Проектирование электроснабжения ТП-203

ДИПЛОМ.docx

I.Проектирование системы электроснабжения . 4
Определение категории электроснабжения 4
Выбор источника питания . ..5
Выбор напряжения распределительной сети . 6
Общее описание системы электроснабжения .. . .8
Схема электроснабжения ТП – 203 .9
II. Расчётная часть ..14
Расчёт мощности электрических нагрузок 14
Расчёт компенсирующего устройства 21
Выбор числа и мощности силовых трансформаторов 24
Выбор марки сечения питающих кабелей 27
1.Выбор сечения кабелей 10 кВ 27
2.Выбор сечения кабелей 069 кВ 30
Расчёт токов короткого замыкания .31
1.Расчёт токов КЗ сети 10 кВ 32
2.Расчёт токов короткого замыкания в сети 069 кВ .35
Выбор элементов системы электроснабжения ..38
1.Выбор автоматических выключателей 10 кВ .39
2.Выбор автоматических выключателей 069 кВ. Учёт
и измерение электроэнергии .44
Релейная защита и автоматика 48
Список используемой литературы .51
Нефтехимическая промышленность – отрасль тяжёлой индустрии охватывающая производство синтетических материалов и изделий главным образом на основе продуктов переработки нефти и природных горючих газов. На предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности производятся синтетический каучук продукты основного органического синтеза (этилен пропилен и т.д.) сажа резиновые и асбестотехнические изделия.
В связи с увеличением масштабов и совершенствованием процессов переработки нефти в городе Тобольске реализуется проект «Расширение комплекса по переработке ШФЛУ мощностью не менее 58 млн. тонн в год» с целью наращивания мощности существующего комплекса по переработке ШФЛУ. Наращивание мощности предполагает строительство отделения ГФ-2 газофракционирующего производства. Реализация проекта позволит значительно увеличить объемы переработки попутного нефтяного газа что окажет положительное влияние на экологическую обстановку в регионе.
Климат района г. Тобольска формируется под влиянием воздушных масс и сибирского антициклона. Для него характерны суровая продолжительная зима и сравнительно теплое влажное лето. Безморозный период с мая по сентябрь составляет в среднем 110-125 дней. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 092 - минус 39 °С абсолютная минимальная температура воздуха минус 52 °С. Максимальная температура воздуха плюс 35 °С. Количество осадков за ноябрь-март - 113 мм за апрель-октябрь - 349 мм. Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль юго-восточное за июнь-август северное. Максимальная глубина промерзания грунта на открытых участках в г. Тобольске по данным многолетних наблюдений - 220 см. Данные характеристики приведены согласно СНиП 23-01-99 - «Строительная климатология».
Для обеспечения вновь строящихся объектов бесперебойной и качественной электроэнергией предусматривается реконструкция действующих и строительство новых электрических подстанций.
Целью данного дипломного проекта является проектирование одной из таких подстанций а именно ТП-203.
I.Проектирование системы электроснабжения.
Определение категории электроснабжения.
Электроснабжение объекта может осуществляться от собственной электростанции энергетической системы при наличии собственной электростанции.
Требования представляемые к надёжности электроснабжения от источников питания определяются потребляемой мощностью объекта и его видом.
Согласно [6] в отношении обеспечения надёжности электроснабжения электроприёмники разделяются на несколько категорий.
Первая категория – электроприёмники перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей значительный экономический ущерб повреждение дорогостоящего оборудования расстройство сложного технологического процесса массовый брак продукции.
Из состава электроприёмников первой категории выделяется особая группа (нулевая категория) электроприёмников бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей взрывов пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования.
Вторая категория – электроприёмники перерыв электроснабжения которых приводит к массовым недоотпускам продукции массовым простоям рабочих механизмов. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприёмников второй категории не более 30 минут.
Третья категория – все остальные электроприёмники не подходящие под определение первой и второй категорий.
Электроприёмники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания при отключении одного из них переключение на резервный должно осуществляться автоматически. Согласно определению [6] независимыми источниками питания являются такие на которых сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках питающих эти электроприёмники. Согласно [6] к независимым источникам могут быть отнесены две секции или системы шин одной или двух электростанций или подстанций при соблюдении следующих условий:
- каждая эта секция или система шин питается от независимых источников.
- секции шин не связаны между собой или же имеют связь автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций шин.
Для электроснабжения электроприёмников особой группы должен предусматриваться дополнительный третий источник питания мощность которого должна обеспечивать безаварийную остановку процесса.
Электроприёмники второй категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания переключение можно осуществлять не автоматически.
Электроснабжение электроприёмников третьей категории может выполняться от одного источника при условии что перерывы электроснабжения необходимые для ремонта и замены поврежденного оборудования не превышают одних суток.
Электрооборудование отделения Б-3 относится ко всем категориям надёжности (наименования проектируемых электроприёмников их мощности и расчетные данные приведены в табл.3.1). В составе электроприемников имеются потребители особой группы I категории. К ним относится система противоаварийной автоматической защиты (ПАЗ) освещение безопасности которые необходимы для безаварийного останова производства невозможности обеспечить бесперебойность непрерывного технологического процесса (НТП). В связи с этим выбираем электроснабжение электроприёмников с двумя независимыми взаимно резервирующими трансформаторами с дополнительным питанием от третьего независимого источника питания а именно: существующего дизель-генератора БКАЭС 640 кВт 800 кВА 690 В.
Выбор напряжения источника питания [11].
Электрические сети служат для передачи и распределения электрической энергии к цеховым потребителям промышленных предприятий. Потребители энергии присоединяются через внутрицеховые подстанции и распределительные устройства при помощи защитных и пусковых аппаратов.
