Электроснабжение механического завода местной промышленности

Выберем трансформаторы напряжения

Условия их выбора:

1. По номинальному напряжению.

Условия проверки выбранных трансформаторов:

1. Проверка по нагрузке вторичных цепей.

Согласно условиям выбора из [7] выбираем трансформаторы напряжения типа НАМИ-6-66УЗ со следующими каталожными данными: UНОМ = 6 кВ; IНОМ = 1500 А; S2Н = 150 ВА. Схема соединения приборов приведена на рис.13, перечень приборов в табл.17.

Рис.13 Схема соединения приборов

Таблица 17. Приборы вторичной цепи ТН.

Номинальная мощность трансформатора напряжения НАМИ-6 S2Н = 150 ВА. Расчетная мощность вторичной цепи S2 = 145 ВА. ТН будет работать в выбранном классе точности.

Выберем шины на ПГВ.

Условия их выбора:

1.По номинальному длительному току;

2.По экономическому сечению.

Условия проверки выбранных шин:

1.Проверка на термическую стойкость;

2.Проверка на электродинамическую стойкость.

Расчетный ток IР = 1046,75 А был определен ранее.

Так как это сборные шины, то согласно [5] по экономической плотности тока они не проверятся. Выбираем алюминиевые шины прямоугольного сечения 80х10 с допустимым током Iдоп = 1480 А.

Проверка на термическую стойкость:

ВК = 15,28 кА2×с

Минимальное сечение шин:

где с = 95 – термический коэффициент для алюминиевых шин 6 кВ согласно [3], А×с2/мм2

так как Fmin = 41,15 мм2 < F = 800 мм2, то шины термически стойкие.

Проверим шины на механическую стойкость. Для этого определим длину максимального пролета между изоляторами при условии, что частота собственных колебаний будет больше 200 Гц, так как при меньшей частоте может возникнуть механический резонанс:

где W – момент сопротивления поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению силы, F, м3;

 - сила взаимодействия между фазами на 1 м длины при трехфазном КЗ с учетом механического резонанса, Н/м;

sДОП = 70 × 10 6 – допустимое напряжение в материале для алюминиевых шин [5], Па

x - коэффициент равный 10 для крайних пролетов и 12 для остальных пролетов.

Согласно [3] силы взаимодействия между фазами на 1 м длины при трехфазном КЗ с учетом механического резонанса определяется по формуле:

где а – 60 × 10-3 – расстояние между осями шин смежных фаз для напряжения 6 кВ [3], м;

iуд – ударный ток трехфазного КЗ, А.

По выражению (8.2.5.)

 Н/м

Момент сопротивления поперечного сечения шины при растяжении их плашмя определяется по выражению:

где b = 10 × 10-3 – высота шин, м;

h = 20 × 10-3 – ширина шин, м.

 м3

Длина пролета по формуле (9.2.4.)

 м

Вследствие того, что ширина шкафа КРУ 750 мм, и опорные изоляторы имеются в каждом из них, принимаем длину пролета l = 0,75 м.

Максимальное расчетное напряжение в материале шин, расположенных в одной плоскости, параллельных друг другу, с одинаковыми расстояниями между фазами:

 МПа

Так как sФ = 17,96 МПа < sДОП = 70 МПа, то шины механически стойкие.

Выберем опорные изоляторы на ПГВ

Опорные изоляторы выбираются по номинальному напряжению и проверяются на механическую прочность.

Допустимая нагрузка на головку изолятора:

где Fразр – разрушающее усилие на изгиб, Н.

Расчетное усилие на изгиб

где Кh – коэффициент учитывающий расположение шин на изоляторе.

При расположении шин плашмя Кh = 1 [3].

 Н

Из [7] выбираем опорные изоляторы 40-6-3,75 УЗ со следующими каталожными данными: UНОМ = 6 кВ; Fразр = 3750 Н.

Допустимая нагрузка:

Fдоп = 0,6 × Fразр;

Fдоп = 0,6 × 3750 =2250 Н.

Так как Fдоп = 2250 Н > Fрасч = 1377,2 Н, то изоляторы проходят по допустимой нагрузке.

Выберем проходные изоляторы

Проходные изоляторы выбираются по номинальному напряжению, номинальному току и проверяются на механическую прочность.

Расчетный ток IР = 1046,75 А

Расчетное усилие на изгиб:

 Н

Из [7] выбираем проходные изоляторы ИП-10/1600-1250 УХЛ1 со следующими каталожными данными: UНОМ = 10 кВ; IНОМ = 1600 А; Fразр = 1250 Н.

Допустимая нагрузка:

Fдоп = 0,6 × Fразр;

Fдоп = 0,6 × 1250 = 750 Н

Так как Fдоп = 750 Н > Fрасч = 688,6 Н, то изоляторы проходят по допустимой нагрузке.

Выберем выключатели нагрузки

Условия его выбора:

1.По номинальному напряжению.

