Дипломная работа: Проектирование системы электроснабжения Тишинского рудника. Расчеты электрических нагрузок механического цеха

- По номинальному напряжению ;

- Конструкции и схеме соединения обмоток;

- Классу точности;

- Вторичной нагрузке.

Принимаем к установке трансформаторы напряжения марки НАМИ-6-100 У3

Выбор ТТ и ТН приведен в таблицах 13 и 14 соответственно.

Таблица 13 - Выбор трансформатора тока на вводе в РУ-6 кВ

На отходящих линиях устанавливаются аналогичные трансформаторы тока с соответствующими коэффициентами трансформации.

Таблица 14 - Выбор трансформатора напряжения на вводе в РУ-6 кВ

На шинах 6 кВ устанавливаем на каждую секцию сборных шин на вводе по одному вольтметру и амперметру и по счётчику активной и реактивной энергии. В ячейках линий, отходящих от секций, и на трансформаторе собственных нужд - по одному амперметру и счётчику активной и реактивной энергии. Схема подключения изображена на рисунке 5.

Произведем проверку ТТ по допустимой нагрузке, результаты сведем в таблицу 15.

Таблица 15 - Проверка ТТ

Допустимая номинальная нагрузка ТЛМ - 6 У3 при классе точности 0,5 составляет 10 В·А, что удовлетворяет нашим требованиям.

Рисунок 5 - Схема подключения измерительных приборов к трансформатору тока

Выбор сборных шин.

Выбор сечения шин производится по длительно допустимому току из условия нагрева для максимальных нагрузок утяжелённого режима. А. Принимаем алюминиевые однополосные шины прямоугольного сечения - 80 Ч 8, с допустимым током 1320 А.

При горизонтальной прокладке жестких шин прямоугольного сечения и расположении их плашмя допустимый ток следует уменьшить на 8% (для полос шириной более 60 мм): .

Проверка шин на термическую стойкость.

Проверка производится по условию: S ? S_min,

где S - выбранное сечение; S_min - минимальное сечение проводника, отвечающее требованию термической стойкости при коротком замыкании.

В приближенных расчетах можно воспользоваться упрощенной формулой определения S_min:

,

где Bк - тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания; значение функции С для алюминиевых шин и проводов равно 91 А·с^1/2/мм².

Минимальное сечение шин по термической стойкости:

.

По термической стойкости выбранные шины сечением 80 Ч 8 проходят.

Проверка на электродинамическую устойчивость.

Частота собственных колебаний алюминиевых шин:

,

где: l - длина пролёта между изоляторами, равная шагу ячейки (0,8); J - момент инерции шин, см⁴.

; ;

;

т.к. , то расчёты можно вести без учёта колебательного процесса.

Механический расчет однополосных шин.

Наибольшее усилие при трехфазном К.З.:

; Н.

где а - расстояние между фазами, м.

Момент сопротивления шины:

;

Напряжение в материале шины:

МПа; МПа.

Допустимое механическое напряжение для алюминиевых шин марки АД31Т МПа. Т.к. , значит шины механически прочны.

Выбираем опорные изоляторы для внутренней установки.

Жесткие шины в распределительных устройствах крепятся на опорных

изоляторах, которые выбираются:

- по номинальному напряжению U_уст ? U_ном;

- по допустимой нагрузке F_расч ? F_доп;

где F_расч ?сила, действующая на изолятор; F_доп ? допустимая нагрузка на головку изолятора: F_доп = 0,6·F_разр; F_разр ? разрушающая нагрузка на изгиб.

При горизонтальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила: Н.

Выбираем изоляторы типа И4-80 II УХЛ3, для которых кН;

кН;

.

Изоляторы проходят по механической прочности.

Выбор выключателей нагрузки и предохранителей

На вводах цеховых трансформаторных подстанций устанавливаются выключатели нагрузки ВНА(П) - 10(6)/400-10 зв 3У3, с параметрами:

А; кВ; А; кА; кА ;

.

Предохранитель типа ПКТ 101(2)-10. Выбор производим по условию:

Результаты выбора защитных аппаратов цеховых подстанций сведем в таблицу 16.

Таблица 16 - Выбор защитных аппаратов ЦП

2.4 Релейная защита и автоматика

В данном разделе курсового проекта необходимо рассмотреть вопросы релейной защиты и автоматики применительно к проектируемой системе электроснабжения.

В части применения устройств автоматики в проектируемой схеме необходимо в пояснительной записке и на чертежах схемы электроснабжения предприятия указать виды принятых в проекте устройств автоматики. Например: автоматический ввод резерва (АВР); автоматическое повторное включение (АПВ); автоматическая разгрузка по току (АРТ); автоматическая частотная разгрузка (АЧР); автоматическое регулирование напряжения (АРН) трансформаторов ГПП; автоматическое регулирование возбуждения синхронных двигателей (АРВ); автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей (АРКОН); автоматическое управление дугогасящими реакторами (АУДР). В некоторых случаях целесообразно отметить наличие в проекте других общепринятых специальных устройств автоматики (например, автоматическое регулирование режимов электродуговой печи, индукционной установки и т.д.).