При проектировании систем электроснабжения важным вопросом является выбор рациональных напряжений для системы питания и распределения электроэнергии поскольку их значения определяют параметры ЛЭП и электрооборудования подстанций и сетей: выбранное напряжение влияет на размеры капиталовложений эксплуатационные расходы потери энергии. Вопрос о выборе напряжения не может быть решён оторвано от решения других вопросов электроснабжения.
Выбор напряжения определяется экономическими факторами: при увеличении номинального напряжения возрастают капиталовложения в строительство объектов энергосистемы но при этом за счёт снижения потерь электроэнергии уменьшаются эксплуатационные издержки.
Под рациональным (экономически целесообразным) напряжением понимается такое значение номинального напряжения при котором затраты на сооружение и эксплуатацию энергосистемы минимальны. В зависимости от указанных факторов для питания промышленных предприятий используют напряжения от 6 до 220 кВ.
Согласно проектных данных принимаем номинальное напряжение питающей линии 10 кВ.
Выбор напряжения распределительной сети [11].
Выбор напряжения для системы внутреннего электроснабжения должен быть тесно увязан с выбором напряжения внешнего электроснабжения. Так при напряжениях питающих линий 6 – 20 кВ такое же напряжение целесообразно применять и для распределительных сетей. Наиболее широко используются напряжения 6 и 10 кВ.
В связи с тем что мощность электроприёмников 6 кВ меньше 10 – 15 % от мощности предприятия и на предприятии используется напряжение 660 В принимаем за рациональное напряжение 10 кВ т.к. электродвигатели средней мощности можно запитать напряжением 660 В.
Питание электроприёмников напряжением до 1000 В в основном осуществляется стандартными напряжениями 220 380 и 660 В. Выбор напряжения для питания силовых и осветительных электроприёмников до 1 кВ должен решаться комплексно.
Напряжение 660 В используется для распределения мощностей на предприятиях с большой удельной плотностью электрических нагрузок концентрацией мощностей с большим числом электродвигателей 200 – 600 кВт. Целесообразно сочетание 660 В с первичным номинальным напряжением 10 кВ.
Система 380220 В получила широкое применение для совместного питания силовых и осветительных установок. Питание основной массы осветительных установок обеспечивается на напряжении 220 В а силовая нагрузка на напряжении 380 В от одних и тех же трансформаторов цеховых ТП. Наибольшая единичная мощность трёхфазных электроприёмников получающих питание от системы 380220 В как правило не должна превышать 200 – 250 кВт.
Достоинства применения напряжения 660 В перед напряжением 380 В следующие:
–Увеличение пропускной способности сети а также уменьшение потерь напряжения и энергии в сетях;
–Увеличение радиуса действия цеховых ТП (примерно в 2 раза) при этом появляется возможность повысить единичную мощность трансформаторов и тем самым сократить число цеховых ТП линий и аппаратов напряжением выше 1 кВ;
–Меньшая стоимость установки устройств компенсации реактивной мощности;
–Лучшие условия отключения однофазных коротких замыканий в сетях с глухозаземлённой нейтралью;
–Возможность применения напряжения 660 В вместо напряжения 6 кВ при использовании двигателей средней мощности.
Недостатки применения напряжения 660 В вместо напряжения 380 В следующие:
–Необходимость использования специальных трансформаторов для питания осветительной сети 220 В;
–Несколько увеличивается стоимость электродвигателей малой мощности 660 В а также стоимость защитных и пускорегулирующих аппаратов;
–Недостаточная номенклатура серийного оборудования напряжением 660 В особенно специального;
–Увеличивается опасность поражения электрическим током.
Напряжение 660 В в первую очередь целесообразно на тех предприятиях на которых по условиям планировки цехового оборудования технологии и окружающей среды нельзя или трудно приблизить цеховые ТП к электроприёмникам. Это имеет место в нефтедобывающей нефтеперерабатывающей промышленности и т.п. Расстояния от источников до электроприёмников при этом увеличивается и становится необходимым для снижения потерь принять повышенное напряжение распределительной сети – 660 В.
Исходя из выше сказанного для проектирования ТП-203 принимаем:
питающие сети ~ 10000 В;
распределительные сети низкого напряжения ~ 660 В и 380 В (с использованием двух понижающих трансформаторов ТСЗ – 200 – 06604);
лампы освещения цепи управления ~ 220 В.
Показатели качества электроэнергии:
напряжение ~ 660380220 В ± 5%;
частота 50 Гц ± 02 Гц.
Общее описание системы электроснабжения.
Головным источником электроснабжения вновь строящегося объекта ТП-203 является РП-205 ячейки 10 кВ.
Электрические параметры примененных ячеек:
–номинальное рабочее напряжение – 10 кВ;
–номинальное напряжение изоляции – 32 кВ;
–номинальный ток выключателей – 630 А;
–номинальный ток сборных шин – 1600 А;
–ток термической стойкости – 20 кА;
–ток динамической стойкости – 50 кА.
Для максимальной токовой защиты для всех ячеек принята кривая отключения с независимой выдержкой времени (DT).
Резервирование головного источника электроэнергии РП-205 предусматривается от ГПП-2 (ПС «Сырьевая») КРУ-10 кВ. Схема электроснабжения 10 кВ ТП-205 приведена в приложении 2.
Надежность электроснабжения электроприёмников ТП-203 обеспечивается наличием:
питания от двух кабельных линий 10 кВ от РП-205;
прокладки питающих кабелей по эстакаде;
применение секционного выключателя систем шин с автоматическим включением резерва.
Разработанная схема электроснабжения удовлетворяет требованиям надежности электроснабжения (автоматические выключатели на щитах 069 кВ 04 кВ удовлетворяют требованиям по чувствительности селективности и условиям предельной коммутационной способности).
