Материал: Підвищення надійності електропостачання ферми ВРХ

.6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ

Струми короткого замикання необхідно визначати для перевірки електрообладнання на термічну стійкість, а також для розрахунку релейного захисту. В мережах вище 1000 В розрахунок зручніше виконувати в відносних одиницях, де за базисну потужність приймаємо Sб = 100 МВА. Трансформаторна підстанція живиться від потужної енергосистеми, тому можна приймати Sс = ¥, а отже Х с = 0.

Розрахунок струмів трифазного короткого замикання для КТПП.

1.    Складаємо розрахункову схему і схему заміщення:

=250 кВА=4,5%

ВРк.з.=3,7 кВт

2.    Активний опір лінії 10 кВ визначаємо згідно [10] ст. 220 у відповідності з формулою:

(2.11.)

о - питомий активний провода, Ом/км, згідно [3] ст. 255 чо = 2,07 Ом/км;- довжина лінії, км;б - базисна потужність;ср1 - середня номінальна напруга ступені к.з., кВ.

3.    Індивідуальний опір лінії 10 кВ визначаємо згідно [10] ст. 220 у відповідності з формулою:

 (2.12)

де, Хо - питомий індуктивний опір провода, Ом/км, згідно [10] ст. 96 Хо=0,4Ом/км.

. Результуючий опір лінії ПЛ-10кВ:

 (2.13.)

. Опір понижуючого трансформатора:

а) повний опір трансформатора:

 (2.14.)

б) активний опір трансформатора:

(2.15.)

в) індуктивний опір трансформатора:

(2.16)

. Результуючий опір доточки К2:

Хрез. = Хл + Хтр = 1,31 + 17,6 = 18,9 Ом (2.17.)рез. = rл + rтр = 6,8 + 5,92 = 12,72 Ом (2.18.)

 (2.19.)

. Визначаємо базисні струми:

 (2.20)

. Визначаємо трифазні струми короткого замикання

 (2.21.)

 (2.22.)

Проводимо розрахунок двохфазного короткого замикання.

Визначаємо струм двохфазного короткого замикання:

Ік1(2) = 0,87 Ік1(3) = 0,87 х 0,8 = 0,7 кА (2.23)

Ік2(2) = 0,87 Ік2(3) = 0,87 х 6,3 = 5,5 кА

Визначаємо ударний струм короткого замикання:

 (2.4.)

де, Ку - ударний коефіцієнт, згідно [3] ст. 182

приймаємо Ку1=1,2 для ПЛ-10кВ

Ку2=1 для ПЛ-0,4 кВ

.6.1 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ ОДНОФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ

Визначаємо струм однофазного короткого замикання в лінії 0,4 кВ. Розрахунок ведемо методом іменованих одиниць.

н=250кВ∙АТ=0,312 Ом

Для трансформатора потужністю 250 кВА визначаємо третю частину повного опору 0,4 кВ, згідно [3] ст. 159.

. Визначаємо індуктивний опір провода:

Хп = Хопl; (2.25)

де, Хоп - питомий індуктивний опір провода, згідно [8] ст. 129 Хоп = 0,6 Ом/км.

Хп = 0,6 ∙ 0,114 = 0,07 Ом.

. Визначаємо активний опір провода: активний опір фазного провода:

 (2.26.)

де, γ - активна питома провідність [10] ст. 94

γ=32,106 Ом/м .переріз провода , мм2 .

Активний опір нульового провода.

.

Загальний активний опір проводів.

= ( Rоф + Ron ) · l

= (0,625 + 0,625 ) ∙114 =142.5 Ом.

. Повний опір жили фаза-нуль .

 (2.28.)

. Визначаємо струм однофазного короткого замикання згідно [1] ст.. 182 у відповідності з формулою:

.7 ВИБІР ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТІВ ДЛЯ КТПП

Для забазпечення надійності в роботі електричних апаратів потрібно правильно вибрати його по максимальному робочому струмі:

перевірити на електротермічну і динамічну дію струмів короткого замикання.

Електричні апарати вибирають по умовах:

1. Номінальній напрузі:

н.а.³Uн.вст. (2.29.)

2. Номінальному струмі:

Ін.а ≥Іроб.max (2.30.)

3. Для вимикачів по можливій потужності відключення:

≥Sк.з. (2.31.)

4. Вибрані електричні апарати перевіряють на електродинамічну дію струмів короткого замикання:

іа≥іуд (2.32.)

5. Умови для перевірки на термічну дію струмів короткого замикання:

І∞2t≤Iт2t (2.33.)

Ів=(2...3)In (2.34.)

Усі умови вибору ми беремо згідно [3]ст.191.

.7.1 ВИБІР РОЗ’ЄДНУВАЧА

Роз’єднувач призначений для включення і відключення електричних кіл без навантаження і для створення видимого розриву в колі.