2.По номинальному длительному току.

Условия проверки выбранного выключателя нагрузки:

1.Проверка на отключающую способность.

2.Проверка на электродинамическую стойкость.

 По предельному периодическому току.

 По ударному току КЗ.

3.Проверка на термическую стойкость (если требуется)

Согласно [5] по режиму КЗ при напряжении выше 1000 В не проверяется:

1. аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями с вставками на номинальный ток до 60 А – по электродинамической стойкости.

Проверку на включающую способность делать нет необходимости, так как имеется последовательно включенный предохранитель.

Расчетные данные сети:

Расчетный ток ПАР IР = 116,9 А был определен ранее при выборе выключателя на отходящей линии;

Действующее значение периодической составляющей номинального тока КЗ IПО = 9,213 кА было рассчитано ранее в пункте 7.2.;

Для КТП-630-81 тип коммутационного аппарата на стороне 6 (10) кВ согласно [7] – выключатель нагрузки типа ВНРу-10 или ВНРп-10.

Согласно условиям выбора с учетом вышесказанного из [7] выбираем выключатель нагрузки ВНРп-10/400-103УЗ со следующими каталожными данными UНОМ = 10 кВ; IНОМ = 400 А; IН откл = 400 А; iпр СКВ = 25 кА;    Iпр СКВ = 10 кА; IТ = 10 кА; tТ = 1 с.

IПО = 9,213 кА < Iпр СКВ = 10 кА

Iуд = 25,02 кА < iпр СКВ = 25 кА

IP = 116,9 А < IН откл = 400 А

Выберем предохранитель

Условия его выбора:

1.По номинальному напряжению.

2.По номинальному длительному току.

Условия проверки выбранного предохранителя

1. Проверка на отключающую способность.

Расчетный ток IР = 105,03 А был определен ранее.

Согласно условиям выбора из [7] выбираем предохранитель ПКТ 103-6-160-20УЗ со следующими каталожными данными UНОМ = 6 кВ; IНОМ = 160 А; IН откл = 20 кА;

IПО = 9,213 < IН откл = 20 кА предохранитель по отключающей способности проходит.

9.3 Выбор аппаратов напряжением 0,4 кВ

Выберем автоматический выключатель

Условия выбора:

1.По номинальному напряжению.

2.По номинальному длительному току.

Условия проверки выбранного предохранителя

1. Проверка на отключающую способность.

Ранее в пункте 7.3. был выбран автомат типа АВМ10Нс UНОМ = 0,38 кВ; IНОМ = 1000 А; IН откл = 20 кА.

Проверка на отключающую способность:

Выбранный автомат проходит по условию проверки.

10. Проверка КЛЭП на термическую стойкость

Согласно [3] выбранные ранее кабели необходимо проверить на термическую стойкость при КЗ в начале кабеля.

Проверять будем кабели, отходящие от ПГВ, так как для остальных КЛЭП не известны токи КЗ.

Проверка проводится по условию:

где с = 0,92 – термический коэффициент для кабелей с алюминиевыми однопроволочными жилами и бумажной изоляцией согласно [7], А×с2/мм2;

tотк – время отключения КЗ, с;

tа – постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ, с;

F – сечение КЛЭП, мм2.

Рассмотрим расчет на примере КЛЭП ПГВ-ТП1

 кА

Увеличим сечение до 95 мм2, тогда

 кА > IКЗ = 9,213 кА,

что допустимо

Результаты проверки кабелей на термическую стойкость сведем в табл.18.

Таблица 18. Результаты проверки КЛЭП на термическую стойкость.

По режиму КЗ при напряжении выше 1 кВ не проверяются:

1.                 Проводники защищенные плавкими предохранителями не зависимо от их номинального тока и типа.

2.                 Проводники в цепях к индивидуальным электроприемникам, в том числе цеховым трансформаторам общей мощностью до 2,5 МВА и с высшим напряжением до 20 кВ, если соблюдены одновременно следующие условия:

– в электрической или технологической части предусмотрена необходимая степень резервирования, выполненного так, что отключение указанных электроприемников не вызывает расстройства технологического процесса;

– повреждение проводника при КЗ не может вызвать взрыва или пожара;

– возможна замена проводника без значительных затруднений.

3.                 Проводники к отдельным небольшим распределительным пунктам, если такие электроприемники и распределительные пункты являются не ответственными по своему назначению и если для них выполнено хотя бы только условие приведенное в пункте 2.2.

В остальных случаях сечение проводников надо увеличить до минимального сечения, удовлетворяющего условию термической стойкости.

Так как в нашем случае выполняются все выше изложенный условия в пунктах 1, 2 и 3 то сечение проводников увеличивать не будем.

Для проводников напряжением до 1 кВ приведенных в табл. 19 сечение увеличиваем до 95 мм2.

