Проект реконструкції системи електропостачання машинобудівного заводу в м.Коростень Житомирської обл

 

Рис. 4.4  Схема заміщення нульової послідовності.

Визначимо опір цієї схеми:

1. Система:

;

де  ;                                                       

;

;

;

.

2. Повітряна лінія електропередачі:

;

де  - погонний опір нульової послідовності двуцепної лінії, дорівнює

1,1 Ом/км.

.

3. Трансформатор ГПП:

.

4. Результуючий опір :

;

;

- визначено раніше 

5. Визначаємо опір однофазного  К.З.:

;

;

 .

6. Струм однофазного К.З. у точці К₂ :

 ,                                       

де 

,

;

.

 

 

5.1. Вибір роз'єднувачів  на напругу 110 кВ

Максимальний  робочий струм цепі дорівнює 128,6 А

Вибираємо роз'єднувач  типу РДЗ-110/1000 У1.

Дані розрахунків  і каталожні дані для порівняння зведені в 

табл.  5.1.

Таблиця 5.1 - Дані роз'єднувача РДЗ-110/1000 У1

Розрахункові  дані	Каталожні дані
Uр=110 кВ		Uн=110 кВ
Iр=128,6 А		Iн=1000 А
iу=38,8 кА		iд=80 кА
Вк=518 кА2·с

Обраний роз'єднувач  проходить по всіх умовах перевірки.

5.2.   Вибір вимикачів на напругу 110 кВ

Вибираємо елегазів вимикач типу ВЭБ-110Б-20/1000 з наступними даними:

U_н=l10 кВ; I_н=l000 А; I_откл=20 кА; I_t=20 кА при t_к=3 з; i_д=52 кА; повний час відключення -

0,08 з; власний час відключення 0,05 с.

Максимальний  робочий струм кола дорівнює 128,6 А, Даний вимикач повинний задовольняти умовам нормального режиму:

;                                           

,                                      

де   індексом  а - позначений апарат, а індексом  у - установка.

 

 

 

 

 

 

У нашому випадку:

1000 А > 128,6 А;

110 кВ = 110 кВ.

Умови виконуються.

Для умов струму к.з. аналогічно:

;

.

У нашому випадку:

15,2 кА < 20 кА;

38,8 кА < 52 кА.

Умови виконуються. Перевірку  вимикача на термічну стійкість до струмів к.з. виконуємо згідно співвідношення:

,                             

де   В_к - тепловий імпульс струму к.з., що характеризує кількість теплоти, що виділяється у вимикачі за час проходження струму к.з., кА² · с;

I_пр.м   - граничний струм термічної стійкості, кА;

t_м - граничний час термічної стійкості, с.

Величину Вк знаходимо по формулі:

.                  

де  - С.К.З.  у точці К1, дорівнює 15,2 кА;

Та - тривалість аперіодичної складової С.К.З., дорівнює 0,05 с;

- час відключення, дорівнює:

,                             

де  - мінімальний час дії релейного захисту, с;

t₀ - повний час відключення вимикача з приводом.

 с;

;

;

.

Умова термічної  стійкості до струмів к.з. виконується.

5.3. Вибір вимикачів на напругу 10 кВ

Аналогічно  вибираємо вимикач типу ВПМП-10-1000-20УЗ, з наступними даними: U_н=10 кВ; I_н =1000 А; I_откл =20 кА; I_t=20 кА при t_к= 4 з; i_д=52 кА; повний час відключення - 0,08 с; власний час відключення 0,05 с.

Дані розрахунків  і каталожні дані для порівняння зведені в табл.  5.2

Таблиця 5.2 - Дані вимикача ВПМП-10-1000-20УЗ

Розрахункові  дані	Каталожні дані
Up=10 кВ		Uн=10 кВ
Iр=750 А		Iн=1000 А
		Iоткл=20 кА
iу=24,8 кА		Iд=52 кА
Вк=209 кА2·с

Обраний вимикач  проходить по всіх умовах перевірки.

5.3 Вибір шин напругою 10 кВ

Зробимо вибір  збірних шин РП5 на напругу 10 кВ.

Вибір шин по тривалому  струму

Довгостроково припустимий струм I_д для прямокутних шин знаходимо по формулі:

,                             

де   K₁ - поправочний коефіцієнт при розташуванні однієї шини горизонтально, дорівнює 0,95;

К₂ - поправочний коефіцієнт для многополосних шин;

К₃ - поправочний коефіцієнт на температуру навколишнього середовища;

I_д0 - довгостроково допустимий струм однієї смуги при заданій температурі шини, А.

Для однієї шини 60х6 мм² при =25° С маємо:

.

Перевірку обраного перетину за цим критерієм зробимо з  умови:

,                                              

де   I_р - розрахунковий струм, дорівнює 670 А .

670 А < 827 А.

Даний перетин шин проходить  за умовою нагрівання.

. Перевірка шин на електродинамічну і термічну стійкості до струмів к.з

Розрахункове  зусилля від динамічного впливу струму к.з. . визначаємо з вираження:

,                            

де   i_y - ударний струм К.З. на шинах, рівний 24,8 кА (таблиця 5.2);

1- довжина прольоту  між осями опорних ізоляторів, дорівнює 1,5 м;

d - відстань між осями суміжних шин, дорівнює 0,26 м.

Одержуємо;

 Н.