Схема электроснабжения ТП-203.
Характеристика проектируемого оборудования ТП-203.
Конструктивное исполнение состав оборудования и комплектность поставки ТП-203 предусматриваются в соответствии с [5]. Трансформаторная подстанция выполнена в блочно-модульном исполнении. КТП и НКУ расположены в отдельных друг от друга помещениях. Силовые трансформаторы выполнены в исполнении с защитным кожухом обеспечивающим защиту от прикосновения. Понижающие трансформаторы 06904 кВ расположены в одном помещении НКУ. Ввод кабелей в здание производится через существующие отверстия в полу здания далее кабели раскладываются по кабельным конструкциям.
Подключение ТП-203 состоящей из двух трансформаторов 2х2500 кВА от РП-205 предусматривается по двум кабельным линиям 10 кВ проложенным по кабельной эстакаде. Взаимно резервируемые ввода проектируемой подстанции подключаются к разным секциям шин РУ-10 кВ.
Схема электроснабжения ТП-203 и однолинейная схема электроснабжения объекта ТП-203 показаны в приложениях 3 и 4 соответственно.
В составе ГРЩ-066 предусматриваются:
силовые трансформаторы;
распределительное устройство низшего напряжения (РУНН);
соединительное устройство с трансформаторами со стороны низшего напряжения (СУНН);
шкафы общесекционных устройств;
РУНН состоит из шкафов со встроенными в них аппаратами приборами измерения релейной защитой автоматики сигнализации и управления Ввод со стороны высшего напряжения предусматривается - глухой ввод.
В ГРЩ-066 кВ применяется схема с одной системой сборных шин секционированная с помощью секционного выключателя. Секции работают раздельно и секционный выключатель нормально отключен. Если отключается одна из питающих линий и питающая секция обесточивается то питание этой секции автоматически восстанавливается в результате срабатывания секционного выключателя автоматического ввода резерва (АВР).
Шкафы РУНН по своему функциональному назначению предусматриваемые проектной документацией делятся на вводные (ШВ) линейные (ШЛ) и секционный (ШС). Шкафы РУНН представляют собой единую конструкцию собранную из блок-панелей автоматических выключателей.
Каждый шкаф разделен на отсек выключателей выдвижного исполнения и приборный (релейный отсек) где установлена аппаратура управления автоматики и учета электроэнергии а также отсек шин и кабелей где размещены сборные шины шинные ответвления для кабельных и шинных присоединений и трансформаторы тока.
Выключатели в шкафах расположены вертикально по высоте шкафа каждый в своем отсеке при этом обеспечивается взаимозаменяемость однотипных выключателей в любом отсеке.
Присоединения (вводы или выводы) предусматриваются через кабельные конструкции снизу шкафа с подсоединением в шкафу.
Соединительное устройство со стороны низшего напряжения (СУНН) предназначено для осуществления механической и электрической связи между силовым трансформатором и вводным шкафом РУНН.
Трансформаторы предусматриваются «сухого» исполнения типа ТСЗ.
Силовые трансформаторы устанавливаются на катках что обеспечивает удобство их монтажа в модульном здании.
От секций щита ГРЩ-066 кВ запитываются конденсаторные установки УК электродвигатели насосов мощностью 390 кВт в количестве пяти штук электродвигатели насосов мощностью 400 кВт в количестве двух штук а также понижающие трансформаторы Т3 и Т4 06904 кВ от которых запитывается щит 1ШЩ-04 кВ для питания нагрузки 04 кВ. Схема ГРЩ-066 кВ показана в приложении 5.
В составе 1ШЩ предусматриваются:
–понижающие трансформаторы;
–распределительное устройство низшего напряжения (РУНН);
–соединительное устройство с трансформаторами со стороны низшего напряжения (СУНН);
–шкафы общесекционных устройств;
РУНН состоит из шкафов со встроенными в них аппаратами приборами измерения релейной защитой автоматики сигнализации и управления соединенные между собой в соответствии с электрической схемой главных и вспомогательных цепей распределительного устройства. В 1ШЩ применяется схема с одной системой сборных шин секционированная с помощью секционного выключателя. Секции работают раздельно и секционный выключатель нормально отключен. Если отключается одна из питающих линий и питающая секция обесточивается то питание этой секции автоматически восстанавливается в результате срабатывания секционного выключателя автоматического ввода резерва (АВР).
Трансформаторы предусматриваются «сухого» исполнения типа ТСЗ. Понижающие трансформаторы устанавливаются на катках что обеспечивает удобство их монтажа в модульном здании.
От секций щита 1ШЩ запитываются:
–шкаф автоматики САУ;
– электрозадвижки в количестве 15 шт.;
–щит ЩОР (рабочее освещение);
–щит ЩОА (аварийное освещение);
–система обогрева КИПиА.
Схема 1ШЩ 04 кВ ТП-203 показана в приложении 6.
Для секций ГРЩ-066 кВ 1ШЩ-04 кВ предусматривается раздельный режим работы с тем чтобы обеспечить возможно более высокое остаточное напряжение на одном вводе при КЗ на другом и взаиморезервирование с помощью системы АВР. Достоинством параллельного режима работы является то что при повреждении какого-либо элемента сети например линии её можно отключить быстродействующими защитами при этом связь между источниками питания и потребителями а также устойчивость работы генераторов не нарушается.
Действие АВР Должно быть блокировано если:
–отсутствует готовность схемы (например секционный выключатель уже включен);
–напряжение на резервирующей секции ниже 90-95 % от номинального.
При исчезновении напряжения на одном из вводов время перерыва электроснабжения определяется временем срабатывания АВР на секционном выключателе. Автоматика ввода резерва построена таким образом что может возвращать схему в исходное состояние автоматически или в ручном режиме оперативным персоналом после выявления причин отключения. Устройство АВР выполняется на микропроцессорной технике.
