Электроснабжение агломерационной фабрики металлургического комбината

Основными требованиями к РЗ являются:

быстродействие;

селективность;

чувствительность;

надежность.

Для трансформаторов ППЭ предусматриваются устройства РЗ от многофазных КЗ в обмотках и на выводах, присоединенных к сетям с глухо - заземленной нейтралью, витковых замыканий в обмотках, токов в обмотках, токов в обмотке при внешних КЗ и перегрузках, понижение уровня масла в трансформаторах.

Газовая защита реагирует на образование газов, сопровождающих повреждения внутри кожуха трансформатора, в отсеке переключателя отпаек устройства РПН, при чрезмерном понижении уровня масла.

В качестве реле защиты используется газовое реле. При наличии двух контактов газового реле защита действует на сигнал или отключение. В соответствии с [1] предусмотрена возможность перевода действия отключающего контакта газового реле на сигнал и выполнение раздельной сигнализации от сигнального или отключающего контактов реле.

Газовая защита устанавливается на трансформаторы ППЭ и на внутрицеховые трансформаторы мощностью 630 кВ и более.

Применяется реле типа РГУЗ - 66. Характер повреждения устанавливают по цвету газа.

Продольная дифференциальная защита действует без выдержки времени на отключение поврежденного трансформатора от неповрежденной части энергосистемы с помощью выключателей. Продольная защита осуществляется с помощью реле тока, обладающим улучшенной отстройкой от бросков тока намагничивания, переходных и установившихся токов небаланса. Дифзащита трансформатора с реле ДЗТ - 11 выполняется так, чтобы при внутренних повреждениях трансформатора торможение было минимальным или совсем отсутствовало. Поэтому тормозная обмотка реле обычно подключается к трансформаторам тока, установленным на стороне низшего напряжения силового трансформатора.

9.1 Дифференциальная защита трансформатора

Производится расчет ППЭ, выполненный с реле ДЗТ - 11. Трансформатор ТРДН - 25000/ 110:

Определяются первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора, с соответствующей его номинальной стоимостью:

;

где Sн. т - номинальная мощность защищаемого трансформатора, кВА.

Uср - номинальное напряжение обмотки трансформатора, кВ.

.

Применяются трансформаторы тока с коэффициентом трансформации 300/5 и 1500/5.

Определяется соответствующие вторичные токи в плечах защиты:

где nт. т - коэффициент трансформации трансформатора тока;

kсх - коэффициент схемы.

,

Выбирается сторона, к трансформатору тока которой целесообразно присоединить тормозную обмотку. На трансформаторах с расщепленной обмоткой - на сумму токов, установленных в цепи каждой из расщепленных обмоток.

Определяется ориентировочное значение первичного тока срабатывания защиты без учета I”н. б. расч, исходя из принятого места установки тормозной обмотки.

Если тормозная обмотка включена на сумму токов, то выбор Iс. з. производится по условию отстройки от броска тока намагничивания.

где kн - коэффициент отстройки от Iн для реле ДЗТ-11 kн=1,5 [2]

Ток срабатывания реле на основной стороне:

;

где kсх=, так как трансформаторы тока соединены в треугольник.

Определяется число витков рабочих обмоток реле, включенных в плечо защиты с основной стороны.

витка.

Принимается wосн=18 витков (110кВ) wосн=wраб.

Расчетное число витков обмотки реле, включаемых с не основной стороны (6кВ)

.

Принятое число витков обмотки НТТ реле для не основной стороны:

w1 ур=w2ур=17 витков.

Для определения числа витков тормозной обмотки реле вычисляется максимальный ток небаланса при внешнем К.З. на шинах 6кВ по формуле:

где Ка - коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей, Ка=1;

Кодн - коэффициент однотипности ТТ, Кодн=1;

Е - относительная погрешность ТТ Е=0,1;

ΔUрег - погрешность, обусловленная переключением РПН? Uрег=0,5·Д=8,01%,

Д - диапазон регулирования для ТРДН-25000/110 Д=16,02.

Число витков тормозной обмотки:

;

где Iторм - первичный тормозной ток при К.З., кА.

Tgλ=0,75 для реле ДЗТ-11.

витка.

Согласно стандартного ряда [8] число витков тормозной обмотки для ДЗТ-11 выбирается wт=5.