Релейная защита высоковольтного синхронного двигателя.

В сетях промышленных предприятий для защиты линий, трансформаторов, двигателей применяют релейную защиту, которая является осноаным видом электрической автоматики. Релейной защитой называют специальные защитные устройства, выполняемые при помощи реле и других аппаратов и предназначенные для отключения выключателем в установках напряжением выше 1 кВ повреждённого элемента системы эл. снабжения.

На синхронных двигателях напряжением выше 1 кВ устанавливают релейную защиту от следующих видов повреждений:

- многофазных замыканий в обмотке статора и на её выводах ;

- замыканий на землю в обмотке статора ;

- токов перегрузки ;

- снижения напряжения ;

- замыкания между витками одной фазы обмотки статора ;

- защита от асинхронного режима и замыкания в цепи возбуждения.

Для защиты от многофазных КЗ используют токовую отсечку без выдержки времени. Токовую отсечку выполняют одним реле, включённым на разность фазных токов.

Для защиты от однофазных замыканий на землю обмотки статора двигателя применяют МТЗ нулевой последовательности, выполненную с помощью одного токового реле, которое подключают к трансформатору тока нулевой последовательности типа ТНП.

Защиту от перегрузки выполняют для двигателей, подверженных технологическим перегрузкам.

Защиту от снижения напряжения выполняют для надёжности действия с помощью трёх реле минимального напряжения.

Защиту от асинхронного режима выполняют с помощью реле, реагирующего на увеличение тока в обмотках статора.

Схема защиты синхронного двигателя представлена на рисунке 6.

Обозначения в схеме:

В - выключатель ;

Д - защищаемый двигатель ;

1ТТ ; ТТ - трансформаторы тока ;

1Т ; 2Т - реле тока типа РТ - 40 ;

3Т - реле тока типа РТ - 80 ;

Т - реле тока типа РТ 3 - 50 ;

1П ; 2П - реле промежуточные типа РТ - 252 ;

У - указательное реле ;

1У ; 3У - реле указательные серисные РУ - 21 ;

1 - на сигнал ;

2 - на отключение В ;

3 - в цепь включения выключателя

Рисунок 6 - Схема защиты синхронного двигателя

Рисунок 7 - Релейная защита трансформатора

Рисунок 8 - Релейная защита трансформатора

Рисунок 9 - Релейная защита трансформатора

Рисунок 10 - Релейная защита трансформатора

Территория, на которой размещается электроустановка, оборудуется заземляющим устройством, основной функцией которого является защита обслуживающего персонала от поражения электрическим током.

Намечаем схему заземляющего устройства, причем контур должен перекрывать территорию электроустановки (рисунок 11). Принимаем площадь контура равной S = 25 x 20 = 500 . Длину вертикальных заземлителей l_в принимаем равной расстоянию между ними a=5м. Предварительно определяется количество вертикальных заземлителей:

,

где П - периметр заземляющего устройства; а - расстояние между вертикальными заземлителями.

Глубину, на которую укладывают заземляющее устройство, принимаем равной 0,8 м. Удельное сопротивление грунтов: ,.

Рисунок 11 - Схема заземляющего устройства

Время воздействия напряжения прикосновения будет равно , где t_р.з. - время действия релейной защиты, t_о.в. - полное время отключения выключателя.

По этому времени определяем допустимое напряжение прикосновения, оно равно U_пр.доп = 400 В.

Определим коэффициент напряжения прикосновения K_п. Для начала определим параметр М, для М=0,82. Коэффициент в, учитывающий сопротивление стекания тока со ступеней на землю:

.

Суммарная длина горизонтальных заземлений L_г = 175 м.

Тогда K_п =.

Определяем напряжение на заземлителе: В.

Допустимое сопротивление: Ом.

Здесь I_з - ток стекающий с заземлителя.

Заземляющее устройство преобразуется в расчетную модель квадратной формы, площадь которой и суммарная длина горизонтальных заземлителей такие же, как в реальной модели рисунок 12.

Рисунок 12 - Расчетная модель заземляющего устройства

Сторона квадратной модели м, число вертикальных заземлителей по периметру контура при условии равенства расстояния между ними их длине (а =?_в):

= = 18 шт.

Число ячеек по стороне квадрата: .

Длина полос в расчетной модели: м.

Определяем относительное эквивалентное удельное сопротивление грунта расчетной модели [таблица 7.6, 6]: с₁/с₂ = 12,5, с относительной толщиной слоя и а/l_в = 1.

с_э/с₂ =1,3; с_э =1,3·40=52 Ом·м.

По расчетной модели устройства определяется параметр A.

, то .

=0,32?52/22,4 + 52/(179,2 + 5?18) = 0,93 Ом.

Сопротивление заземлителя не превышает допустимое и обеспечивает безопасность обслуживающего персонала в случае прикосновения к заземленным частям электроустановки.

Глава 3. Экономическая часть

3.1 Экономическое обоснование вкладываемых затрат

Определяем технико-экономические показатели и все расчеты сведем в таблицу 17.

Таблица 17 - Результаты технико-экономического расчета