Реконструкция системы электроснабжения вспомогательных цехов АО «Агромашхолдинг»

 

где I_н.откл – номинальный ток отключения выключателя, кА;

      I_к⁽³⁾ – ток трехфазного к.з. за первый полупериод после расхождения, контактов выключателя, кА.

Проверка выключателей на действие токов к.з. производится:

а) на электродинамическую  устойчивость

 

^,                                               (2.49)

 

где i_ном,у – ток электродинамической устойчивости выключателя, кА;

      i_уд – ударный ток, кА.

б) на термическую устойчивость

 

      ,                                    (2.50)

 

где I_ном.т.с – ток термической стойкости выключателя, кА

       I - наибольшее значение тока К3, кА;

       t_п – приведенное время к.з., с, t_п = 0, 15 с;

       t_{ном.т.с.} – время действия номинального тока термической стойкости                           аппарата, с.

Приведем пример выбора вакуумного выключателя на участке РУ-ТП1:

По выражению (2.46) выбираем вакуумный выключатель по напряжению:

 

10 = 10 кВ.

 

По выражению (2.47) выбираем вакуумный выключатель по номинальному току:

 

630 > 155,8 А.

По выражению (2.48) выбираем вакуумный выключатель по току отключения:

31,5 > 7,39 кА.

 

По выражению (2.50) проверяем вакуумный выключатель на термическую стойкость:

 

кА.

 

По выражению (2.49) проверяем вакуумный выключатель на динамическую устойчивость:

 

80 > 16,51 кА.

 

По результатам расчетов были  выбраны следующие вакуумные выключатели:

На вводе 10 кВ установлены вакуумные выключатели марки ВВЭ-10-31,5/1000 на рабочее напряжение 10 кВ, номинальный ток 1000 А и номинальный ток отключения 31,5 кА. На шинах ВН трансформаторных подстанций (ТП) и для защиты кабельных линий  установлены выключатели ВВЭ-10-31,5/630  действующее предельное значение сквозного тока 31,5 кА, амплитудное значение сквозного тока 80 кА.

 

2.5.2 Выбор трансформатора напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения (ИТН) выбираются по но-

минальным параметрам первичной цепи, классу точности и схеме соединения обмоток. Фактическая нагрузка подключенных аппаратов должна соответствовать нормальной нагрузке вторичной цепи [1].

Выбираем трансформатор напряжения по условию соответствия номинального первичного напряжения:

,                                          (2.51)

 

где U_т.н – номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора напряжения, кВ

По классу точности трансформаторы напряжения выбираются в зависимости от допускаемой погрешности в измерениях присоединяемых приборов. Так как от одного трансформатора напряжения могут питаться приборы с различными требованиями к точности измерения, то класс точности трансформатора  напряжения выбирают, ориентируясь на прибор наивысшего класса точности.

Проверка трансформатора напряжения по вторичной нагрузке означает выполнение условия:

 

                                                   (2.52)

 

где S_Т.Н. - номинальная мощность трансформатора напряжения, ВА;

       S2 - вторичная нагрузка трансформатора напряжения, ВА.

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения зависит от мощности

измерительных приборов, которые подключены к вторичной  обмотке трансформатора напряжения:

 

,                                          (2.53)

 

где ΣP и ΣQ - активная и  реактивная нагрузки, зависящие от схемы соединения вторичных обмоток ИТН и схемы включения приборов.

В случае использования  ИТН для контроля изоляции в сетях с малыми токами замыкания на землю следует применять трехфазный пяти-стержневой трансформатор напряжения.

По результатам расчетов был выбран трехфазный масляный трансформатор напряжения для измерения и контроля изоляции типа НТМИ – 10 – 66У3 с Sн=120 ВА на номинальное напряжение 10 кВ, напряжением вторичной обмотки 100 В и классом точности 0,5.

 

2.5.3 Выбор трансформатора тока

Измерительные трансформаторы тока (ИТТ) выбираются по напряжению, по номинальному току первичной цепи, классу точности, соответствующему приборам, подключенным во вторичную цепь ИТТ, номинальной мощности вторичной цепи. Проверяются на динамическую и термическую стойкость при протекании сквозных токов короткого замыкания.

При выборе трансформаторов  тока по номинальным напряжению и току первичной цепи должны быть выполнены следующие условия:

 

U_ном.т.т ≥ U_н.уст,                                               (2.54)

 

I_ном.т ≥ I_р.макс ,                                                (2.55)

 

где U_ном.т.т  – номинальное напряжение трансформатора тока, кВ;

       I_ном.т.т – номинальный ток трансформатора тока, А.

Следует отметить, что  слишком большое превышение I_ном.т.т в сравнении с I_р.макс увеличивает погрешность трансформатора тока, поэтому в некоторых случаях предпочтительнее выбрать трансформатор тока с I_ном.тт несколько меньшим I_р.макс. Однако при этом следует иметь в виду, что трансформаторы тока допускают длительную перегрузку не более чем 1,1∙I_ном.т.т.

Проверка на термическую стойкость  проводится по выражению:

 

                                   ^,                                      (2.56)

где I_н.т.т. - номинальный первичный ток трансформатора тока, А;

      t_т.с. - время термической стойкости, с;

       k_т.с. - кратность односекундного тока термической стойкости [2]

Проверка на динамическую стойкость:

 

,                                 (2.57)

 

где k_дин - коэффициент кратности динамической стойкости.