Коэффициент чувствительности при К.З. в зоне действия, когда ток К.З. проходит через ТТ стороны 110 кВ и торможение отсутствует.

Где -ток в обмотке реле ДЗТ при условии, что он проходит по ТТ только одной стороны.

Iс. р. - ток срабатывания реле, соответствующий числу витков первичной обмотки НТТ ДЗТ.

Ток срабатывания реле ДЗТ при выбранном числе витков обмотки на стороне 110 кВ wосн. =18.

;

Коэффициент чувствительности равен:

Данное значение Кч больше чем должно быть, согласно [1] Кч=2, следовательно защита удовлетворяет требованиям.

9.2 Защита от токов внешних многофазных КЗ

Защита предназначена для отключения внешних многофазных КЗ при отказе защиты или выключателя смежного поврежденного элемента, а также для выполнения функций ближнего резервирования по отношению к основным защитам трансформатора (дифференциальной и газовой). В качестве защиты от токов внешних многофазных КЗ используются:

токовые защиты шин секций распределительных устройств низшего и среднего напряжений, подключенных к соответствующим выводам трансформатора;

максимальная токовая защита с пуском напряжения, устанавливаемая на стороне высшего напряжения защищаемого трансформатора.

Основным условием является [4].

Определяется ток срабатывания защиты:

.

Определяется коэффициент чувствительности:

;

Если Кч >1,5, то по [1] защита выполняется без пуска по U. Применяются к установке реле типа РТ-40. Время срабатывания выбирается из условий селективности защищаемого объекта.

9.3 Защита от токов перегрузки

На трансформаторах номинальной мощности 400кВА и более, подверженных перегрузке, предусматривается максимальная токовая защита от токов перегрузки с действием на сигнал с выдержкой времени. Защита устанавливается на двухобмоточных трансформаторах с односторонним питанием - на стороне питания и на стороне обмотки меньшей мощности. Для двухобмоточных трансформаторов с расщепленными обмотками 10 (6) кВ установка защиты обязательна на каждой части расщепленной обмотки.

Продолжительность срабатывания защиты должна быть выбрана примерно на 30% больше продолжительности пуска или самозапуска двигателей, получающих питание от защищаемого трансформатора, если эти

процессы приводят к перегрузке трансформатора.

9.4 Защита линий 6кВ

Для кабельных линий и токопроводов предусматривается устройства релейной защиты от междуфазных замыканий, а также устройства сигнализации, действующее при однофазных замыканиях на землю. Защита от многофазных замыканий действует на отключение выключателей. Применяется максимальная токовая защита и отсечка.

9.5 Защита синхронных двигателей.

Для синхронных электродвигателей напряжением 6кВ предусматриваются защиты от многофазных замыканий на линейных выводах и на обмотке статора, однофазных замыканий на землю, токов перегрузки, потери питания и понижение напряжения, синхронного режима.

Защита от многофазных замыканий действует на автомат питания поля.

Для электродвигателей номинальной мощностью до 4000кВт применяется токовая двухрелейная отсечка без выдержки времени с реле, включенными на фазные токи.

Для двигателей номинальной мощностью 4000кВт и более применяется продольная дифзащита без выдержки времени. Для токов отсечек применяется реле типа РТ-40.

В дифференциальной токовой защите используется реле типа ДЗТ-11. Тормозная обмотка реле включается в плечо дифференциальной защиты со стороны нулевых выводов обмотки статора. Этим обеспечивается минимальное торможение при внутренних повреждениях двигателя.

Установка защиты двигателей от однофазных замыканий на землю считается обязательной при токе замыкания на землю 5А и более. Эта защита действует на отключение и включение АПП. Применяется токовая защита нулевой последовательности с реле типа РТЗ-51, с трансформаторами тока.

Защита от токов перегрузки устанавливается в том случае, когда возможны перегрузки по технологическим причинам. Защита выполняется на сигнал. Применяется МТЗ в однорелейном исполнении, с реле РТ-40.

На всех синхронных двигателях предусмотрена защита от асинхронного режима и она действует на схему, предусматривающую рассинхронизацию с автоматической разгрузкой механизма до такого уровня, при котором обеспечивается втягивание двигателя в синхронизм, отключение двигателя при неуспешной рассинхронизации.

В качестве защиты от потерь питания используется одно, двух или трехступенчатая защита минимального напряжения. Используется реле РН-50.