11. Расчет самозапуска электродвигателей

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

– Одновременно пускается группа двигателей;

– 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 № 15 установлены 6х500 СД. Из справочника выбираем двигатель марки СДН32-20-49-20 справочные данные последнего снесем в табл.19.

Таблица 19. Справочные данные СДН32-20-49-20.

1. Электромеханическая постоянная времени механизма и двигателя определяется:

где n0 – синхронное число оборотов в минуту.

РН – номинальная мощность двигателя, кВт.

 с

Выбор определяется по формуле

где tН – время нарушения электроснабжения, с.

mС – 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

Выходной момент при глухом подключении:

где DМ = 0,3 определено по номограмме [3].

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.

 оС

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

12. Расчет релейной защиты

Распределительные сети 6-220 кВ промышленных предприятий обычно имеют простую конфигурацию и выполняются, как правило, радиальными и магистральными. Силовые трансформаторы подстанций на стороне низшего напряжения обычно работают раздельно. Поэтому промышленные электросети и электроустановки для своей защиты от повреждения и аномальных режимов в большинстве случаев не требуют сложных устройств релейной защиты. В месте с тем, особенности технологических процессов и связанные с ними условия работы и электрические режимы электроприемников и распределительных сетей могут предъявлять повышенные требования к быстродействию, чувствительности и селективности устройств релейной защиты, к их взаимодействию с сетевой автоматикой: автоматическим выключением резервного питания (АВР, автоматическим повторным включением (АПВ), автоматической частотной разгрузкой (АЧР).

Исходными данными определено произвести расчет релейной защиты трансформаторов ПГВ.

Согласно [3] для трансформаторов, устанавливаемых в сетях напряжением 6 кВ и выше, должны предусматриваться устройства релейной защиты от многофазных КЗ в обмотках и на выводах, однофазных КЗ в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью, витковых замыканий в обмотках, токов в обмотках при внешних КЗ и перегрузках, понижений уровня масла в маслонаполненных трансформаторах и маслонаполненных вводах трансформаторов.

12.1 Защита от повреждений внутри кожуха и от понижений уровня масла

Тип защиты – газовая, реагирующая на образование газов, сопровождающих повреждение внутри кожуха трансформатора, в отсеке переключения отпаек устройства регулирования коэффициента трансформации (в отсеке РПН), а также действующая при чрезмерном понижении уровня масла. В качестве реле защиты в основном используется газовые реле. При наличии двух контактов газового реле защита действует в зависимости от интенсивности газообразования на сигнал или на отключение.

Типовыми схемами защиты предусматривается в соответствие с требованиями ПЭУ возможность перевода действия отключающего контакта газового реле (кроме реле отсека РПН) на сигнал и выполнение раздельной сигнализации от сигнального и отключающего контактов реле. Газовое реле отсека РПН должно действовать только на отключение.

При выполнении газовой защиты с действием на отключение принимаются меры для надежного отключения выключателей трансформатора при кратковременном замыкании соответствующего контакта газового реле.

Газовая защита установлена на трансформаторах ПГВ и на внутрицеховых трансформаторах мощностью 630 кВА и более. Применяем реле типа РГУЗ-66.

Защита от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, может быть выполнена и с помощью реле давления, а защита от понижения уровня масла – реле уровня в расширителе трансформатора.

12.2 Защита от повреждений на выводах и от внутренних

повреждений трансформатора

Для этой цели будем использовать продольную дифференциальную токовую защиту, действующую без выдержки времени на отключение поврежденного трансформатора от неповрежденной части электрической системы с помощью выключателя. Данная защита осуществляется с применением реле тока, обладающих улучшенной отстройкой от бросков намагничивающего тока, переходных и установившихся токов небаланса. Согласно рекомендациям [3] будем использовать реле торможением типа ДЗТ-11. Рассматриваемая защита 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, установленных на стоне низшего напряжения трансформатора.

Произведем расчет продольной дифференциальной токовой защиты трансформаторов ПГВ, выполненной с реле типа ДЗТ-11.

Для этого сначала определяем первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности:

где SНОМ – номинальная мощность защищаемого трансформатора, кВА.

UНОМ – номинальное напряжение соответствующей стороны, кВ.

Ток для высшей стороны напряжения:

 А

Для низшей стороны напряжения:

Принимаем трансформаторы тока с nТ ВН = 150/5 и nТ НН = 1500/5. Схемы соединения трансформаторов тока следующие: на высшей стороне D, а на низшей стороне – Y.

Определим соответствующие вторичные токи в плечах защиты:

где КСХ – коэффициент схемы включения реле защиты, которой согласно [3] для ВН равен , для НН-1.

Тогда с использованием выражения (11.2.2):

  А

  А

Выберем сторону, к трансформаторам тока которой целесообразно присоединить тормозную обмотку реле. В соответствии с [8] на трансформаторах с расщепленной обмоткой тормозная обмотка включается в сумму токов трансформаторов тока, установленных в цепи каждой из расщепленной обмоток.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12