Дипломная работа: Электроснабжение промышленных предприятий

Расчет токов КЗ производим для участка сети, питающего электроприемник №29 (рис. 10.1). Для расчета токов КЗ необходимо составить схему замещения расчетного участка сети (рис. 10.2).

10.1.1 Расчет параметров схемы замещения

Расчёт токов КЗ выполняют с целью проверки коммутационных аппаратов, их настройки и проверки проводников, а также для проверки чувствительности и селективности действия защиты.

Расчёт токов КЗ производим для участка сети, питающего электроприёмник №85 (рис. 8.1). Для расчёта токов КЗ необходимо составить схему замещения расчётного участка сети (рис. 8.2).

Расчёт параметров схемы замещения.

Сопротивление системы до РП найдем по формуле:

(мОм), (8.1) где Uср принимается равным 1,05Uном, кВ;

- ток трёхфазного короткого замыкания на шинах РП, кА.

мОм.

Так как данных об активном сопротивлении системы нет, то принимаем его равным RC = 0, следовательно .

Сопротивление высоковольтного кабеля находится по формуле:

(мОм),

(мОм),

где, l - длина высоковольтного кабеля, м.

(мОм),

(мОм).

Сопротивление системы до трансформатора:

(мОм),

(мОм).

мОм,

мОм.

Приводим сопротивления системы к напряжению 380 В:

(мОм),

(мОм),

где UНОМ.Н и UНОМ.В - номинальные линейные низшее и высшее напряжения трансформатора, кВ.

мОм,

мОм.

Сопротивление трансформатора:

(мОм), (8.5)

(мОм), (8.6) где - мощность потерь к.з. трансформатора, кВт;

- номинальное линейное напряжение обмотки НН;

- номинальная мощность трансформатора, кВ·А;

- напряжение к.з. трансформатора, %.

мОм,

мОм.

В качестве вводного выключателя со стороны НН выбираю:

(А), (8.7)

(А), (8.8)

где - максимальный рабочий ток данного участка, А;

- номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А.

А;

А.

Выбираю селективный автоматический выключатель серии Э40С с номинальным током выключателя А и номинальным током расцепителя А.

10.1.2 Расчёт токов короткого замыкания

Суммарное сопротивление до точки К1:

где: и - активное и реактивное сопротивления расцепителей автоматических выключателей, мОм; и - переходные сопротивления контактов входных и выходных соответственно, мОм.

мОм,

мОм.

Ток трёхфазного металлического КЗ в точке К1:

(кА), (10.9)

кА.

Ударный ток трёхфазного КЗ:

(кА), (10.10)

где к_уд - ударный коэффициент, который определяется по кривой k_уд=f(x/r) из [5].

кА.

Ток двухфазного КЗ:

(кА), (10.11)

кА.

Ток однофазного КЗ:

(кА), (10.12)

где Z_ПТ - полное сопротивление петли фаза-нуль, мОм; Z⁽¹⁾_Т - полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, мОм.

мОм принимается по таблице 8.10 [9]; Z_ПТ = 0.

кА.

Ток дугового КЗ в точке К1:

(кА), (10.13)

где k_с - коэффициент, учитывающий сопротивление дуги, определяется по графику k_с=f(Z_k) из источника [9].

кА.

Суммарное сопротивление до точки К2:

мОм,

мОм,

кА.

кА,

кА,

кА.

кА.

Суммарное сопротивление до точки К3:

мОм,

мОм,

кА,

кА,

кА,

кА.

кА.

Суммарное сопротивление до точки К4:

мОм,

мОм,

кА,

кА,

кА,

кА.

кА.

Результаты расчета сведены в таблицу 8.1

Таблица 8.1

10.2 Настройка и проверка коммутационной аппаратуры. Построение карты селективности.

В электрических сетях до 1000В защита оборудования от перегрузок и КЗ осуществляется с помощью автоматических выключателей. Их выбор приведён ниже.

При выборе номинального тока и токов срабатывания расцепителей автоматических используются следующие условия [8]:

(А),

(А), (10.14)

(А),

где Iрц.ном - номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А;

Iраб.мах - максимальный рабочий ток защищаемого элемента в длительном режиме, А;

- ток срабатывания защиты от перегрузки (III ступень), А; - коэффициент перегрузки; - ток срабатывания защиты от коротких замыканий (I или II ступень), А; - коэффициент отстройки от пусковых и пиковых токов.

Для защиты от перегрузок и снижения напряжения одиночных электроприемников применяются магнитные пускатели с встроенными тепловыми реле. Данные аппараты не выбираются и не проверяются, так как комплектуются в технологическое оборудование вместе с электрооборудованием.

Расчёт производится для аппаратов представленных на рис.10.1., по методике [8].

Выбора номинального тока теплового расцепителя:

(А). (10.15)

Проверка автоматического выключателя QF4:

А.

Выбран автоматический выключатель ВА51-31: 100 А, 25 А.

(А), (10.16)

где - соотношение, установленное заводом-изготовителем.

А.

В данном случае защита от перегрузки не требуется, поэтому эффективность защиты не проверяется.III ступень является защитой только от коротких замыканий, и в этом случае её чувствительность проверяется следующим образом:

(10.17)

Для точки К4: .

Уставка тока срабатывания отсечки:

(А), (10.18)

Для электромагнитного расцепителя , для полупроводникового .

А.