Компенсация реактивной мощности предусматривается по стороне 069 кВ. Установки компенсации реактивной мощности (УК) подключаются к РУНН ТП-218. Коэффициент мощности повышается до . Используются конденсаторные установки с быстродействующим регулированием которые обеспечивают не только компенсацию реактивной мощности необходимое качество электроэнергии при меняющейся нагрузке и снижение потерь но и повышают устойчивость двигателей и облегчают их самозапуск.
Расчёт мощности электрических нагрузок.
Основой рационального решения комплекса технико-экономических вопросов при проектировании электроснабжения современного промышленного предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения расход цветного металла потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибки при определении электрических нагрузок приводят к ухудшению технико-экономических показателей промышленного предприятия.
Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приёмникам группой приёмников в цехе цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок: активная мощность Р реактивная мощность Q и ток I.
В расчётах систем электроснабжения промышленных предприятий используют следующие значения электрических нагрузок:
а) средняя нагрузка за наиболее загруженную смену для определения расчётной нагрузки и расхода электроэнергии;
б) расчётный получасовой максимум активной и реактивной мощностей или токов для выбора элементов систем электроснабжения по нагреву отклонению напряжения и экономическим соображениям;
в) пиковый ток для определения колебаний напряжения выбора устройств защиты и их установок. [8]
Схема электроснабжения ТП-203 связана с технологической системой через электроприёмники. К ним относятся:
общепромышленные силовые установки (электродвигатели насосов электрозадвижки и т.п).;
электрические осветительные установки;
В зависимости от стадии проектирования и места расположения расчётного узла в схеме электроснабжения применяют методы определения электрических нагрузок упрощённые или более точные. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий осуществляют как правило в два этапа: стадия проектного задания и стадия рабочих чертежей. На стадии проектного задания предварительный расчёт электрических нагрузок производят приближённо на основании данных о суммарной установленной мощности отдельных потребителей. На стадии рабочих чертежей производят окончательный уточнённый расчёт электрических нагрузок с использованием конкретных данных о единичных приёмниках отделений цехов и т.д. [8]
Расчёт электрических нагрузок производится для выбора числа и мощности силовых трансформаторов мощности и места подключения компенсирующих устройств выбора и проверки токоведущих элементов по условию допустимого нагрева расчёта потерь колебания напряжения и выбора защиты. Воспользуемся методом упорядоченных диаграмм т. к. он является основным при расчёте нагрузок [2].
Номинальная (или установленная) мощность приёмников электроэнергии является достаточно достоверной исходной величиной для расчёта электрических нагрузок так как она обычно известна. Длительно допустимая по нагреву суммарная номинальная мощность всех приёмников группы даёт возможность сделать самую грубую оценку верхнего предела значений расчётной групповой нагрузки. При этом номинальную мощность приёмников приводят к нагрузке длительного режима их работы.
Номинальная мощность приёмника электроэнергии – это мощность обозначенная на заводской табличке или в паспорте двигателя силового или специального трансформатора или на колбе или цоколе источников света. Под номинальной активной мощностью двигателей Рном понимают мощность развиваемую двигателем на валу при номинальном напряжении а под номинальной активной мощностью других приёмников электроэнергии – потребляемую ими из сети мощность при номинальном напряжении. [8]
Установленная мощность для электроприёмников продолжительного режима работы
Для электроприёмников повторно-кратковременного режима работы установленная мощность приводится к длительному режиму
где Pн Sн cosφ – номинальные (паспортные) данные соответственно активной мощности (кВт) полной мощности (кВА) и коэффициента мощности ПВн – номинальная продолжительность включения в относительных единицах.
Под термином «приёмник электроэнергии» понимают для агрегатов с многодвигательным приводом весь агрегат в целом а для крановых установок – электропривод каждого механизма. Под номинальной реактивной мощностью приёмника понимают реактивную мощность потребляемую им из сети (знак «плюс») или отдаваемую в сеть (знак «минус») при номинальной активной мощности и номинальном напряжении (для синхронных двигателей и при номинальном токе возбуждения или номинальном коэффициенте мощности).
Групповая номинальная активная мощность – это сумма номинальных (паспортных) активных мощностей отдельных рабочих приёмников.
Групповая номинальная реактивная мощность – это алгебраическая сумма номинальных реактивных мощностей отдельных рабочих приёмников. [8]
Коэффициент использования активной мощности можно определить по следующей формуле:
где рнi – номинальная мощность отдельных ЭП группы
Рн – определяется как сумма номинальных мощностей за исключением резервных;
Кма – является функцией двух переменных – nэ и Киа и определяется по графикам или таблицам;
Под приведённым числом приёмников nэ группы различных по номинальной мощности и режиму работы понимают такое число однородных по режиму работы приёмников одинаковой мощности которое обуславливает ту же расчётную нагрузку что и данная рассматриваемая группа различных по номинальной мощности и режиму работы приёмников.
Эффективное число электроприемников nэ определяется достаточно точно по формуле (при и ).
где Рн.max и Рн.min – номинальные мощности наибольшего и наименьшего по мощности приемников в группе.
Максимальные значения активной Рм реактивной мощности Qм полной мощности Sм представляют собой наибольшие из соответствующих средних значений за некоторый промежуток времени. Максимальные нагрузки характеризуются ожидаемой частотой появления за тот или иной период времени.
По продолжительности различают два вида максимальных нагрузок:
)максимальные длительные нагрузки различной продолжительностью (10 15 30 60 120 мин) определяемые для выбора элементов системы электроснабжения по нагреву и расчёта максимальных потерь мощности в них;
)максимальные кратковременные нагрузки (пиковые) длительностью 1 – 2 с необходимые для проверки колебаний напряжения в сетях определения потерь напряжения в контактных сетях проверки сетей по условиям самозапуска электродвигателей выбора плавких вставок предохранителей расчёта токов срабатывания максимальной токовой релейной защиты.
