Материал: Выбор типа трансформаторной подстанции и распределительного устройства

Выбор защиты трансформаторов зависит от мощности, назначения, места установки, эксплуатационного режима трансформатора. В силовых трансформаторах возможны следующие виды повреждений: междуфазные в обмотках внутри бака и на выводах, витковые замыкания одной фазы, однофазные замыкания на землю в обмотке, токовые перегрузки обмоток, понижение уровня масла.

Для защиты силовых трансформаторов при их повреждении и сигнализации нарушения нормальных режимов работы могут применятся следующие типы защиты: дифференциально - токовая защита (ДТЗ), максимально - токовая защита (МТЗ), токовая отсечка (ТО), газовая защита и защита предохранителями.

Для защиты трансформаторов цеховых подстанций используют защиты МТЗ, ТО, либо защиту построенную на выключателе нагрузки в комплекте с предохранителями.

Для защиты трансформаторов мощностью 1000, 1600 КВА по стороне высокого напряжения применяют МТЗ и ТО действующие при повреждениях на отключение масленого или вакуумного выключателя. Для защиты трансформаторов по стороне низкого напряжения от однофазных коротких замыканий на землю применяются автоматические выключатели установленные на подстанциях. Для защиты трансформаторов от внутренних повреждений применяют газовую защиту построенную на газовом реле марки РГЧЗ.

Для защиты трансформатора мощностью 160 - 630 КВА по стороне высокого напряжения используют выключатели нагрузки в комплекте с предохранителями, по стороне низкого напряжения от однофазных КЗ на землю устанавливают автоматические выключатели, для защиты от внутренних повреждений используют газовую защиту построенную на реле РГЧЗ- 66.

Так как в проектируемом цеху установлен трансформатор ТМ-630, то для защиты по стороне ВН применяем выключатель нагрузки ВВР-10-630 , по стороне НН применяем автоматический выключатель типа ВА55-43. Для контроля режима работы применяем трансформатор тока ТК-120. Для контроля защиты от повреждений трансформатора применяем газовое реле типа РГЧЗ-66.

Для защиты трансформатора предусматриваем МТЗ ,определяем

I_ср.мтз = ,

где Kн - коэффициент надежности = 1,1 :1,25; Kв - коэффициент возврата = 0,8 : 0,85; Kсх - коэффициент схемы, определяется схемой соединения т.т. (схема неполной звезды).

I_ср.мтз = А

1.1.   К₂ = должно быть > 1,5.

Для сетей напряжением 10 кВ используют МТЗ на токовом реле т. РТ-80 и реле времени РТВ.

3.9.2 Выбор устройств сетевой автоматики

Устройство автоматизации осуществляет автоматическое управление схемой электроснабжения предприятия, в нормальном и аварийном режимах. Применение автоматизации позволяет обеспечить длительное нормальное функционирование системы электроснабжения, в кратчайший срок ликвидировать аварию, обеспечить высокую надежность системы электроснабжения промышленных предприятий, сократить расходы на обслуживание, обнаруживать поврежденные участки с номинальными затратами, повысить качество электроэнергии. Благодаря применению устройств автоматизации в СЭС стало возможным применение подстанций с упрощенными схемами коммутации.

На подстанциях промышленных предприятий нашли наибольшее распространение следующие устройства автоматизации. АВР - автоматическое включение резерва; АПВ - автоматическое повторное выключение; АЧР - автоматическая частотная разгрузка; АРТ - автоматическая разгрузка по току.

Подстанции промышленных предприятий как правило работают с односторонним электроснабжением потребителей, что позволяет снизить токи КЗ в электрической сети.

Автоматизации СЭС считается экономически целесообразной, если дополнительные ежегодные затраты на нее меньше вероятного ущерба от простоя электрооборудования при нарушении электроснабжения.

В сетях промышленных предприятий с разделенным питанием потребителей первой категории широко применяются устройства автоматического включения резерва, которые повышают надежность электроснабжения, сокращают время простоя электрооборудования.

Устройства автоматического повторного включения осуществляют быстрое повторное восстановление электроснабжения промышленных предприятий, после кратковременных самоустраняющихся повреждений в электрической сети. Согласно ПУЭ устройства АПВ обязательны на всех воздушных линиях напряжением выше 1000 В.

Устройства автоматической частотной разгрузки должны устанавливаться только на тех предприятиях на которых возможно возникновение значительного дефицита активной мощности, которая питается от районной энергосистемы.

Применение устройств автоматики для цеховой подстанции ВВР-630-10/0,4 экономически не оправдано, поэтому на двух трансформаторной цеховой подстанции по стороне высокого напряжения устанавливаем секционный разъединитель, а по стороне низкого напряжения секционный автоматический выключатель типа ВА55-43.

3.10 Расчёт заземляющих устройств

Под заземлением понимают преднамеренное соединение металлических не токоведущих частей, нормально не находящееся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждений изоляции, с землей или ее эквивалентом. В качестве эквивалента применяется заземляющее устройство, которое состоит из заземлителя и заземляющих проводников.

Под заземлителем понимают металлический проводник или группу проводников нормально находящихся в грунте; под заземляющими проводниками понимают металлические проводники, соединяющие заземляющие части ЭУ с заземлителями.

Различают три вида заземлителей: защитное, рабочее, и грозозащищенные.

Целью защитного заземления является обеспечение безопасного обслуживания ЭУ.

ПУЭ регламентирует следующие значения сопротивлений защитных заземляющих устройств:

- В ЭУ выше 1000 В с большими токами замыкания на землю сопротивления заземления должно быть не более 0,5 Ом;

В ЭУ выше 1000 В с малыми токами замыкания на землю не более 10м;

В ЭУ напряжение до 1000 В напряжением трехфазного тока 380 и 220 В, соответственно не более 4 и 8 Ом.