Уточним:

Принимаю:

А

Проверка чувствительности:

. (10.19)

Для точки К4: ,

т.е. чувствительность достаточна.

Проверка автоматического выключателя QF3:

134,1А.

Выбран автоматический выключатель ВА54-37: 400 А, 250 А.

По (10.16) А.

По (10.18) А.

Принимаю: А (установлено изготовителем).

Проверка чувствительности (для точки К3):

По (10.19) ,

т.е. чувствительность достаточна.

Проверка автоматического выключателя QF2:

А.

Выбран автоматический выключатель ВА54-41: 1000 А, 900 А.

По (10.16) А.

По (10.18) А.

Принимаю: А (установлено изготовителем). Проверка чувствительности (для точки К2):

По (10.19) ,

т.е. чувствительность достаточна

Проверка автоматического выключателя QFс:

Рабочий максимальный ток:

А

Выбор номинального тока полупроводникового расцепителя:

По (10.22) А.

Выбран селективный автоматический выключатель ВА67-45: 4000 А, 3000 А (в комплекте с выключателем УАВР).

У данного выключателя = 50 кА, что исключает неселективное действие отсечки.

По (10.16) А.

Принимаем с при 6 Iрц.ном.

Проверка чувствительности:

- ближнее резервирование (К1):

- дальнее резервирование (К4): ,

чувствительность достаточна.

Выбор тока уставки II ступени защиты

По (10.22) (А),

(А).

Пиковый ток можно вычислить из следующего выражения:

(А), (10.26)

где kсзп - коэффициент самозапуска электродвигателей (ориентировочно принимается равным kсзп = 2).

А;

А,

А.

Уточним:

Принимаю:

А.

Время срабатывания второй ступени

(с), (10.27)

где ступень селективности принимается равной с.

с.

Проверка чувствительности (для точки К1) по (10.23):

,

чувствительность достаточна.

Проверка автоматического выключателя QF1:

Рабочий максимальный ток:

А.

Выбор номинального тока полупроводникового расцепителя:

По (10.22) А.

Выбран селективный автоматический выключатель Э40с: 6300 А, 5500 А.

У данного выключателя = 56 кА, что исключает неселективное действие отсечки.

По (10.16) А.

Принимаем с при 6 Iрц.ном.

Проверка чувствительности:

- ближнее резервирование (К1):

- дальнее резервирование (К4): ,

чувствительность достаточна.

Выбор тока уставки II ступени защиты

По (10.22) (А),

(А).

Пиковый ток можно вычислить из следующего выражения:

(А), (10.28)

где Iраб.мах1 и Iраб.мах2 - максимальные рабочие токи секций РУНН, А; k' - коэффициент учитывающий некоторое увеличение тока электродвигателей секции 1 при некотором снижении напряжения на этой секции вследствие подключения к ней самозапускающихся электродвигателей секции 2 (ориентировочно принимается равным k' = 1,5).

А;

А

А.

Уточним:

Принимаю:

А.

Время срабатывания второй ступени

Аналогично (10.25) (с),

с.

Проверка чувствительности (для точки К1) по (10.23):

,

чувствительность достаточна.

10.3 Проверка коммутационных аппаратов и проводников на стойкость к токам КЗ

Коммутационные аппараты проверяются на электродинамическую стойкость и предельную коммутационную способность [2, 8].

Для проверки используют следующие выражения [8]:

1) (кА) (10.29)

где Iоткл - ток коммутационной способности аппарата, кА; Iк.з.мах - действующее значение максимального коммутируемого тока, кА 2) (кА), (10.30)

где iд - ток электродинамической стойкости аппарата, кА; iуд.мах - максимальный ударный ток, протекающий через аппарат, кА.

Результаты проверки представлены в табл. 10.2

Проводники проверяются по термической стойкости к токам КЗ [2].

Расчетное минимальное стойкое сечение определяется по выражению [5]:

(), (10.31)

где с - постоянная, равная разности температур в нормальном режиме и режиме протекания тока КЗ (согласно [2] максимально допустимая температура для кабелей с алюминиевыми и полихлорвиниловой изоляцией равна 150°С, следовательно с = 150 - 65 = 85), ; tоткл - наибольшее время действия защиты (при дальнем резервировании), с; Та - время затухания апериодической составляющей, с.

Проверку проводим для случая трехфазных металлических КЗ [2].

Время затухания апериодической составляющей приближенно определяется как [7]:

(с), (10.32)

где щ - синхронная угловая частота напряжения сети, рад/с.

Согласно [2] проводники, питающие отдельные неответственные электроприемники, при отсутствии угрозы возникновения взрыва или пожара из-за повреждения проводника на термическую стойкость по току КЗ не проверяются. Параллельно проложенные кабели проверяются по сквозному току КЗ [2].

Проверка кабеля КЛ4 (см. рис 10.1.)

По (10.32) с.

В данном случае tоткл = 0,001 с (время действия выключателя QF4 при КЗ в точке К4 по рис. 10.3).

Минимальное стойкое сечение по (10.31)

.

Сечение кабеля соответствует требованию термической стойкости.

Аналогичный расчет производится для остальных проводников. Результаты проверки представлены в табл. 10.3.

Таблица 10.2.

Проверка коммутационных аппаратов на стойкость к токам КЗ

Таблица 10.3.

Проверка кабелей по термической стойкости

Рис. 10.1. Схема расчётного участка сети

11. РАСЧЕТ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ЦЕХА