10. Оперативный ток на ППЭ

Системы оперативного тока - это совокупность источников питания, кабельных линий, шин питания переключающих устройств и других элементов оперативных цепей составляют систему оперативного тока.

К системам оперативного тока предъявляются требования высокой надежности при КЗ и других ненормальных режимах в цепях главного тока.

Применяются следующие системы оперативного тока на подстанциях:

постоянный оперативный ток - система питания оперативных цепей, в которой в качестве источников питания используются аккумуляторные батареи.

переменный оперативный ток - система питания оперативных цепей, в которых в качестве основных источников питания используются измерительные трансформаторы тока, защищаемых присоединений, измерительные трансформаторы напряжения, трансформаторы собственных нужд.

выпрямленный оперативный ток - система питания оперативных цепей переменным током, в которой переменный ток преобразуется в постоянный с помощью блоков питания и выпрямительных силовых устройств.

смешанная система оперативных токов - система питания оперативных цепей, при которой используются разные системы оперативного тока.

Для ППЭ агломерационной фабрики применяются системы с выпрямленным оперативным током. Так как согласно [2] такие системы должны применяться

на подстанциях 35-22/6-110кВ без выключателей на стороне высшего напряжения.

Система оперативного тока на подстанциях служит для питания:

цепей электромагнитов включения выключателей;

цепей управления, защиты, сигнализации, блокировки;

приборов измерения и контроля изоляции.

Система должна обеспечивать надежное питание при любых КЗ, как удаленных трехфазных и любых несимметричных, так и при близких трехфазных.

11. Самозапуск электродвигателей

Самозапуск заключается в том, что при восстановлении электроснабжения после его кратковременного нарушения электродвигатели автоматически восстанавливают свой нормальный режим работы. Отличительные особенности самозапуска по сравнению с обычным пуском:

Одновременно пускается группа электродвигателей;

В момент восстановления электроснабжения и начала самозапуска часть, или все электродвигатели вращаются с некоторой скоростью;

Самозапуск обычно происходит под нагрузкой.

При кратковременном нарушении электроснабжения самозапуск допустим как для самих механизмов, так и для электродвигателей.

Если невозможно обеспечить самозапуск двигателей, то в первую очередь необходимо обеспечить самозапуск для ответственных механизмов, отключение которых необходимо.

Расчет самозапуска синхронных двигателей:

В цехе №14 установлены 4х1600 СД. Из справочника выбираем двигатель СТД-1600 - 23УХП-4.

Таб.18.

Cosφ=0.9; n=3000 об/мин.; электромеханическая постоянная времени механизма и двигателя определяется:

;

где no - синхронное число оборотов в минуту.

Рн - номинальная мощность двигателя, кВт.

Выбор определяется по формуле:

где tн - время нарушения электроснабжения, с., mc - момент сопротивления механизма. Цех питается от трансформатора ППЭ. За базисную мощность принимаем мощность двигателя. Индуктивное сопротивление источника питания.

;

Расчетная пусковая мощность, индуктивное сопротивление двигателя и напряжения при самозапуске в начале самозапуска К’=6.

кВа

; 

При скольжении 0,1; К’=3

 кВа;

;

Входной момент при глухом подключении:

,

где? М=0,3 определено по номограмме на рис.2.217 [2]

Входной момент при глухом подключении недостаточен для обеспечения самозапуска.

Проверим достаточность момента при разрядном сопротивлении.

Критическое скольжение:

;

Так как это условие выполняется, двигатель дойдет до критического скольжения.

Избыточный момент:

В начале самозапуска

При скольжении 0,05:

Время самозапуска

с.

Дополнительный нагрев

.

Из расчета следует, что самозапуск возможен как по условию необходимого избыточного момента, так и по условию допустимого дополнительного нагрева.

12. Молниезащита и заземление

Защита от прямых ударов молнии установок, зданий и сооружений независимо от их высоты должна быть выполнена отдельно стоящими тросовыми или стержневыми молниеотводами.

