Проектирование электрических сетей

Соотношения табличных и расчетных параметров показывают, что выбранный разъединитель удовлетворяет всем условиям выбора и проверки в данной цепи.

2.3.3 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбирают по номинальному напряжению, току и классу точности. В режиме КЗ они проверяются на электродинамическую и термическую стойкость. Так как трансформатор устанавливается в одной цепи с Q, то соответствующие расчетные величины для него такие же, как и для Q. Примем к установке трансформатор тока (ТТ) типа ТФЗМ110Б-1У1 с первичным номинальным током I1н = 600 А, вторичным номинальным током I2н = 5 А,с классом точности вторичных обмоток 05/10Р/10Р, с номинальной вторичной нагрузкой в классе 0,5 z2н = 1,2 Ом.

Номинальные параметры трансформатора, расчетные величины в его цепи и соотношения между ними сведем в табл.2.3.

Таблица 2.3 - Параметры и расчетные величины трансформатора тока

Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет условиям выбора и проверки в данной цепи.

Рассмотрим подробнее выбор трансформатора по классу точности: z2н ≥ z2pacч .Выполнение этого условия сводится к выбору сечения контрольного кабеля, соединяющего трансформатор с подключенными к нему приборами.

Допустимое сечение кабеля определим по следующей формуле:

qк доп ≥ ρ · lpacч / ( z2н + rnp – rк ) ,                                   (2.18)

где    z2н - номинальная вторичная нагрузка (1,2 Ом);

rnp = Snp / I2н2 – сопротивление приборов, подключенных к трансформатору;

Snp – мощность всех приборов в наиболее нагруженной фазе;

rк – сопротивление контактных соединений (при числе приборов более трех rк = 0,1 Ом);

lpacч – расчетная длина контрольного кабеля, зависящая не только от реальной его длины, но и от схемы соединения трансформаторов тока [4, с.374-375];

ρ – удельное сопротивление жил контрольного кабеля (для алюминия ρ = 0,0283 Ом·мм2/м).

Результаты сведем в табл.2.4, а на ее основе определим

rnp = 5 / 52 = 0,2Ом,

qк доп =0,0283 100 / ( 1,2 – 0,2 – 0,1 ) = 3,14 мм2 .

Если сечение qк доп получается очень большим и не позволяет выбрать приемлемое сечение контрольного кабеля, то необходимо выбрать трансформатор тока с номинальным вторичным током I2н = 1 А.

Таблица 2.4 - Вторичная нагрузка трансформатора тока

Примем к установке кабель АКВВГ с алюминиевыми жилами сечением 4 мм2 . Определим сопротивление выбранного кабеля:

rкаб = ρ·lpacч / q =.0283·100 / 4 = 0,708 Oм,                (2.19)

Определим вторичное расчетное сопротивление:

z2pacч = 0,421 + 0,6 + 0,1 =1,121 Ом.

Из сравнения видно, что условие проверки по классу точности выполняется.

2.3.4 Выбор трансформаторов напряжения

Трансформатор напряжения выбирают:

-        по напряжению Uн ≥ Uн уст

-        по конструкции и схеме соединения обмоток.

Проверку работы ТН в классе точности производят по его суммарной нагрузке, которая определяется подключаемыми приборами. ТН в ОРУ 110кВ питает обмотки напряжения приборов, сборных шин, линий, колонок синхронизации, обходного выключателя.

Подсчёт мощности произведем отдельно по активной и реактивной составляющим. При этом учтем, что cosφ обмоток приборов, кроме счетчиков, равен единице. У счетчиков активной и реактивной энергии cosφ = 0,38, a sinφ = 0,925.

Используя учебник [4, с.635] и справочник [2, с.387], составим таблицу 2.5. для подсчета мощности.

