Дипломная работа: Проект подстанции 10/0,4 (кВ) для электроснабжения цеха механической обработки деталей

Sнт - номинальная мощность трансформатора, кВА

Rm = = 11,82 Ом

Xm = ,

где U_кI = напряжение короткого замыкания(%)

Xm = = 30

Определяем результирующие эквивалентные сопротивления до расчётной точки короткого замыкания.

До точки К1: Z_рез = X_c = 1

До точки К2

а) Реактивное сопротивление

Х_рез = Х_с + Х_т = 1+75 = 76

б) Активное сопротивление

R_резх R_т - х = 24,2 Ом

Z_рез = = 73,82

Определяем базисные токи

а) В точке К1

Iб = = = 33,03

б) В точке К2

Iб = = = 867,05

Определяем трёхфазные токи короткого замыкания.

I_К1 = = = 16,51 кА

I_К2 = = = 8,12 кА

Определяем установившееся значения токов короткого замыкания в точках К1 и К2

= = 16,51 кА

= = 8,12 кА

Определяем ударные токи короткого замыкания

= 2,1 = 34,67 кА

= 1,4 = 11,36 кА

При напряжении 20 кВ и ниже в электроустановках используют шины.

6. Выбор оборудования на подстанции

Чтобы обеспечить надёжную работу трансформатора электроаппаратурой необходимо правильно выбрать её по условию максимального рабочего режима и проверить по режиму максимальных токов короткого замыкания. В соответствии с правилами устройства электроустановок электроаппаратуры выбирают по следующим параметрам:

1. По напряжению

U_апн ? U_уст ,

где

U_апн - номинально напряжение аппаратуры, кВ;

U_уст - номинально напряжение установки, кВ

Для некоторых аппаратов трансформатора напряжения, разрядников, предохранителей с кварцем наполнением, условие выбора по напряжению определяется формулой

U_апн = U_уст

2. По конструкции и роду установки.

3. По номинальному току.

I_апн ? I_pmax ,

где

I_апн - номинальный ток аппарата, кА

I_pmax - максимальный рабочий ток установки, кА

По отключающей способности отключающих аппаратов. Отключающую способность аппарата выбираем по справочнику для реального напряжения установки.

I_anomк ?

S_anomк ? S_kmax

5. По режиму короткого замыкания аппаратуры проверяют на динамическую и термическую стойкость.

Электродинамические стойки считают аппарат, у которого максимально допустимый ток в амплитудных или действующих значениях не меньше соответствующего значения тока короткого замыкания.

?

?

Для проверки термической стойкости аппарата используют следующие условия:

t ? ² t_np ,

где I_T - ток термической стойкости аппарата для времениt;

I_y⁽³⁾ - установившийся ток короткого замыкания;

t_пр - приведённое время короткого замыкания

Электродинамическая и термическая стойкости трансформатора тока задаётся коэффициентом динамической и коэффициентом термической односекундной стойкости.

= U2 ?

t = ² ? t_np ,

где

I_H1 - ток первичной обмотки трансформатора

Аппараты защищаемые предохранителями типа ПК не проверены на термическую и динамическую стойкости.

Выбираем разъединитель для U=10кВ

? = 16,51 кА

? = 34,57кА

t_np - 1,4 c

t ? ² t_np = 136,8 x 1,4 = 191,6

Выбираем разъединитель из таблицы

Выбираем РЛНД - 10/400

i_max = 25 кВ

Выбираем разрядники.

Для защиты от атмосферных перенапряжений используют вентильный разрядник, который является более совершенным по сравнению с трубчатым, так как имеет лучшую защитную характеристику и также обладает способностью гасить дугу при первом прохождении сопровождающего тока короткого замыкания через нулевое значение, благодаря ограничению тока велитовым сопротивлением до 80 - 100А. Вентильный разрядник является основным грозозащитным аппаратом подстанции.

Выбираем его по следующему условию

U_ну = U_н ,

где

U_ну - номинальное установившееся напряжение

10кВ=10кВ

Выбираем разрядник РВО - 10

7. Согласование защиты с высокой и низкой сторон подстанции

С высокой стороны потребительской подстанции установлен высоковольтный предохранитель типа ПК - 10. Плавкую вставку к нему выбирают на ток

I_n ? (2-3) I_нтр ,

где

I_пр - номинальный ток трансформатора с высокой стороны

=

U_H1 - напряжение в первичной обмотке трансформатора, кВ (10кВ)

= = 5,7 кА

I_a?3•5,7=17,1 кА

I_в=19 кА

Так как с низкой стороны установлены автоматические выключатели, то селективная работа защиты с высокой низкой стороны будет обеспечена если время сгорания высоковольтной вставки будет равно

t_в ? 0,35с

При I = 11I_HT = 11 • 5,7 = 101,64 кА

Определяем время сгорания по ампер - секундной характеристике характеристике предохранителей (стр. 210, Каганов, Курсовое и дипломное проектирование)

t_в = 2 мин

С другой стороны, обеспечиваем что бы при коротком замыкании на шинах 0,4 кВ в точке К2 высоковольтная ставка сгорала быстрее того времени в течении которого трансформатор можно держать по токами короткого замыкания.

t_в ? t_доп

t_в определяем время сгорания по ампер - секундной характеристике предохранителей (стр. 210, Каганов, Курсовое и дипломное проектирование)

При

I_K = = = 0,38 кА ,

где

- ток трёх фазного короткого замыкания на шинах 0,4 кВ в точке К2.