Заземлятся должны все металлические части электрического оборудования, которые нормально не находятся под напряжением, заземляют: корпуса электрических машин, трансформаторов, электрических аппаратов, светильников; каркасы щитов, щитков, пультов управления; металлические конструкции ЛЭП, подстанций, РУ; броню и металлические оболочки кабелей; стальные трубы электрических проводок, а также вторичной оболочки измерительных трансформаторов.

Различают естественное и искусственное заземление. Естественным заземлением являются находящиеся в земле металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, трубопроводы и свинцовые оболочки кабелей. Искусственными заземлителями обычно выполняются из электропроводов соединенных на глубине 0,7 м, по средствам сварки стальной полосой. Электроды дленной 5 м выполняется из круглой стали диаметром 12 - 16 мм, соединенную полосу выполняют из полосовой стали размером (40 Х 4). Все соединения выполняются на сварке. Каждый заземляемый элемент подключается к сети заземления отдельным ответвлением.

Расчет заземляющих устройств ведет методом коэффициента использования принимается грунт однородными по глубине.

Предполагаем сооружение контура заземления по периметру объекта проектирования [М] с расположение по контуру вертикальных заземлителей, в качестве которых используют прутковый электрод диаметром 12 мм и длиной 5 м. Метод погружения - обвертывание. Верхние концы вертикальных электродов погружают на глубину t=0.5 м и приваривают к горизонтальной стальной полосе, сечением (40 Х 4).

.Согласно ПУЭ сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом, поэтому принимают сопротивление равное 4 Ом.

.Определяем сопротивление естественного заземления путем замера его в конкретной установке. Для расчетов сопротивления естественного заземления  так как , то необходимо сооружение контура искусственных сопротивление которых можно определить.

3. Определяем предварительную компенсацию контура заземления с учетом размещения его на отведенной территории, причем расстояние между вертикальными заземлителями не должно быть менее их длины. По плану заземляющего устройства определяем количество вертикальных заземлителей и длину горизонтального заземлителя.

где  - расстояние между вертикальными электродами 5 м.

Длину горизонтального заземлителя принимают приблизительно равной периметру.

180[М]

5. Определяем сопротивление одного вертикального заземлителя.

где ρ_расч - расчетное удельное сопротивление грунта (Ом/м),

l - длинна стержня, d - диаметр стержня, t - глубина заложения вертикального стержня

t=0,7+1/2*l [м]

К_М - коэффициент сезонности.

t=0,7+1/2*5=3,2 [м]

5.Определяем сопротивление горизонтального заземлителя

где l_г - длинна горизонтального заземлителя[м], b - ширина, t=0,7 [м]

6.      Определяем сопротивление горизонтальной полосы связывающей вертикальные электроды.

где  - коэффициент использования горизонтальных заземлений.

.Определяем необходимое сопротивление вертикальных заземлений с учетом использования горизонтального соединения полосы.

Определяем уточненное количество вертикальных заземлений для создания контура заземления

где  - коэффициент использования вертикальных заземлений.

Рис. 5

4. Экономическая часть

.1 Расчет стоимости электрооборудования

Таблица 11

Для расчета первоначальной стоимости электрооборудования необходимо определить цену единицы оборудования полную стоимость, стоимость транспортных расходов и стоимость монтажных работ, цену единицы оборудования определяем на основе стоимости 1 кВт мощности равного 1000 рублей.

.Расчет цены каждого вида оборудования

Ц = Р • С (руб.)

Ц ₁ = 23, • 1000 = 23500 руб.

Ц ₂ = 25 • 1000 = 25000 руб.

Ц ₃ = 110 • 1000 = 110000 руб.

Ц ₄ = 56 • 1000 = 56000 руб.

.Расчет полной стоимости электрооборудования

С_п =Q · Ц (руб.)

С_п1 = 12 •23500 = 282000 руб.

С_п2 = 12 • 25000 = 300000 руб.

С_п3 = 1 • 110000 = 110000 руб.

С_п4 = 2 • 56000 =112000 руб.

.Расчет стоимости транспортных расходов

С_Т.Р.  (руб.)

С_Т.Р1 = 282000 • 0,05 = 14100 руб.

С_Т.Р2 = 300000 • 0,05 = 15000 руб.

С_Т.Р3 = 110000 • 0,05 = 5500 руб.

С_Т.Р4 = 112000 • 0,05 = 5600 руб.

4.Расчет стоимости монтажа

С_М  (руб.)

С_М1 = 282000 • 0,3 = 84600 руб.

С_М2 = 300000 • 0,3 = 90000 руб.

С_М3 = 110000 • 0,3 = 33000 руб.

С_М4= 112000 • 0,3 = 33600 руб.

.Расчет первоначальной стоимости оборудования

С_пер. = С_п + С_Т.Р. + С_М (руб.)

С_пер.1 = 282000 + 14100 + 84600 = 380700 руб.

С_пер.2 = 300000 + 15000 + 90000 = 405000 руб.

С_пер.3 = 110000 + 5500 + 33000 = 148500 руб.

С_пер.4 = 112000 + 5600 + 33600 = 151200 руб.

4.2 Расчет амортизации оборудования

Амортизация - постепенный перенос стоимости изношенной части оборудования на себестоимость ремонтных работ. Норму амортизации (На) определяем для каждого вида электрооборудования на основании справочника.

А =  , где

С_пер. - первоначальная стоимость оборудования;

На - норма амортизационных отчислений;

А - сумма амортизационных отчислений;

На = 9%

А = 1085400 • 0,09 = 97686 руб.

4.3 Расчет численности бригады

Таблица 12