Открытые распределительные устройства (ОРУ) подстанций 20-500 кВ защищают от прямых ударов молнии стержневыми молниеотводами. Защиту ОРУ 110 кВ можно выполнить на конструкциях независимо от площади заземляющего контура подстанции. При этом от стоек конструкции ОРУ 110 кВ нужно обеспечить растекание тока не менее, чем в двух - трех направлениях и установить один - два вертикальных электрода длиной 3-5 метров на расстоянии не менее длины электрода. Для экономии металла молниеотводы необходимо установить на конструкциях (порталах, опорах линии, прожекторных мачтах и т.п.) и на закрытых распределительных устройствах (ЗРУ). Сами здания, имеющие железобетонные несущие конструкции кровли защищать молниеотводами не требуется.

Защитное действие стержневого молниеотвода основано на свойстве молнии поражать наиболее высокие и хорошо заземленные металлические сооружения. Во время лидерной стадии развития молнии на вершине молниеотвода скапливаются заряды, создающие на ней очень большие напряженности электрического поля. К этой области и направляется канал молнии. Зоной защиты молниеотвода называется пространство вокруг него, в котором объект защищен от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Защищаемый объект не поражается молнией, если он целиком входит в зону защиты молниеотвода. Защита ППЭ от прямых ударов молнии производится с помощью стержневых молниеотводов. Два молниеотвода устанавливаются на порталах ОРУ 110 кВ, два других - на ЗРУ.

Условие защищенности всей площади ППЭ выражается соотношением:

где D - диаметр окружности, м; P - коэффициент для разных высот молниеотводов (до 30 м Р=1); ha - активная высота молниеотвода, м; Минимальная активная высота молниеотвода:

.

Принимаем ha =5м. Молниеотводы характеризуются высотой h:

h=ha+hx

где hx - высота защищаемого объекта (hx=12м.)

h=5+12=17м.

Зона защиты молниеотвода представляет собой конус, с криволинейной образующей. Радиус зоны защиты определяется по формуле:

, м.

Наименьшая ширина зоны защиты bx в середине между молниеотводами (на горизонтальном сечении) на высоте hx определяется по формуле:

где а - расстояние между молниеотводами, м.

Граница зоны защиты между молниеотводами (в вертикальном сечении) определяется окружностью с радиусом R, проходящей через вершины молниеотводов и точку А, расположенную посередине между молниеотводами на высоте h0, м.

Самые высокие объекты входят в зону защиты молниеотводов.

Условия защищенности всей площади выполняется:

 (3840ì.)

Воздушные линии на железобетонных опорах защищаются тросовыми молниеотводами на подходе к подстанции. Длина подхода 2 км. Защитный угол тросового молниеотвода равен 25 градусов.

На подстанции необходимы три вида заземления: рабочее, защитное и молниезащитное.

Защитное заземление необходимо для обеспечения безопасности персонала при обслуживании электроустановок. К защитному заземлению относятся заземления металлических нетоковедущих частей установки (корпусов электрических машин, трансформаторов, каркасов, шкафов, распределительных щитов и т.д.), нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции. Заземление позволяет снизить напряжение прикосновения до безопасного уровня.

Рабочее заземление предназначено для создания нормальных условий работы электроустановок. К рабочему заземлению относятся заземления нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек.

Молниезащитное заземление необходимо для обеспечения эффективной защиты электроустановок от грозовых перенапряжений, к нему относятся: заземления молниеотводов, разрядников, опор линий, тросов.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя, находящегося в непосредственном соприкосновении с землей и заземляющих проводников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Для рабочего и защитного заземления всегда используется общий заземлитель. Молниеотводы также можно присоединить к общему заземлению, если они устанавливаются на конструкциях. Но при этом дополнительно от стоек ОРУ 110 кВ нужно обеспечить растекание тока молнии по магистралям заземления в двух - трех направлениях и установить один - два электрода длиной 3-5 метров на расстоянии от стойки не менее длины электрода. Заземлители делятся на естественные и искусственные. В качестве естественных заземлителей используются трубы водопровода, трубопроводов (за исключением нефтепроводов и газопроводов), металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, подъездные пути железной дороги, заземлители системы трос - опоры, свинцовые оболочки кабелей (использование алюминиевых оболочек не допускается) и т.п.

Искусственные заземлители - это металлические электроды, углубленные в землю специально для устройства заземления. На подстанциях обычно выполняются контурные заземлители, они состоят из вертикальных, связанных между собой горизонтальным электродом, уложенным на глубину 0,50-0,70 м по контуру подстанции. В качестве вертикальных электродов используются прутки, а также уголки и отбракованные трубы. Применение прутков приводит к экономии металла. Они наиболее устойчивы к коррозии и долговечны. В качестве горизонтального электрода применяют прутки с минимальным диаметром 6 мм или полосовую сталь сечение не менее 4х12мм.