=3,63

T_доп = = = 179,64 с

K= = = 144,9 А

I_HT = = = 144,9А

9 ? 2675

Расчёт выполнен верно, так как значения удовлетворяют нормативным значениям.

8. Расчёт контура заземлений потребительской подстанции

Для повышения безопасности работы электроустановок, снижения напряжения прикосновения и шагов, выполняют контур заземления подстанции.

Контурные заземлители, в которых заземляющие электроды размещены по контуру вокруг здания подстанции и соединены между собой стальными полосами. Длина и ширина контура заземления на 2 метра больше длины и ширины самой подстанции.

Сопротивление заземлителя-это сопротивление грунта, окружающего металлический электрод. Для определения заземлителя необходимо знать удельное сопротивление грунта p.Его измеряют в месте проектируемого заземляющего устройства.

Измеренное значение грунта зависит от влажности, его структуры и содержания в нём солей.

Рассчитываем заземляющее устройство подстанции 10/0,4 кВ находящуюся во второй климатической зоне. Род грунта-суглинок.

Р_изм=200 Ом^хм

Общее сопротивление повторных заземлений воздушных линий r_m = 12,5Ом.

Заземление выполняем трубами 25 мм, длиной 3 м ,заложенными на глубину 0,7 м, соединёнными стальной полосой 40Ч5 мм, проложенными на глубину 0,8 м.

Определяем сопротивление растеканию тока вертикального заземлителя.

R_в = •

Р_расч = k_c • k_1-3 • P_изм = 200 • 1,45 • 0,92 =266,8 Ом • м

K_c= 1,45

k_1-3=0,92

t_cp = t + = 0,7 + = 2,2 с

R_в = х = 92 Ом

Сопротивление повторного заземления r_пз не должен превышать 30 Ом при

р ? 100 Ом х м.

При р > 100 Ом х м допускается принимать

= = = 92,04 Ом

Для повторных заземлений принимаем одну трубку длиной 3 метра и диаметром 25 мм, сопротивление которого 92 Ом < 92,04 Ом.

Определяем расчётное сопротивление заземление нейтрале трансформатора с учётом повторных заземлений.

R_иск = = = 4,1 Ом

t_I - нормативное значение заземляющего устройства для установок U<100B;

r_пз - общее сопротивление повторных заземлений

Определяем теоретическое количество вертикальных заземлений.

H_m = = = 9,8 10шт.

Принимаем 10 заземлителей и располагаем их на расстоянии а=3м от друга.

Тогда длина полосы связи будет:

= а • n = 3 • 10 = 30 м

Определяем сопротивление растеканию тока.

R_в = lg ,

где

d - диаметр круглой стали или ширина прямоугольного сечения, м;

I_l - средняя глубина заложения горизонтального заземления;

Р_расч = k_c • k_1-3 • Р_расч = 1,45 • 1,15 • 1 • 0,92 = 459Ом • м

k - коэффициент горизонтального заземления. Для прямоугольного сечения

k=2

t_г = t + = 0,8 + = 0,8 c

R_в = = 21,2 Ом

Определяем действительное число вертикальных заземлителей и полосы связи (стр. 318, Каганов, Курсовое и дипломное проектирование)

= = 1,2

n_в = 0,5, n_r = 0,3

n_g = = 25 шт.

Так как n_g>n_r, то к монтажу принимаем n_g шт.

Так как к монтажу принимаем n_g, то находим новые экранирования n_g и n_r.

Определяем новую длину полосу связи

= a • n_г = 3 • 25 = 75 м

Определяем сопротивление полосы

R_в = x lg = 39,9 Ом

Определяем действительное сопротивление искусственного заземления.

n_з=0,5, n_r = 0,3

R_иск = = = 17,8 Ом

Определяем сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода.

r_иск = = = 9,3 Ом

Расчёт выполнен верно, так как искусственные заземления удовлетворяют

Нормативным значениям сопротивления заземляющего устройства.

9. Экономическая часть

Экономическую эффективность электрооборудования и электроснабжения цеха механической обработки деталей определим по приведённым затратам, которые рассчитаем по формуле:

З=Ен • К+Э,(1)

где Ен = 0,15 - отраслевой нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности;

Э- эксплуатационные затраты по всем вариантам;

К-дополнительные капитальные вложения.

При проведении модернизации в состав капитальных вложений включаются единовременные затраты на более совершенное оборудование:

К=Кп + Кс(2)

где Кп - прямые капитальные вложения;

Кс - сопутствующие капитальные вложения.

Прямые капитальные вложения включают совокупные затраты на приобретение нового оборудования. Сопутствующие капитальные вложения будем определять в размере 0,1...0,2 от сметной стоимости нового внедряемого электрооборудования.

Смета реконструкции электроснабжения включается в план капитального строительства предприятия и является основой финансирования капитальных затрат на преобразования электроснабжения.

Смета составляется на основании спецификации с учётом стоимости электрооборудования, конструкций, материалов и с учётом затрат на монтажные и строительные работы.

К электрооборудованию относим монтажные комплектующие узлы и блоки, оборудованные аппаратами с соединительными проводами.

Сметную стоимость модернизации электроснабжения определим по укрупненным показателям в таблице 1 по варианту 1 и в таблице 2 по 2 варианту.

Таблица 1

Расчёт смены на электрооборудование электроснабжение цеха механической обработки деталей