Под расчётной нагрузкой по допустимому нагреву понимают такую длительную неизменную нагрузку элемента системы электроснабжения (трансформатора линии и т.п.) которая эквивалентна ожидаемой нагрузке по наиболее тяжёлому тепловому воздействию: максимальной температуре нагрева проводника или тепловому износу его изоляции.
В соответствии с [12] в качестве расчётной нагрузки по допустимому нагреву при переменном графике нагрузок принимают максимальную нагрузку 30-минутной (или иной) продолжительности а при мало изменяющемся (постоянном) графике нагрузок – среднюю нагрузку за наиболее загруженную смену. Расчётную нагрузку по допустимому нагреву сокращённо называют расчётной нагрузкой. Расчётную нагрузку по допустимой потере напряжения в отличие от расчётной называют пиковой нагрузкой.[8]
Максимальная расчётная мощность вычисляется из выражения:
Далее определяется расчетная реактивная и полная мощности по выражениям:
Приступим непосредственно к расчёту электрических нагрузок для ТП-203
)Приводим Ру сварочного аппарата к длительному режиму по формуле 1.2
)Определяем общее число потребителей группы по табл. 4.1 [1] подбираем среднее значение коэффициентов использования Ки активной и реактивной мощности
)Находим суммарную установленную номинальную мощность
)Определяем средневзвешанный коэффициент использования по 1.3
)Определяем эффективное число приёмников по формуле 1.4
)По графику рис. 4.1 [1] при Киа=07 и nэ=14 получаем Кма=112.
)Определяем среднюю активнюю ( или реактивную ) мощность группы она равна сумме средних активных (или реактивных) мощностей входящих в группу ЭП:
Рсм=ΣРсм=20395 кВт; Qсм=ΣQсм=15261 кВA
)Максимальная расчётная активная мощность вычисляем по формуле 1.5
)Определяем расчётные реактивную и полную мощности по формулам 1.6 и 1.7 соответственно
)Расчётные данные заносим в табл. № 1.1
Табл. 1.1. Расчёт электрических нагрузок
Средняя мощность группы ЭП
Эффективное число электроприемников
Коэффициент расчетной нагрузки
По заданию технологов
По справочным данным
Наименование электроприемников
Номинальная установленная мощность
Электрообогреватель шкафа КИПиА
Сварочный пост ВДУ – 1000
Электропанель Mocaic
Электродвигатель насоса
Расчёт компенсирующего устройства [1 2].
Для снижения реактивной мощности наиболее часто применяют конденсаторные установки. Применение установок позволяет снизить объем потребляемой реактивной мощности увеличить напряжение на шинах до номинальных значений предписываемых стандартами коэффициент мощности при этом повышается до . Компенсация реактивной мощности предусматривается по стороне 069 кВ.
Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:
расчетную реактивную мощность КУ;
тип компенсирующего устройства;
Расчетная реактивная мощность КУ определяется из выражения:
где Qкр – расчетная мощность КУ квар;
α – коэффициент учитывающий повышение cosφ естественным способом принимается α=09.
Рм – расчетная активная мощность ЭП кВт;
tgφ tgφк – коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.
Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения
Задавшись cosφк из этого промежутка определяют tgφк.
Значения Рм и tgφк выбираются по результату расчета нагрузок.
Задавшись типом КУ зная Qкр и напряжение выбирают стандартную компенсирующую установку близкую по мощности. Применяются комплексные конденсаторные установки (ККУ) или конденсаторы предназначенные для этой цели.
После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение cosφф.
где Qк.ст - стандартное значение мощности выбранного КУ квар.
По tgφф определяем cosφф;
Исходные данные берём из таблицы 1.1.
)Определим расчетную мощность КУ. Принимается cosφк=092 тогда tgφк=042.
Выбирается 2хКРМф-069-300-25-УХЛ4.
КРМф - конденсаторные тиристорные установки с фильтрами гармоник. Номинальное напряжение 069 кВ номинальная мощность 300 кВАр шаг регулирования 25 кВАр с тиристорным включениемотключением ступеней. Климатическое исполнение УХЛ4 (для размещения в отапливаемом помещении).
КРМф используется для резкопеременной нагрузки для предприятий использующих подъемно-транспортное оборудование лифты дуговые печи сварочные аппараты электроприводы подъемно-транспортных механизмов кранов.
Конденсаторные установки с тиристорами КРМТФ обеспечивают оперативную коррекцию коэффициента мощности для устройств с сильнопеременной нагрузкой и стабилизацию питающего напряжения. Этот вид конденсаторных установок отличается от обычных регулируемых установок тем что переключение секций конденсаторов осуществляется тиристорными ключами.
Система управления коммутирует секции батарей конденсаторов в зависимости от потребляемой реактивной мощности. Управление заключается в следующем: первая секция включается первой а выключается – последней. Минимальное время необходимое системе управления для коммутации всех ступеней батареи конденсаторов меньше периода сетевого напряжения. Батареи конденсаторов с быстродействующим тиристорным управлением спроектированы таким образом что конденсаторы коммутируются при нулевом пусковом токе обеспечивая безударное переключение за время одного периода [13].
)Определяем фактическое значение tgφк и cosφф после компенсации реактивной мощности:
)Результаты расчетов заносим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Сводная ведомость нагрузок
)Определяем расчётную мощность трансформатора с учётом потерь:
Выбор числа и мощности силовых трансформаторов [2].