Для расчета заземляющего устройства используется метод коэффициентов использования.

Производится расчет заземляющего устройства для ППЭ:

рабочее напряжение 110 кВ;

климатическая зона 2;

грунт - глина;

удельное сопротивление грунта Р=50 Ом·м.

Расчет производится в следующем порядке:

Сопротивление растеканию заземляющего устройства подстанции

Ом. [1].

Определяется необходимое сопротивление искусственного заземлителя Rи

Rи=, где

Re=, где

где Rо - наибольшее сопротивление одной опоры;

R - активное сопротивление троса на длине одного пролета;

n - число тросов на опоре.

Rе=14,35 Ом.

Rи=0,51 Ом.

Выбирается форма и размеры электродов, из которых будет сооружаться групповой заземлитель. В качестве вертикальных электродов выбирается: пруток d=14мм; l=5м; в качестве горизонтального электрода выбирается полосовая сталь l=10 м; 4х40 мм.

Принимается предварительно число вертикальных электродов nв=50.

Периметр подстанции Р=255 м.

Определяется отношение а/l:

,

По таблице для a/l=1 и nв=50 коэффициент использования kи. в. =0,403.

Определяется расчетное сопротивление грунта:

где kс - коэффициент сезонности.

Для вертикальных электродов: kс=1,3

 Ом·м.

Для горизонтального электрода: kс=3,0

 Ом·м.

Определяется сопротивление растеканию тока одного вертикального электрода:

;

где l - длина вертикального электрода, м;

d - диаметр электрода, м;

t - расстояние от поверхности грунта до середины электрода, м;

d=0.014м; l=5м; t=0.7+5/2=3.2м.

 Ом.

Определяется примерное число вертикальных электродов nв при предварительно принятом kи. в. =0,403:

Принимается nв=69 электрода.

Определяется сопротивление растеканию тока горизонтального электрода:

;

где l-длина горизонтального электрода, м; t - глубина его заложения, м;

d - диаметр электрода, ì; d=0,02 м; l=192 мм; t=0.7 м.

 Ом.

Уточняются коэффициенты использования вертикальных и горизонтальных электродов: kи. в=0,383 kи. г=0, 198

Определяется сопротивление растеканию тока группового заземлителя:

 Ом.

Расчетное сопротивление группового заземлителя Rгр сравнивается с требуемым сопротивлением искусственного заземлителя Rи: 0.05<0.5

Следовательно заземление рассчитано верно.

Первоначальное число вертикальных электродов было 69,3.

Уточненное число электродов 67,5. Принимаем к установке 68 электрода.

Первоначальное число вертикальных электродов отличается от уточненного числа на 2,74%. (должно быть не более 10%).

13. Охрана труда

13.1 Мероприятия по обеспечению безопасного производства в спекальном цехе

Как показывает опыт, размещение в одном здании значительного числа спекальных машин сильно затрудняет организацию эффективной естественной вентиляции. Поэтому в одном блоке нежелательно устанавливать более трёх машин. При принятой в настоящее время компоновке спекального отделения с междуэтажными перекрытиями значительно затрудняется аэрация этажей, которые не имеют вытяжных фонарей. При сооружении новых агломерационных фабрик желательно принять одноэтажную компоновку оборудования, что даст возможность обеспечить достаточный воздухообмен на всех участках спекального отделения.

Зажигательные горны машин являются источником значительных тепловыделений, поэтому их следует теплоизолировать и оборудовать ёмкими вытяжными зонтами с трубами большого сечения, выведенными выше крыши наиболее высокой части здания.

Подводы газа к зажигательным горнам и все газовые устройства должны быть выполнены и эксплуатироваться в соответствии с требованиями правил техники безопасности в газовом хозяйстве металлургических заводов.

Для защиты от теплоизлучения сбоку горнов нужно устанавливать сетчатые экраны с водяной завесой. Такие же экраны следует устанавливать и сбоку спекальных лент по всей длине раскалённого участка шихты, если укрытие спекальных машин не доводится вплотную к зажигательным органам.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5