Проектирование электроснабжения промышленного предприятия

 

 

В  камерах  КРУ  устанавливаются  трансформаторы  тока  типа  ТПЛК10  - У3, класса  точности   0,5 / 10Р.

На  фидерах ,ККУ  устанавливаем  ТПЛК10  - 50 - 300/5 – 0,5 /РУ3( в  зависимости  от  номинальной  нагрузки) , на  шинных  и  секционных  выключателях  ТПЛК10  - 1000/5 – 0,5 /РУ3.

Динамическая  стойкость :    i_дин. =74,5  кА > i_УД  =19,865кА

Термическая  стойкость  :     I_Т^{2 .} t_Т =2900кА ²/с > В_К =170,92 кА²/с

 Допустимая  нагрузка  для  этих  трансформаторов  тока  Z_доп = 0,4 Ом.

Переходное  сопротивление  r_к = 0,1 Ом.

1) Шинные  выключатели:

допустимое  сопротивление  проводов:  

r_пр = Z_доп - r_к – r_приб. = 0,4 – 0,1 – 0,008 = 0,292 (Ом);.

 допустимое  сечение  контрольного  кабеля : (алюминий  ρ = 0,0283  Ом мм²/м ; l =4 м .)

s ≥  ρ ^. l / r_пр , мм ²

s ≥  0,0283  ^. 4 / 0,292 =0,387 (мм²);

Выбираю  контрольный кабель   КВВГ с жилами  4 мм ².

2 ) Секционный   выключатель:

допустимое  сопротивление  проводов:  

r_пр = Z_доп - r_к – r_приб. = 0,4 – 0,1 – 0,004 = 0,296 (Ом).

 допустимое  сечение  контрольного  кабеля : 

 s ≥ 0,0283  ^. 4 / 0,296 =0,382 (мм²);

Выбираю  контрольный кабель   КВВГ с жилами  4 мм ².

Динамическая  стойкость:    i_дин. =74,5  кА > i_УД  =29,872 кА

Термическая  стойкость:     I_Т^{2 .} t_Т =2900кА ²/с > В_К =9,733 кА²/с

3 ) Отходящие  линии:

допустимое  сопротивление  проводов:  

r_пр = Z_доп - r_к – r_приб. = 0,4 – 0,1 – 0,12 = 0,18 (Ом).

 допустимое  сечение  контрольного  кабеля : 

 s ≥ 0,0283  ^. 4 / 0,18 =0,63 мм ²

Выбираю  контрольный кабель   КВВГ с жилами  4 мм ².

Динамическая  стойкость :    i_дин. =74,5  кА > i_УД  =29,743 кА

Термическая  стойкость  :     I_Т^{2 .} t_Т =2900кА ²/с > 9,66 кА²/с

4 ) Батареи  конденсаторов:

допустимое  сопротивление  проводов:  

r_пр = Z_доп - r_к – r_приб. = 0,4 – 0,1 – 0,032 = 0,268(Ом).

 допустимое  сечение  контрольного  кабеля: 

 s ≥ 0,0283  ^. 4 / 0,268=0,422 (мм²);

Выбираю  контрольный кабель   КВВГ с жилами  4 мм ².

8.2.6.Выбор трансформаторов напряжения.

Выбор  трансформаторов  напряжения  производится:

- по  напряжению  установки;

- по  классу точности;

- по  вторичной  нагрузке.

 Каждый  трансформатор  рассчитывается на  мощность  всех  приборов  присоединений  данной  секции.

Выбираю  трансформатор  напряжения  НАМИ – 10 – 200  , номинальная  мощность   которого  в  классе  точности  0,5  равна  200 В ^.А.

 Определяем   нагрузку  трансформатора  ( таблица 16).

№ п/п	Наименование приборов	Количество приборов	Потребляемая мощность, Вт	Класс точности	cosφ	Нагрузка
						Р, Вт	Q, Вар
1	Вольтметр Э335	4	2	1,5	1	8	0
2	Счетчик универсальный ЦЭ6812	4	8	1,0	0,38	4,56	11,1
3	Счетчик активной энергииЦЭ6803В	18	2	1,0	0,38	12,16	29,6
4	Счетчик реактивной энергии ЦЭ6811	2	2	1,0	0,38	1,52	3,7
5	Варметр Д345	2	4	1,5	1	8	0
	Итого :					34,68	44,4

 

S _ном.= 200 В ^.А. >   S _приб.= 56,34 В ^.А.

Трансформатор  напряжения  обеспечивает класс  точности 0,5.

 

 

 

 

 

 

8.2.7.Выбор трансформаторов собственных нужд  для ГПП.