Полная суммарная потребляемая мощность

S2Σ = P2Σ2 + Q2Σ2 = 98,842 +16,652 = 100,23В·А.                (2.20)

Примем к установке три однофазных трехобмоточных трансформатора напряжения типа НКФ-110-83У1 [2, с.336] с номинальной мощностью в классе 0,5 S2н = 400 В·А, соединенные в группу

3·S2н = 1200 В·А > S2Σ = 100,23 В·А,

т.е. условие проверки по классу точности выполняется.

Таблица 2.5 – Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения

Выбор сечения контрольного кабеля во вторичных цепях трансформаторов напряжения определяется по допустимой потере напряжения, установленной ПУЭ, а именно:

- до расчетных счетчиков межсистемных линий электропередачи -0,25%;

- до расчетных счетчиков и датчиков мощности, используемых для ввода информации в вычислительные устройства - 0,5 %;

- до щитовых приборов и датчиков мощности, используемых для всех видов измерений - 1,5 %;

- до панелей защиты и автоматики - 3 %.

В целях упрощения расчетов потеря напряжения принимается равной падению напряжения. Тогда потеря линейного напряжения будет

ΔU = 3 · I· rnp                                                               (2.20)

где    rnp - сопротивление контрольного кабеля.

Т.к. номинальное вторичное напряжение во вторичных цепях ТН составляет 100 В, то допустимая потеря напряжения в процентах равна допустимой потере в вольтах.

Учитывая, что цепи напряжения для защиты и измерительных приборов выполняются общими, сечения жил кабелей выбирают по условию обеспечения потери напряжения не более -1,5 В.

Если от этих же цепей питаются расчетные счетчики, то потеря линейного напряжения не должна превышать 0,5 В.

При значительном удалении щита релейной защиты и измерительных приборов от ТН во избежание чрезмерного завышения сечения жил кабелей целесообразно от шкафа ТН до счетчиков прокладывать отдельный кабель.

Для определения требуемого сечения жил кабеля при ΔUдоп вычисляется допустимое наибольшее сопротивление фазного провода:

rnp max = ΔUдоп / ( 3 ·Iн),                                        (2.21)

или в цепи:

3U0 rnp max = ΔUдоп / (2·Iн ).                                            (2.22)

Ток нагрузки для вторичных цепей основных обмоток ТН:

Iн = 3 · S'2Σ / Uном,                                                (2.23)

где    S'2Σ - суммарное потребление нагрузки цепи, приведенное к напряжению 100 В

S'2Σ = (Uрасч /U)2· S2Σ                                                        (2.24)

Нагрузка основных обмоток ТН, подключенных к сборным шинам 35 кВ и выше, принимается равной мощности ТН в классе точности 1, на линии 330-750 кВ определяется по потреблению устанавливаемых устройств защиты, автоматики и измерений.

Выбираем контрольный кабель для связи ТН до релейного щита (длина кабеля 150 м) и от ввода основного кабеля на релейном щите до измерительных приборов, установленных на ЦЩУ (длина кабеля 120 м).

Iн = 3 · 100,23/ 100 = 1,736 А;

rnp max = 0,5 / ( 3 · 1,736 ) = 0,166 Ом.

Принимая сопротивление одной жилы кабеля в фазе rnp ≤ 0,083 Ом и для Alγ = 34,5 м/(Ом·мм2) определяем сечение жилы кабеля:

q = l / ( γ·r ) = 150 / ( 34,5·0,166 ) = 26,19 мм2                   (2.25)

Выбираем кабель 3х30 + 1х25 мм2.

Действительное сопротивление его жил:

rnp = 150 / ( 34,5·30 ) = 0,145 Ом,

rо.np = 150 / ( 34,5·25 ) = 0,185 Ом.

ΔU = 3·I·rnp = 3·1,736·0,145 = 0,436 B <ΔUдоп = 0,5 В,

значит сечение выбрано верно.

2.4 Выбор электрических аппаратов на ЗРУ 10 кВ

2.4.1 Выбор выключателей

Выбор выключателя производим по (2.10) и (2.11):

- по номинальному напряжению:

UномQ ≥ UhРУ = 10 кВ;

- по номинальному току:

Iр.ф. ≤ Iном ,

где    Iр.ф. = 1,4·Sнт / ( 3·UнРУ ) = 1,4·10 / ( 3·10 ) = 0,808 кА.                (2.26)

здесь Sнт - номинальная мощность трансформатора.