Роз’єднувачами називають комутаційні апарати, які використовують для вмикання і вимикання кіл без струму і для створення видимого розриву їх в повітрі.

За умовами техніки безпеки при ремонті обладнання розподільних пристроїв в струмопровідних частинах електроустановки з усіх боків, звідки може бути подана напруга, повинен бути видимй розрив. Ця вимога здійснюється роз’єднувачем.

Роз’єднувачами відокремлюють окремі ділянки електроустановок напругою понад 1000 В ( шин або апаратів) після вимикання навантаження вимикачем.

Роз’єднувачі послідовно з’єднані з високовольтними вимикачами, знімають з них напругу, що є обов’язковим при огляді, ревізії і ремонти вимикачів. У малопотужних електромережах роз’єднувачі застосовують разом із запобіжниками, які забезпечують захист установки від коротких замикань.

Вибираємо роз’єднувач для зовнішнього встановлення типу РЛНД-10/200, згідно [3] ст. 203.

Розрахункові дані і дані взяті з довідників заносимо в таблицю 2.16.

Технічні дані роз’єднувача.

Таблиця 2.16.

.7.2 ВИБІР ВИМИКАЧА НАВАНТАЖЕННЯ

Вимикач навантаження призначений для включення і відключення електричних кіл під навантаженням.

Вимикач навантаження вибирається по напрузі і струму, а також перевіряється на електродинамічну і термічну стійкість.

Вибираємо вимикач навантаження типу ВНП-17У3 з приводом ПРА-17, згідно [3] ст. 205.

Розрахункові і довідникові дані заносимо в таблицю 2.17.

Технічні дані вимикача навантаження.

Таблиця 2.17.

.7.3 ВИБІР РОЗРЯДНИКІВ

Розрядники призначені для захисту ізоляції електроустановок від перенапруг. Промисловість випускає вентильні і трубчасті розрядники змінного струму і вентильні розрядники постійного струму.

Для захисту трансформаторної підстанції від атмосферних перенапруг вибираємо розрядники типу РВО-10 на високій стороні і РВН-0,5 на низькій стороні, згідно [3] ст. 202.

Довідникові дані заносимо в таблицю 2.18.

Технічні дані розрядника.

Таблиця 2.18.

.7.4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ

Для включення лічильника активної енергії на стороні 0,4 кВ встановлені три трифазних трансформатори струму ТК-20У3.

Вибір трансформатора струму проводимо по таблиці 18.10 [3] ст. 123.

Розрахункові дані і дані взяті із довідникової літератури заносимо в таблицю 2.19.

Технічні дані трансформаторів струму.

Таблиця 2.19.

Лічильник типу СА4У-U672 м має вторинне навантаження 24 ВА.

Трансформатор струму до 1 кВ по струму короткого замикання не перевіряється.

2.8 РОЗРАХУНОК ЗАЗЕМЛЕННЯ ТА БЛИСКАВКОЗАХИСТУ КТП

Допустимий опір заземляючого пристрою рівний 10 Ом. Грунт суглинок, опір грунту становить rгр = 200 Ом/м. Коефіцієнт сезонної зміни провідності грунту, для вертикальних заземляючих пристроїв Кс = 1,3, для горизонтальних заземляючих пристроїв Кс = 2,5.

Приймаємо довжину стержня lст. = 5м, діаметр d = 12 мм. Заземляючий контур в виді прямокутного чотирикутника виконують шляхом закладення в грунті з’єднаних між собою стальною полоскою 40 х 4 мм. Глубинне закладання стержнів - 0,8 м, полоси - 0,9м. Струм замикання на землю на стороні 10 кВ, Із = 8А.

Визначаємо опір вертикального стержня з круглої сталі згідно [3] ст. 315 у відповідності з формулою:

Опір повторного заземлювача Rп.з. не має бути більше 30 Ом/м, при r = 100 Ом м і нижче. При r більше 100 Ом на м допускається приймати:

Для повторного заземлення приймаємо один стержень довжиною 5м і діаметром 12мм, опір якого 31,18 Ом, що є менше Rп.з.

Загальний опір для всіх шести повторних заземлювачів:

п.з. = Rп.з/п = Rп.з/п = 31,18/6 = 5,2 Ом.

де, Rп.з - опір одного повторного заземлювача.

Знаходимо розрахунковий опір заземлення нейтралі трансформатора разом з повторними заземлювачами:

 (2.36.)

Згідно [3] ст. 321 опір заземлюючого пристрою при з’єднанні з ним електрообладнання напругою до і вище 1000В не має бути більше 10 Ом і 125/Із, якщо останній менше 10 Ом.

rшт = 125/8 = 15,6 Ом.

Приймаємо для розрахунку найменший з них rшт = 10 Ом.

Знаходимо теоретичне число стержнів:

т = Rв/rшт = 31,18/10 » 3,12 (2.37.)