Силовые трансформаторы ТП относятся к основному оборудованию. В следствие этого их правильный технически и экономически обоснованный выбор типа числа и мощности необходим для рационального электроснабжения электропотребителей. К основным параметрам трансформатора относятся номинальные мощность напряжение ток ток холостого хода напряжение короткого замыкания потери холостого хода и короткого замыкания.
В связи с тем что ТП-203 обеспечивает электроснабжение электропотребителей первой и второй категории надёжности электроснабжения согласно [5] выбираем двухтрансформаторную подстанцию с двумя независимыми трансформаторами.
Номинальная мощность каждого из трансформаторов выбирается из условия:
где Kз – коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме для нефте-химической промышлености рекомендуется принимать равным 05 в соответствии с [3];
Sp - величина расчетной нагрузки из (3.14);
NТ – число трансформаторов.
Выбираем трансформатор типа Trihal – 250010069.
Таблица 3.1 – Данные выбранного трансформатора.
Номинальная мощность кВА
Напряжение первичной стороны кВ
Напряжение вторичной стороны кВ
Частота питающей сети Гц
Потери холостого хода кВт
Потери короткого замыкания кВт
Напряжение короткого замыкания %
Ток холостого хода %
Схема и группа соединений обмоток
Метод регулирования напряжения
Переключние без возбуждения
Климатическое исполнение
Проверка трансформаторов на аварийную перегрузку.
При аварийном отключении одного из независимых трансформаторов после включения системы АВР в работе остаётся только один трансформатор который начинает работать с повышенной перегрузкой называемой аварийной. Аварийные перегрузки вызывают повышенный износ обмоточной изоляции что может привести к сокращению нормированного срока службы трансформатора если повышенный износ в последствии не компенсирован нагрузкой с износом изоляции ниже нормального.
Рассчитаем коэффициенты загрузок трансформаторов в нормальном и послеаварийном режимах:
Коэффициент загрузки в нормальном режиме должен находиться в экономически целесообразных пределах
а в послеаварийном режиме не должен превышать технически допустимого значения
В нормальном режиме работы трансформаторы загружены на 40 %.
По формуле рассчитаем коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме Кз.ав:
Следовательно трансформатор будет загружен на 80%.
Исходя из расчетов мы можем прийти к выводу что выбранные трансформаторы удовлетворяют условия загрузки даже при выходе из строя одного из них. Согласно [5] для обеспечения работы в аварийном режиме должны быть произведены отключения наименее ответственных потребителей до снижения аварийной перегрузки до номинальной мощности трансформатора.
Выбор марки сечения питающих кабелей.
1. Выбор сечения кабеля 10 кВ [4].
Для передачи и распределения электроэнергии на напряжении 6-10 кВ системах электроснабжения промышленных объектов преимущественно применяются кабельные линии сечения жил выбираются по экономической плотности тока по допустимому нагреву максимальным расчётным током или током послеаварийного режима по условию нагрева при КЗ (термической стойкости) по потере напряжения. Кабели защищённые предохранителями по условию термической стойкости не проверяются [6].
В связи с тем что питающие сети 10 кВ прокладываются в местах с повышенной взрывоопасностью: территории с резервуарами наполненными легковоспламеняемыми газами (газгольдеры) эстакадами для слива или налива горючих жидкостей и т.д. (соответствующие классы зон взрывоопасности B-Iб В-IIа) выбираем кабель ЦААБнлГ 10кВ.
Структура условного обозначения силового кабеля.
Ц - Бумажная изоляция пропитанная нестекающим составом содержащим церезин
А - Алюминиевая токопроводящая жила
А - Алюминиевая оболочка
Б - Броня из двух стальных лент
Н - Негорючий защитный покров
Л - В подушке под броней имеется слой из пластмассовых лент
Г - Отсутствие защитных покровов поверх брони.
Кабель эксплуатируют на открытом воздухе в сырых и затапливаемых подвалах шахтах коллекторах эстакадах. Кабель устойчив к механическим воздействиям. Кабель марки ЦААБнлГ-10 может быть проложен без предварительного подогрева при температуре не ниже 0°С (в соответствии с ГОСТ 18690).
)Выбор сечения кабеля по допустимому нагреву.
При выборе должно быть выполнено условие:
где Iд.т.- допустимый длительный ток для кабелей (гл. 1.3 табл. 1.3.18 [6]) А;
Iр– расчетный ток нагрузки.
Расчётный ток рассчитываем по формуле:
По табл. 1.3.18 [6] предварительно выбираем трёхжильный кабель сечением 70 мм2 допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающими массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке прокладываемых в воздухе составляет IД.Т.=130 А при прокладке в воздухе IД.Т.>Ip .
Т.к. 130 А>114 А первое условие выполнено.
) Выбор сечения кабеля ЦААБнлГ 3х70 по экономической плотности тока.
Экономичная плотность тока зависит от материала проводников и числа часов использования максимума активной мощности.
Экономически целесообразное сечение (Sэк):
где jэк – нормированное значение экономической плотности тока.
Jэк=12 Амм2 (табл. 1.3.36 [5])
При выборе кабеля должно быть выполнено условие:
Т.к. 70 мм295мм2 второе условие не выполнено. Увеличиваем сечение до 150 мм2.
) Выбор сечения кабеля по термической устойчивости к действию токов короткого замыкания.
- максимальный ток 3-фазного к.з. А (Iк.з ma
t1 - время срабатывания защиты линии сек (t1=11 c);
C - коэффициент для кабелей до 10 кВ принимается равным 90 для кабелей с алюминиевой жилой.
Т.к. 150 мм2>93мм2 третье условие выполнено.
) Выбор сечения кабеля по потере напряжения.
где l - длина линии км.