1,4 - коэффициент запаса [4].

Примем к установке маломасляный выключатель типа ВПМ-10-20/1000УЗ со следующими параметрами:

Номинальное напряжение UнQ                                            10 кВ

Наибольшее рабочее напряжение Uмах                               12 кВ

Номинальный ток IнQ                                                                                                  1000 А

Номинальный ток отключения Iно                                       20 кА

Наибольший пик предельного сквозного тока inc              52 кА

Действующее значение сквозного тока Inc                          20 кА

Наибольший пик номинального тока включения iнв          52 кА

Действующее значение номинального тока включения Iнв          20 кА

Ток термической стойкости Imc                                            20 кА

Время термической стойкости tmc                                        4 с

Время отключения tвo                                                           0,11 с

Собственное время отключения tсв                                                0,09 с

Проверка выключателя на отключающую способность. В качестве расчётного для этой проверки примем ток трехфазного КЗ, т.к. он самый большой. Для этого вида КЗ необходимо знать периодическую Inτ и апериодическую iaτ составляющие тока КЗ в момент τ расхождения контактов выключателя:

τ = tрз min + tсв 0,01 + 0,09 = 0,1 c,

Inτ = 8,162 ,                            iaτ = 0,449.

Сравним эти токи с соответствующими параметрами выключателя по (2.12):

2 · 20 · (1 + 20 /100) ≥ 2 · 8,162 + 0,449;

34кА>11,99,

т.е. выполняется условие проверки по полному току КЗ.

Проверка выключателя на термическую стойкость. В качестве расчетного для этой проверки принимают трехфазное КЗ. Необходимо проверить выполнение условия:

Вк доп ≥ Вкрасч.

Допустимый тепловой импульс, определяемый по параметрам выключателя Вк доп = 202 · 4 = 1600 кА2 · с.

Тепловой импульс периодической составляющей тока КЗ по (2.14)

Вкп = [(8,162 +8,162)]2·0,06+[(8,162 +8,162)]=3,858 кА2·с.

tотк =tРЗ тах + teo = 0,1 + 0,07 = 0,17 с,

Тепловой импульс апериодической составляющей тока КЗ по (2.15)

Вка = 8,1622 · 0,0308 = 2,052 кА2·с

Учитывая, что Вкрасч = Вкп + Вка. выполним проверку на термическую стойкость:

Вк доп = 1600 > Вкрасч = 13,33 + 2,052 = 15,382 кА2·с,

т.е. условие проверки на термическую стойкость выполнено.

Проверка выключателя на динамическую стойкость. Расчёт производится при трехфазном КЗ:

inc = 52кА > iy = 19,8855 кА;

Iпс = 20 кА > I'' = 8,162 кА,

т.е. условия проверки выполнены.

Проверка на включающую способность. Расчёт производится по трехфазному КЗ, т.к. ток при нем больше:

iнв = 52 кА > iy = 19,886 кА.

Iнв = 20 кА > I'' = 8,162 кА;

т.е. условия проверки выполнены.

Условие проверки на включающую способность выключателя выполняется.

Параметры выключателя и соответствующие расчетные величины сведем в табл.2.6.

Таблица 2.6 - Параметры и расчетные величины выключателя.

2.4.2 Выбор разъединителей

Разъединитель выбирают по номинальному току, номинальному напряжению, конструкции, по роду установки, а проверяют на термическую и динамическую стойкость в режиме КЗ. Так как разъединитель в цепи генератора стоит в одной цепи с выключателем, то расчетные величины для него такие же, как и для выключателя.

Выбираем разъединитель наружной установки типа РВ-10/1000УЗ. Его номинальные параметры, расчетные величины в его цепи и соотношения между ними приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Параметры и расчетные величины разъединителя

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11