Припустиме максимальне  зусилля на вигин шин дорівнює:

,                               

де  - допустиме напруження на вигин шин, рівне 6500 Н/см², згідно /18/ для шин з алюмінію марки AT;

W - момент опору,  рівний 0,17·b·n², см³;

b - висота шини, рівна 0,6 см;

n - ширина шини, рівна 6 см.

Тоді:

 см³;

 Н.

Перевірка шин на електродинамічну стійкість до струму к.з. провадиться  за умовою:

.                               

Тому що 625 < 1590, то шини динамічно стійкі до струму к.з.

Для дотримання умов термічної стійкості шин необхідно, щоб потікаючий  по шинах струм к.з. не викликав підвищення температури понад гранично припустиму при короткочасному нагріванні.

Кінцева температура  , до якої нагрівається шина, визначається по кривих /21/. Для цього підраховуємо значення :

,                                 

де  - визначають по кривих /18/ для початкової температури шини

( при =70° С);

S=60·6=360 мм²;

t_n - приведений час К.З., дорівнює 2,35 с.

.

По кривих /21/ для  знаходимо =125°С.

Перевірку шин на термічну стійкість С.К.З.  робимо за умовою:

,                                   

де   - припустима температура шин при К.З., дорівнює 200° С.

Тому що 125°  С < 200° С, то шини термічно стійкі до струму к.з.

5.4. Вибір ізоляторів на напругу 10 кВ

Виходячи з  напруги 10 кВ, попередньо вибираємо ізолятор ОФ-10-750.

Перевірку ізолятора  на динамічну стійкість до струму к.з. робимо відповідно до співвідношення:

,                                      

де   - максимальне зусилля на головку опорного ізолятора при трифазному ударному струмі К.З., Н;

,                             

де   F_разр – руйнуюче зусилля на головку ізолятора, дорівнює 7500 Н /21/.

Тоді:

 Н.

Найбільше розрахункове навантаження на опорний ізолятор при трифазному ударному струму к.з.  визначається аналогічно:

F_p=625 Н.

Тому що 625 Н < 4500 Н, то обраний ізолятор задовольняє  динамічної стійкості до струму к.з.

5.5.   Вибір трансформаторів струму на напругу 10 кВ

Трансформатори  струму (ТС) вибираємо по номінальному струму і напрузі, навантаженню вторинного ланцюга, що забезпечує погрішність у межах паспортного класу точності.

ТС перевіряється на термічну стійкість до струму к.з.

У ЗРУ 10 кВ підстанції на кабельних лініях 10 кВ вибираємо ТС типу ТПОЛ-10-0,5 з, U_н=10 кВ, I_н=1500 А, для якого к_д=45, кт._у=18,

де   к_д - кратність допустимого струму електродинамічної стійкості до С.К.З. ;

к_т - кратність струму термічної стійкості до струму к.з. Номінальний струм вторинної обмотки I_н2=5 А, допустимий опір вторинного ланцюга Z_н2=0,б Ом.

Сумарний опір приладів:

,                                 

,

де  - сумарна потужність приладів, що приєднуються, рівна 5 ВА.

Опору контактів:

.

 

 

Опір сполучних  проводів:

,                    

де  - номінальна потужність приєднаних приладів,  рівна 15 ВА.

.

Довжина проводів:

L_пр=25 м.

Розрахункова  довжина проводів при з'єднанні  в зірку:

l_р  =  l_пр.

Питомий опір мідних проводів:

.

Перетин проводів:

,                               

.

Приймаємо найближчий більший стандартний перетин F=2,5  мм².

Тоді фактичний опір проводів:

.

Тому що , то обраний ТС забезпечує допустиму погрішність у межах паспортного класу точності.

Перевіримо ТС на електродинамічну стійкість до струму к.з.  згідно умови:

,                                 

де   К_у визначається з вираження:

,                            

.

Тому що 12,1 < 45, то обраний ТС задовольняє умові  електродинамічної стійкості.

Перевіримо ТС на термічну стійкість до С.К.З.  згідно умови:

,                

;

27000 А > 11064 А.

Обраний ТС задовольняє  умові термічної стійкості до струму к.з.

5.6. Вибір трансформаторів напруги напругою 10 кВ

Трансформатори напруги (ТН) вибираємо по номінальній напрузі первинного і вторинного ланцюгів, потужності і класу точності (відповідно до умови S_н2> S_п2).

На стороні 10 кВ ЗРУ 10 кВ для живлення рівнобіжних  ланцюгів приладів і релейного захисту  встановлюємо ТН типу НТМИ-10-66УЗ з додатковою обмоткою для контролю ізоляції і схемою з'єднання обмоток Y/Y₀/Δ с U_н=10 кВ, номінальна напруга вторинної обмотки U_н2=100 В, S_н2=120 ВА.

Номінальна  потужність приладів, що приєднуються, _Sп2 дорівнює 15 ВА.

Тому що 120 ВА > 15 ВА, то обраний ТН забезпечує припустиму погрішність у межах паспортного класу точності.

 

 

6. Релейний захист і автоматизація.

6.1. Вимоги до релейного захисту.

 

Релейний захист елементів розподільчих мереж повинен  відповідати вимогам ПУЕ, що пред'являються до всіх пристроїв релейного захисту: швидкодія, селективність, надійність і чутливість.

Швидкодія релейного  захисту повинна забезпечуватися  мінімізацією можливого часу відключення  коротких замикань. Швидке відключення  короткого замикання не тільки обмежує область і ступінь ушкодження елемента, що захищається, але і забезпечує збереження безперебійної роботи неушкодженої частини підстанції.