Допустимое падение напряжения составляет 5 %. Расчётное значение получилось меньше поэтому кабели могут быть применены для прокладки. Принимаем сечение кабеля 150 мм2.
2.Выбор сечения кабеля 069 кВ.
Выбор сечения кабелей производим аналогично пункту 4.1. Полученные данные занесём в таблицу 4.1.
Таблица 4.1. – Результаты выбора кабелей
Марка и сечение прокладываемого кабеля
ВВГнг (А)-LS 2(4х120)
Конденсаторная установка УК-1
ВВГнг (А)-LS 2(5х120)
Конденсаторная установка УК-2
Расчёт токов короткого замыкания.
Коротким замыканием называют всякое не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух точек электрической цепи (непосредственное или через пренебрежимо малое сопротивление). Причинами КЗ являются механические повреждения изоляции её пробой из-за перенапряжения и старения обрывы набросы и схлёстывания проводов воздушных линий ошибочные действия персонала и т.п. Вследствие КЗ в цепях возникают опасные для элементов сети токи могущие вывести их из строя. Поэтому для обеспечения надёжной работы электрической сети электрооборудования устройств релейной защиты производится расчёт токов КЗ. Расчеты токов КЗ для выбора аппаратов и проводников их проверки по условиям электродинамической и термической устойчивости при КЗ проводятся приближенным методом. При выполнении расчетов не учитывают:
–ток намагничивания трансформаторов;
–насыщение магнитных систем генераторов трансформаторов и двигателей;
–емкостную проводимость воздушных и кабельных линий;
–различие значений сверхпереходных сопротивлений по продольной и поперечной осям синхронных машин;
–возможную несимметрию трехфазной системы;
–влияние не двигательной нагрузки на токи КЗ.
При выборе аппаратов и проводников а также при проверке их по условиям КЗ рассчитывается:
–Iп0 – наибольшее начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ;
–Iпt – действующее значение периодической составляющей тока КЗ в любой момент времени до момента размыкания поврежденной цепи;
–iуд – ударный ток КЗ. [8]
Рассчитать токи КЗ – это значит:
- по расчётной схеме составить схему замещения выбрать точки КЗ;
- рассчитать сопротивления;
- определить в каждой выбранной точке 3-фазные 2-фазные и 1-фазные токи КЗ заполнить «Сводную ведомость токов КЗ».
Схема замещения представляет собой вариант расчётной схемы в которой все элементы заменены сопротивлениями а магнитные связи – электрическими. Точки КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электроприёмнике. Точки КЗ нумеруются сверху вниз начиная от источника [2].
1Расчёт токов КЗ сети 10 кВ.
Расчёт токов КЗ будем проводить в относительных базовых единицах. [9]
)Составляем расчётную схему электроснабжения (рис.5.1).
Рис. 5.1. Расчётная схема электроснабжения ТП – 203.
)Составляем схему замещения заменив все элементы вышеприведённой схемы на активные и реактивные сопротивления.
Рис.5.2. Схема замещения ТП – 203.
)Принимаем за основную ступень напряжение 105 (кВ) и задаемся базисной мощностью энергосистемы:
–базисная мощность энергосистемы Sб = 100 МВА
–базисное напряжение U*б1 = 105·Uн=105 кВ
где Uн – номинальное напряжение трансформатора;
–ток короткого замыкания на сборных шинах подстанции (проектный)
)Находим базисные токи
)Определяем реактивное сопротивление эквивалентного источника (системы):
)Определяем реактивное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):
где Хо – удельное сопротивление для кабеля ЦААБнлГ-3х150 мм2 Омкм (из табл. 8.2. [8]);
l – длина кабельной линии км.
)Определим активное сопротивление кабельной линии 10 (кВ):
где Rо – удельное сопротивление для кабеля ЦААБнлГ-3х150 мм2 Омкм [8];
)Определяем общее эквивалентное сопротивление от источника питания (энергосистемы) до точки КЗ1:
)Находим периодическую составляющую тока трёхфазного короткого замыкания:
)Определяем ударный ток :
где kу – ударный коэффициент определяемый по кривой рис. 2 [9]
Ввиду симметрии ветвей токи в ветвях имеют одинаковые значения.
2. Расчет токов короткого замыкания в сети 069 кВ.
В системах электроснабжения промышленных предприятий электрические сети до 1 кВ имеют наибольшую протяжённость поэтому на них приходится большая доля возникающих КЗ. В связи с этим коммутационная и защитная аппаратура токоведущие части электроустановок и т.д. должны надёжно работать в режиме КЗ.
)Приведём сопротивления линии к низшему напряжению НН:
)Рассчитаем сопротивления двухобмоточного трансформатора 10069 кВ приведя их к НН:
где ΔPк – потери короткого замыкания кВт
Uн – номинальное напряжение трансформатора на стороне КЗ В
Sн – номинальная мощность трансформатора ВА
где Uк% - напряжение короткого замыкания трансформатора 10069 (кВ) мощностью 2500 (кВА) берем из [8] табл. 27.6
Выбор элементов системы электроснабжения [8].
Электрические аппараты изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трёх основных режимах:
–Перегрузки (с повышенной нагрузкой которая для некоторых аппаратов достигает значения до 14 номинальной);
–Короткого замыкания.
В длительном режиме надёжная работа аппаратов изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается ограничением значения и длительности повышения напряжения или тока в таких пределах при которых ещё гарантируется нормальная работа электрических установок за счёт запаса прочности.
В режиме КЗ надёжная работа аппаратов изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств условиям термической и электродинамической стойкости. Для выключателей предохранителей и выключателей нагрузки добавляется условие выбора их по отключающей способности.
При выборе аппаратов и параметров токоведущих устройств следует учитывать места установки (в помещении или на открытом воздухе) температуру окружающей среды влажность и загрязнённость её и высоту установки аппаратов над уровнем моря.