Приймаємо чотири стержні і розташовуємо їх в грунті на відстані 5 м один від одного. Довжина полоси зв’язку lr = 5 х 4 = 20 м.

Знаходимо опір полоси зв’язку:

При n=4; a/l=5/5=1 ηВ=0,69; ηn=0,45

Тоді діюче число стержнів:

Приймаємо для монтажу ng=np=4 стержні проводимо перевірочний розрахунок.

Дійсний опір штучного заземлення

Опір заземлюю чого пристрою з врахуванням повторних заземлювачів нульового проводу.

Якщо розрахунок виконувати без врахування полоси зв’язку, то число стержнів:

д=nT/ηB=4/0,69=5,8

Приймаэмо nд=6 стержнів

.8.1 ЗАХИСТ ВІД АТМОСФЕРНИХ ПЕРЕНАПРУГ

Перенапруга в межах, спричинення розрядом блискавки при прямому ударі в лінію, а також при близькому від лінії розряду, називається атмосферною перенапругою.Якщо немає надійного захисту, то розряди блискавки можуть призвести до смертельних уражень людей, пошкодження апаратури, пожеж. Ураження людей буває при занесені високих потенціалів у приміщені повітряних лініях. Воно може статися на відстані 1…1,5м. від проводки. Ураження можливе при дотикані до споруд або обладнення, на яких з’являється високий потенціал. Тому під час грози не слід дотикатись до вимикачів, розеток, патронів тощо. Не слід стояти під час грози під деревом, оскіль при дотикані до дерева, по якому проходить електричний розряд, можна потрапити під напругу, що становить близько 10% повного потенціалу дерева в момент розряду. Під час грозових розрядів небезпечно перебувати на відкритому високому місці, поряд з електричними,телефоними лініями. Слід ховатися в невеликих лощинах, на схилах пагорбах, біля великих каменів. Якщо схованки немає то треба присісти до землі і перечикати.

Перенапруга в електроустановках може також викликати пошкодження ізоляції і призвести до пошкодження апаратів й аварій. При прамому ударі блискавки в опору електропередачі стум блискавки, що проходить по волокнах дерева, спричинняє миттєве випаровування вологи в дереві. Вибухоподібне випаровування вологи розчіплює деревину. При ударі блискавки в металеві частини, може виплавитись метал на глубину кількох міліметрів, а при попадані блискавки в кам’яні та цегляні будівлі внаслідок дії електростатичяних сил споруди можуть зруйнуватися.

У нашій країні найбільше гроз припадає на червень, липень, серпень. За грозовою інтенсивністю розрізняють сильногрозові райони (понад 30-ть грозових днів на рік), грозові райони ( менше 10…30-ть грозових днів на рік) і слабо грозові райони (менше 10-ти днів на рік). У грозових і сильногрозових районах потрібно обов’язково захищати будівлі від грози, осбливо ті, що розміщуються на підвищеннях і в місцях, де на поверхню виходять глинесті або водоносні шари, що мають високу провідність. У місцях з грунтами поганої провідності (піщаними, або скилястими) ураження блискавкою бувають рідко навіть на підвищеннях.

Для захисту будівель і електричних установок від прямих ударів блискавки використовують блискавковідводи, які являють собою добре заземленні провідники, розміщені вище від елемента, який захищається.

Грозозахист буде ефективним при умові, що всі розміми споруди вписуються в захисну зону, яка визначається за кривими, наведеними у Керівник вказівка по захисту від перенапруги електроустановок змінного струму 3…220кВ.

Лінії електропередачі напругою понад 110кВ, а також відходи до районних підстанцій захищають від прямих ударів блискавки заземленими тросами.

3. КОНСТРУКТИВНА ЧАСТИНА

.1 ОБГРУНТУВАННЯ ТА ВИБІР ПРИСТРОЮ ЗАХИСТУ

Усі електроустановки потрібно захищати від коротких замикань і перевантажень по струму. Різниця між цими аварійними режимами полягає в тому, що коротке замикання - це такий режим, при якому струм навантаження перевищує номінальний струм електроустановки в декілька разів. Режим перенавантаження характеризується перевищенням струму над його номінальним значенням в 1,5…1,8 раз.

В електроустановках до 1000 В захист від короткого замикання здійснюють запобіжниками, а також електромагнітними розчіплювачами максимального струму, вбудованими в автоматичні вимикачі.

Захист від перевантажень поділяють на два типи:

а) захист прямої дії, реагуючий на перевищення струму;

б) захист побічної дії, реагуючий на перевищення температури.

До першого типу захисту можна віднести: захист шиповими реле з біметалічними елементами, тепловими розчіплювачами, вбудованими в автоматичні вимикачі, і струмовий фазочутливий захист типу ФУЗ.

До захисту побічної дії відносяться пристрої вбудованого температурного захисту типу УВТЗ, котрі реагують не на значення струму, а на температуру обмоток двигунів, незалежно від причини, яка спричинила нагрів.