 

,                                (2.58)

                

Произведем выбор трансформатора тока для участка РУ-ТП1.

По выражению (2.54) выбираем трансформатор тока по напряжению:

 

10 = 10 кВ.

 

По выражению (2.55) выбираем трансформатор тока по номинальному току:

200 > 155,8 А.

 

По выражению (2.56) проверяю трансформатор тока на термическую стойкость:

 

 

По выражению (2.57) проверяем трансформатор тока на динамическую устойчивость:

 

200∙

∙0,09=25,45 > 16,51.

 

По результатам расчетов были  выбраны следующие трансформаторы тока:

На шинах отходящих  линий установлены трансформаторы тока проходные с литой изоляцией марки ТПЛ – 10 на номинальное напряжение 10 кВ. Технические данные трансформаторов тока приведем в таблице 2.9.

 

   Таблица 2.9 - Технические данные трансформаторов тока

Место установки	Марка трансформатора тока	Данные сети		Каталожные  данные
		Uн, кВ	Iр, А	Uн, кВ	Iн., А
питающая КЛ 10кВ	ТПЛ-10	10	889	10	1000
КЛ 10кВ к ТП1	ТПЛ-10	10	155,6	10	200
КЛ 10кВ к ТП1а	ТПЛ-10	10	152,8	10	200
КЛ 10кВ к ТП2	ТПЛ-10	10	45,6	10	50
КЛ 10кВ к ТП3	ТПЛ-10	10	38,9	10	50
КЛ 10кВ к ТП4	ТПЛ-10	10	132,7	10	150
КЛ 10кВ к ТП5	ТПЛ-10	10	7,7	10	25
КЛ 10кВ к ТП6	ТПЛ-10	10	9,7	10	25

 

 

 

2.5.4 Выбор вводных автоматических  выключателей на ТП 

со стороны 0,38 кВ

Проверка автоматического выключателя производится по условию срабатывания электромагнитным расцепителем максимального тока короткого замыкания:

Проверяем выбранный автомат по условию:

 

             ,                                          (2.59)

 

где I_пр.отк - предельный отключаемый автоматом ток, кА;

      I_у⁽³⁾ – действующее значение полного тока трехфазного короткого замыкания за первый период, кА.

Приведем пример выбора вводного автомата на низшей стороне ТП1.

по напряжению: 0,38=0,38 кВ

по току: 2500>2049 А

по току расцепителя: 2500>1,1∙2049=2253 А

проверяем на отключающую  способность: 65>9,56 кА

Результаты расчетов выбора автоматических выключателей сведены  в таблицу 2.10.

 

Таблица 2.10-Технические  данные автоматических выключателей

Место установки	Тип автомата	Iн.	Iном.авт.	Ток расцепителя
				эл. магнитный	тепловой
ТП 1	Э25	2049	4000	7500	2500
ТП 1а	Э25	2013	4000	7500	2500
ТП 2	Э06	600	1000	2500	800
ТП 3	Э06	512	1000	2000	630
ТП 4	Э25	1748	4000	7500	2500
ТП 5	А3726	203	250	1250	250
ТП 6	А3736	256	630	1600	320

 

 

2.6 Защита сетей от аварийных режимов

В сетях промышленных предприятий для защиты линий, трансформаторов, двигателей преобразовательных агрегатов применяют релейную защиту, которая является основным видом электрической автоматики.

Релейной защитой называют специальные защитные устройства, выполняемые при помощи реле и других аппаратов и предназначенные для отключения выключателем в установках выше 1 кВ или автоматическим выключателем в установках напряжением до 1 кВ поврежденного элемента системы электроснабжения.

К релейной защите предъявляют  следующие основные требования:

избирательность (селективность) действия, т.е. способность защиты отключать только поврежденный участок электрической цепи;

быстродействие, т.е. способность защиты отключать поврежденный участок электрической цепи за наименьшее возможное время;

надежность действия, т.е. правильная и безотказная работа релейной защиты при всех повреждениях и ненормальных режимах работы элементов, которая обеспечивает применение наименьшего числа устройств с наиболее простыми схемами, наименьшим количеством реле, цепей и контактов;

чувствительность, т.е. способность  защиты отключать участки электрической цепи, которые она защищает, в самом начале их повреждения.

 

2.6.1 Защита силового трансформатора 10/0,4 кВ

Максимальная токовая  защита с действием на отключение предназначена для защиты от токов, обусловленных внешними короткими замыканиями, и устанавливается с питающей стороны и (максимальная токовая защита с выдержкой времени со стороны приемников электроэнергии).

Внутрицеховые трансформаторы защищаются от витковых замыканий и других повреждений внутри кожуха трансформатора, связанные с выделением газа и понижением уровня масла – газовая защита, а также от  однофазного замыкания на землю со стороны низшего напряжения.

Также устанавливаем  газовую защиту.

 

2.6.2 Защита линии 0,38 кВ от токов короткого замыкания

Для защиты электрических  цепей напряжением ниже 1000 В от коротких замыканий, перегрузок и других ненормальных режимов предназначены автоматические выключатели.

Проверку выбора выключателя производят по выражению:

 

^{,                                           (2.60)}

 

где I_к⁽¹⁾ – ток однофазного короткого замыкания, А;

       I_н.р – номинальный ток расцепителя автомата, А.

Проверим автоматический выключатель в линии РП2-0,4кВ. Линия запитана от трансформатора ТМ-2500/10, схема соединения обмоток «звезда-звезда с нулем.