Материал: Проектирование системы электроснабжения предприятия по изготовлению бетонных строительных материалов

* Используются выключатели с электронным расцепителем

Таблица 3.5 - Выбор выключателей отходящих присоединений РУ 0,4 кВ

* Используются выключатели с электронным расцепителем

. ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ РУ 0,4 кВ

Все электрические аппараты, токоведущие части и изоляторы на станциях и подстанциях должны быть выбраны по условиям длительной работы и проверены по условиям короткого замыкания в соответствии с указаниями [1].

Согласно [15], расчетными условиями для выбора проводников и аппаратов по продолжительным режимам работы: нормальный, ремонтный, послеаварийный.

4.1 Выбор выключателей

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

Выключатели выбираем по следующим условиям:

где Uном.эл. - номинальное напряжение электроустановки, кВ;

Uном.эл. - номинальное напряжение аппарата, кВ;

Imax. - максимальный расчетный ток, А;

Iн.расц. - номинальный ток расцепителя, А.

Цепь генератора. Наибольший ток нормального режима принимается при загрузке генератора до номинальной мощности Рном при номинальном напряжении и cosjном [10].

В качестве вводных выключателей генераторов принимаем автоматический выключатель IEК ВА07-325 [14], с номинальным током отключения

Iн.расц. = 2500 А. Данные выключатели выполнены в «выдвижном исполнении», поэтому выбирать разъединители нет необходимости.

Цепь трансформатора. Вводной выключатель для трансформаторной подстанции выбираем по максимальному току нагрузки

где ΣSн - суммарная расчетная нагрузка всего предприятия (табл. 2.5), кВ·А

Принимаем к установке автоматический выключатель ВА07- 440 [13],

Iн.расц = 4000 А.

Секционные выключатели. В качестве секционных автоматических выключателей выбираем выключатели ВА07 - 325, с номинальным током отключения Iн.расц. = 2500 А [14].

4.2 Выбор жестких шин

В закрытых РУ 0,4 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами, но применяют и медные шины. При токах до 3000 А применяются одно- и двухполосные шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньшие потери от эффекта близости и поверхностного эффекта, а также лучшие условия охлаждения.

Сборные шины и ошиновка, согласно [1], в пределах распределительного устройства выбираются по допустимому току.

При этом учитываются не только нормальные, но и послеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и возможность неравномерного распределения токов между секциями шин. Условие выбора:

Imax  Iдоп,

где Imax - максимально возможный ток, А, для РУ генераторов - номинальный ток генератора Iном.г, для РУ ТП - Iраб.утяж ;

Iдоп - допустимый ток на шины выбранного сечения с учетом поправки при расположении шин плашмя или температуре воздуха, отличной от принятой в таблицах [1] (=25 0С).

Произведем выбор сечения шин:

РУ генераторов: Iном.г = 2101 А → 2(100×8)Al, Iдоп = 2390 А;

РУ ТП: Iраб.утяж.= 3678 А → 2(100×10)Cu, Iдоп = 3610 А.

Для распределительного устройства ТП принимаем решение об установке медных шин сечением 100×10, так как при указанном токе алюминиевых шин необходимо три на одну фазу, что в свою очередь приведет к усложнению конструкции распределительного устройства. Применение шин коробчатого сечения, как правило, не практикуется отечественными производителями низковольтных распределительных устройств. Принимаем шины прямоугольного сечения марок АДЗ1Т и М1.

Рисунок 4.1 - Расположение шин в распределительном устройстве

При отклонении температуры окружающей среды от нормированной

+25 0C [15], необходимо произвести перерасчет допустимого тока Iдоп , для шин стандартного сечения по формуле:

где IДОП.ШИН - допустимый ток на шину при температуре окружающей среды =25 0С;

- действительная среднесуточная температура окружающей среды в летнее время года;

 - длительно допустимая температура нагрева шин, равная 70 0C.

Произведем перерасчет приняв = 23 0С.

РУ генераторов: А > Iном.г = 2101 А.

РУ ТП: А > Iраб.утяж. = 3678 А.

Выбранные шины для распределительных устройств проходят по условию допустимого тока.

Для соединения генераторных установок с распределительными устройствами используем шинопровод ШМА 5 2500А. Для соединения трансформатора с распределительным устройством используем шинопровод ШМА 68П 4000А.

4.3 Выбор изоляторов

В РУ шины будут крепится с помощью шинодержателей. Выбор производим по следующим условиям[15]:

- по номинальному напряжению Uуст  Uном.

Выбираем шинодержатели серии ШН:

Uмакс.= 1 кВ; Fраз.= 8 кН; высота изолятора Низ = 25 мм.

4.4 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока, предназначенные для питания измерительных приборов, выбираются:

по номинальному напряжению - Uуст £ Uном;

по номинальному току - Iраб.утж £ I1ном, причем, номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей; по конструкции и классу точности.

Выбор класса точности определяет назначение трансформатора тока. В соответствие с ПУЭ:

трансформаторы тока для включения электроизмерительных приборов должны иметь класс точности не ниже 3;

обмотки трансформаторов тока для присоединения счётчиков, по которым ведутся денежные расчеты, должны иметь класс точности 0,5;

для технического учёта допускается применение трансформаторов тока класса точности 1.

Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличения нагрузки и кратности тока приводят к увеличению погрешности.

Контроль за режимом работы подстанции осуществляем с помощью контрольно-измерительных приборов: вольтметра, амперметра, счётчиков активной и реактивной энергии. Вышеперечисленные контрольно-измерительные приборы устанавливаем на каждом вводном устройстве. На ТТ 0,4 кВ устанавливаются: амперметр, счетчик электроэнергии. Схема включения приборов показана на рисунке 4.2.

Для измерения тока используем аналоговый щитовой амперметр Э47, класс точности 1,5.

Для измерения напряжения используем аналоговый щитовой вольтметр Э47 100 (0…600 В), класс точности 1,5.

Для организации технического(контрольного) и расчетного (коммерческого) учета электроэнергии используем счетчики Меркурий 230 АR-01 R (счетчик активной и реактивной энергии), класс точности 0,5S. Счетчики Меркурий 230 поддерживают двух- и трехэлементное включение. Это означает, что между любым фазным и нулевым проводами счетчика может быть приложено как фазное, так и линейное напряжение. Варианты исполнения счетчиков позволяют осуществлять непосредственное и трансформаторное подключение как по напряжению, так и по току. Схема подключения счетчиков в проектируемых распределительных устройствах представлена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 - Схема подключения измерительных приборов

Выбираем трансформаторы тока ТШЛ-0,66 У2 с классом точности 0,2S:

Цепь генераторов: Iном.г = 2101 А → 2500/5;

Цепь трансформатора: Iраб.утяж. = 3678 А → 4000/5.

Для проверки трансформаторов тока по вторичной загрузки, пользуясь каталожными данными приборов, определяем нагрузку по фазам (таблица 4.1).

Таблица 4.1 - Вторичная нагрузка трансформаторов тока

Аналогичные приборы устанавливаем в распределительном устройстве трансформаторной подстанции.

Производим проверку по вторичной нагрузке трансформаторов тока.

Общее сопротивление приборов:

;

.

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,2 составляет 20 В·А или:

;

 Ом.

Сопротивление контактов принимаем 0,1, тогда сопротивление соединительных проводов:

;

 Ом.

Сечение соединительных проводов:

где ρ - удельное сопротивление материала провода, принимаем провода с медными жилами, =0,0175, Ом·м/мм2;

lрасч - расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока, для звезды ;

l - длина соединительных проводов , l=5 м.

 мм2.

По условию механической прочности принимаем провод ПВ-1 2,5мм2.

Аналогичной провод принимаем для подключения электроизмерительных приборов в распределительном устройстве трансформаторной подстанции.

Для приема и распределения электроэнергии в распределительном устройстве 0,4 кВ принимаем к установке низковольтное комплектное устройство (НКУ) ЩО 09.

. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Токи короткого замыкания (КЗ) рассчитываются для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей на термическую и динамическую стойкость, для выбора, при необходимости, устройств по ограничению этих токов, а также для выбора и оценки устройств релейной защиты. Расчетным является трехфазное короткое замыкание, т.к. токи КЗ в этом случае имеют максимальные значения.

В данном разделе произведем расчет токов КЗ для стороны 0,4 кВ. Расчет ведем согласно [16], при расчетах КЗ в электроустановках до 1 кВ необходимо учитывать:

индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, токовые катушки автоматических выключателей;

активные сопротивления элементов короткозамкнутой цепи;

активные сопротивления различных контактов и контактных соединений;

значения параметров синхронных и асинхронных электродвигателей, непосредственно примыкающих к месту КЗ.

При расчетах токов КЗ рекомендуется учитывать:

сопротивление электрической дуги в месте КЗ;

изменение активного сопротивления проводников короткозамкнутой цепи вследствие их нагрева при КЗ;

влияние комплексной нагрузки на ток КЗ, если номинальный ток электродвигателей нагрузки превышает 1 % начального значения периодической составляющей тока КЗ, рассчитанного без учета нагрузки.

При расчетах токов КЗ допускается:

максимально упрощать и эквивалентировать всю внешнюю сеть по отношению к месту КЗ;

не учитывать ток намагничивания трансформаторов;

расчетное напряжение каждой ступени схемы электроснабжения

принимается на 5% выше номинального значения.

5.1 Расчет тока КЗ цепи генератора

Расчетная схема для расчета тока КЗ цепи генератора (G1) приведена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Расчетная схема цепи генератора

Исходные данные для расчета приняты из[14], [16] представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Параметры элементов схемы

Uном. = 400 В Sном = 1456 кВ·А

rст = 0,015·xdrш = 0,017 мОм/м

xш = 0,008 мОм/м

l = 5мRкв = 0,13 мОм

Хкв = 0,07 мОм

Свыше 500/5,

сопротивления не учитываютсяn = 15

Составим схему замещения:

Рисунок 6.2 - Схема замещения для цепи генератора

Расчет будем вести в именованных единицах и при приближенном приведении.

Определим параметры схемы замещения.

Сопротивление генератора:

;

;

 мОм.

Активное и индуктивное сопротивление шинопровода:

ш = rш · l, Rш = 0,017 · 5 = 0,085 Ом;

Xш = xш · l, Xш = 0,008 · 5 = 0,04 Ом.