На  ГПП  устанавливаем   2  трансформатора  собственных  нужд. Мощность трансформаторов  определяется  исходя  из  условий  нагрузки:

Вид потребителя	Установленная мощность, кВт
Охлаждение силовых трансформаторов (в зависимости от номинальной мощности)	3,5…11
Подогрев шкафов КРУН	2,7
Устройство РПН	3,3
Наружное освещение ОРУ	3
Освещение, отопление, вентиляция ЗРУ	7
Аппаратура связи и телемеханики	8,7
Маслохозяйство	75

 

Так  как  энергия  расходуется  в  основном  на  подогрев , то cosφ=0,98.

Суммарная  нагрузка  СН :

Σ Р = 2 ^.7,25 + 2,7 ^.8+3,3 ^.2+3+7+8,7+75 =136 (кВт)

Σ S = Σ Р/ cos,  кВ ^.А                                                                                                            (70)

Σ S =136/0,98=138,77  (кВ ^.А);

 

С учётом  параллельной  работы ТСН :

S_ТСН≥ Σ S/1,4 ,  кВ ^.А                                                                                                            (71)

S_ТСН≥138,77/1,4= 98,57  (кВ ^.А);

 

Выбираем  трансформаторы  ТМ – 160/10 , присоединяем  их  через  разьеденитель  РВЗ – 10/400 У3  и  защищаем  его  предохранителем  НПН – 15. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.3. Расчёт  заземляющих   устройств и молниезащиты  ГПП.

8.3.1.Расчёт  заземляющих   устройств  ГПП.

В  соответствии  с  ПУЭ,  в  электроустановках  выше  1000в  сопративление заземлителя не должно превышать  10 Ом. Однако при наличии  потребителей на стороне 0,4 кВ необходимо обеспечить сопротивление не более 4 Ом

I_З = U ^. L_В /350+U ^. L_К /10, А                                                                                                    (73)

где    U_Л – линейнае  напряжение  электроустановки, в;

          L_К – длина кабельных линий, км ;

          L_В – длина воздушных линий, км.

I_З =(38,5 ^. 9,5 ) /350 =1,507 (А)

R_З = 250/1,507=165,893 (Ом).

Принимаем  сопротивление  заземлителя  4 Ом , в  соответствии  с  ПУЭ.

Выполняем  заземлитель  из  круглых  стальных  электродов  диаметром  20 мм  и  длиной 3м .  Размещаем  электроды  по контуру ГПП  и соединяем  их  полосой  из  круглой  стали  диаметром  20мм .Глубина  заложения  полосы 0,7м.

ρр,г= ρуд^.К _п,г=100^.2=200 Ом^.м

ρр,в= ρуд^.К _п,в=100^.1,4=140 Ом^.м

К _п,г ,К _п,в - повышающие коэффициенты зависящие от климатической зоны.

 Српративление растекания одного вертикального электрода стержневого типа определяется по формуле из (13)

Ro,в,э= ρр,в/(2^.π^.l) ^. (ln(2l/d)+1/2ln(4t+l/(4t-l));

Ro,в,э= 140/(2 ^.3.14 ^.3) ^. (ln(2^.3/0.02)+0,5ln(4^.2,2+3/(4^.2,2-3))=43,28 Ом

Определяем примерное число  вертикальных заземлителей при Ки,в=0,64 (отношение расстояния между электродами к их длине равно 2, ориентировачное число вертикальных электродов составляет 15)

N= Ro,в,э /(Ки,в^. Rи);

N=43,28 /(0,64^.4)=17.

Определяем сопротивление растекания горизонтальных заземлителей

Rр,г,э= ρр,г/( К _п,г^.2^.π^.l) ^. ln(l²/(dt));

Rр,г,э=200/(0,31^.2^.3,14^.168) ^. ln(168²/(0,02^.0,71))=8,98 Ом.

Уточняем необходимое сопративление  вертикальных электродов

Rв,э= Ro,г,э* Rи/( Ro,г,э-Rи);

Rв,э= 8,98* 4/( 8,98-4)= 7,21 Ом.

Определяем число вертикальных электродов при коэффициенте использования Ки,в,у=0,68 (N=17, a/l=(168/17)/5=1,97)

N= Ro,в,э /(Ки,в,у^. Rи);

N=43,28 /(0,55^.7,21)=11.

R _З = (R _Г ^. R _В ) /(R _Г +R _В ) , Ом.                                                                                      (78)

R _З = (8,98 ^. 7,21 ) /(8,98 +7,21 ) =  3,99 (Ом) ,

что   меньше  допустимой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.3.2.Расчёт  заземляющих   устройств  цеха.

Принимаем  сопротивление  заземлителя  4 Ом, в  соответствии  с  ПУЭ.

В качестве вертикальных заземлителей принимаем, стальные стержни диаметром 16 мм и длиной 2 м, которые погружены в грунт на глубину 0,7 м от поверхности. К ним приваривают горизонтальны электроды стержневого типа из той же стали, что и вертикальные электроды.

С учетом площади занимаемой объектом намечаем расположение электродов – по периметру с расстоянием между вертикальными электродами 6 м.

Определим расчетные удельные сопративления  грунта для горизонтальных и вертикальных заземлителей

ρр,г= ρуд^.К _п,г=100^.2=200 Ом^.м

ρр,в= ρуд^.К _п,в=100^.1,4=140 Ом^.м

К _п,г ,К _п,в - повышающие коэффициенты зависящие от климатической зоны.

 Српративление растекания одного  вертикального электрода стержневого  типа определяется по формуле  из (13)

Ro,в,э= ρр,в/(2^.π^.l) ^. (ln(2l/d)+1/2ln(4t+l/(4t-l));

Ro,в,э= 140/(2 ^.3.14 ^.2) ^. (ln(2^.2/0.016)+0,5ln(4^.1.7+2/(4^.1.7-2))=64,92 Ом

Определяем примерное число  вертикальных заземлителей при Ки,в=0,64 (отношение расстояния между электродами  к их длине равно 2, ориентировачное  число вертикальных электродов составляет 15)

N= Ro,в,э /(Ки,в^. Rи);

N=64,92/(0,64^.4)=26.

Определяем сопротивление растекания горизонтальных заземлителей

Rр,г,э= ρр,г/( К _п,г^.2^.π^.l) ^. ln(l²/(dt));

Rр,г,э=200/(0,31^.2^.3,14^.60) ^. ln(60²/(0,016^.0,708))=21,6 Ом.

Уточняем необходимое сопративление  вертикальных электродов

Rв,э= Ro,г,э* Rи/( Ro,г,э-Rи);

Rв,э= 21,66* 4/( 21,66-4)=4,9 Ом.

Определяем число вертикальных электродов при коэффициенте использования  Ки,в,у=0,68 (N=20, a/l=(120/20)/2=3)

N= Ro,в,э /(Ки,в,у^. Rи);

N=64,92/(0,68^.4.9)=20.

R _З = (R _Г ^. R _В ) /(R _Г +R _В ) , Ом.                                                                                      (78)

R _З = (21,6 ^. 4,9 ) /(21,6 +4,9 ) = 3,99 (Ом),

что   меньше  допустимой

 

8.3.3.Расчёт  молниезащиты  ГПП.

 

Рассчитаем защитную зону двойного стержневого молниеотвода высотой h=22 м при расстоянии между молниеотводами а= 45м. Защищаемое сооружение имеет высоту h_x=8 м и габаритами  35x45 м.

Определим расстояние r_х, при котором защищаемый объект окажется внутри зоны защиты

Rx=1,7 ^. (h-hx/0.92)                                                                                                     (80)

Rx=1,7 ^. (22-8/0.92)=22.6 (м);

Следовательно, защищаемый объект находится  внутри зоны защиты.

 

 

 

 

 

9 Релейная  защита

  Распределительные  сети промышленных предприятий  на номинальное напряжение 6-35 кВ имеют одностороннее питание и выполняются с изолированной нейтралью. Наиболее распространенным видом защиты является максимальная токовая защита (МТЗ). От междуфазных замыканий такую защиту рекомендуют выполнять в двухфазном исполнении и включать ее в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения с целью отключения в большинстве случаев двойных замыканий на землю только одного места повреждения.

  Замыкание на землю  одной фазы в сетях с изолированной  нейтралью не является КЗ. Поэтому  защиту выполняют действующей на сигнал и только когда это необходимо по требованиям безопасности, действующей на отключение.

  Обычно токовую  защиту от замыкания на землю  выполняют с включением на  фильтр токов нулевой последовательности. Она приходит в действие в результате прохождения по поврежденному участку токов нулевой последовательности, обусловленных емкостью всей электрически связанной сети без учета емкости поврежденной линии.

  Максимальная токовая  защита, это защита выполненная  на реле РТ-80.

  Согласно ПУЭ, для  защиты трансформаторов и кабельных  линий используют:

А) Токовую отсечку; Б) газовую защиту; В) МТЗ от перегрузок; Г) МТЗ при внешних КЗ; Д) продольную дифференциальную защиту; Е) защиту от токов перегрузки; Ж) от однофазных замыканий на землю в сетях 10 кВ, если это необходимо по ТБ.

  Газовая защита  предусматривается для трансформаторов  ГПП мощностью 6300 и выше. У внутрицеховых  трансформаторов мощностью 1600 кВА  при наличии защиты от КЗ со стороны питания  интенсивное газообразование также действует на сигнал.

  На ГПП также  предусматривается защита дифференциальная  от внутренних повреждений и  на выводах трансформатора, для   трансформаторов 1600 кВА и 2500 кВА,  если токовая отсечка не удовлетворяет по чувствительности, а МТЗ имеет выдержку времени 0.5с. МТЗ предусматривается для всех трансформаторов от внешних КЗ и перегрузки.