При составлении схемы для расчётов токов КЗ для каждого аппарата выбирают такой режим при котором он находился бы в наиболее тяжёлых но реальных условиях работы. Не учитывают только такие режимы которые не предусмотрены для продолжительной эксплуатации.
За расчётную принимают такую точку КЗ при которой через аппарат проходит наибольший ток. Исключения из этого положения отмечены для каждого аппарата при рассмотрении методики его выбора и проверки.
1. Выбор автоматических выключателей 10 кВ. [2]
Выключатель – это коммутационный аппарат предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения в нормальных и аварийных режимах.
Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключения токов короткого замыкания и включения на существующее короткое замыкание.
К выключателям высокого напряжения предъявляются следующие требования:
–надежное отключение токов любой величины от десятков ампер до номинального тока отключения;
–быстрота действия т.е. наименьшее время отключения;
–пригодность для автоматического повторного включения т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;
–удобство ревизии и осмотра контактов и механической части;
–взрыво- и пожаробезопасность;
–удобство транспортировки и обслуживания [25].
Выключатели ВН выбираются по напряжениютоку категории размещения конструктивному исполнению и коммутационной способности.
Должны быть выполнены следующие условия:
где Vн.в – номинальное напряжение выключателя кВ;
Vн.у – номинальное напряжение установки кВ;
Iн.в – номинальный ток выключателя А;
Iн.у – номинальный ток установки А
Выключатели ВН проверяются:
а) На отключающую способность;
Должны быть выполнены условия
где Iн.откл и Iр.откл – номинальное и расчётное значения токов отключения кА;
Sн.откл и S р.откл – номиальная и расчётная полные мощности отключения МВА.
где – 3-фазный ток КЗ в момент отключения выключателя действующее значение в установившемся режиме кА;
б) На динамическую стойкость.
Должно быть выполнено условие
iу – амплитуда ударного тока электроустановки кА
в) На термическую стойкость.
где и - токи термической стойкости католожный и расчётный кА;
- приведённое время дествия КЗ если отключение произойдёт в зоне переходного процесса с. Приближённо - время действия КЗ фактическое с
где - время срабатывания защиты с;
- собственное время отключения выключателя с.
Величина определяется при расчёте конкретной РЗ.
Величина tов для быстродействующих выключателей ≤01 с а для небыстродействующих >01 с.
Время одного периода при частоте 50 Гц состовляет 002 с. Время действия КЗ (tд) для сетей 10 кВ составляет 1 3 с значит самое быстрое отключение произойдёт через 50 периодов что соответствует зоне давно установившегося КЗ (через 8 10 периодов).
Католожными данными являются: Vн.в Iн.в iск Iтс Iн.откл tов.
Распределительные устройства 10 кВ комплектуются шкафами «NEXIMA» с выключателями «EVOLIS» и микропроцессорной защитой на базе SEPAM 1000+ производства фирмы «Schneider Electric».
Выбираем вакуумный выключатель «EVOLIS 12P1» [32].
Таблица 6.1 – Технические характеристики выключателя «EVOLIS 12P1».
Наименование параметра
Номинальное напряжения кВ
Наибольшее рабочее напряжение кВ
Номинальный ток отключения кА
Параметры сквозного тока короткого замыкания кА
- начальное действующее значение периодической составляющей
Нормированные параметры тока включения кА
Полное время отключения с
Собственное время включения
Область применения выключателя.
Вид климатического исполнения ТУ и категория размещения 3 по ГОСТ 15150-69.
Номинальные значения климатических факторов по ГОСТ 15543.1-69 и ГОСТ 15150-69 при этом:
Высота над уровнем моря до 1000 м. При установке выключателя на высотах более 1000 м испытательное напряжение электрической прочности внешней изоляции на данной высоте и токовая нагрузка должны быть снижены на 125% на каждые 100 м в соответствии с ГОСТ 15150-69;
верхнее рабочее и эффективное значение температуры воздуха равно 400С;
нижнее рабочее значение температуры минус 250С;
относительная влажность не более 80% при температуре 150С и верхнее значение 98% при 250С и при более низких температурах без конденсации влаги;
окружающая среда взрывобезопасная тип атмосферы II по ГОСТ 15150-69.
Включатели вакуумные серии ЭВОЛИС реализуются в двух исполнениях: для эксплуатации в стационарном исполнении (отдельно стоящий) и на выкатной тележке в составе кассеты.
Выключатели предназначены для выполнения следующих операций:
дистанционное оперативное включение и отключение цепей с параметрами;
ручное неоперативное включение и отключение;
автоматическое повторное включение (выполнение нормированных циклов: «О-03с-ВО» «О-03с-ВО-180с-ВО» и «О-03с-ВО-15с-ВО»;
отключение и включение номинальных токов;
в аварийном режиме – автоматическое отключение и включение токов короткого замыкания;
включение и отключение выключателя осуществляется за счет запасенной энергии включающей и отключающей пружины соответственно;
при однократном заводе пружины привода выключатель выполняет цикл операций «ВО». После включения выключателя и повторном взводе пружины привода выключатель выполняет цикл операций «О-В-О»;
для защиты оборудования от перенапряжений при коммутации выключателем индуктивной нагрузки необходимость применения защитных устройств (ограничители перенапряжений) определяется условиями конкретного применения выключателя учитывая при этом что ток среза вакуумной дугогасительной камеры перед естественным переходом тока через ноль не превышает 2-3А;
выключатель сохраняет свои параметры в пределах норм и требований установленных в руководстве по эксплуатации выключателей вакуумных серии EVOLIS в процессе и после воздействия внешних факторов: синусоидальная вибрация в диапазоне частот 05-100Гц с максимальной амплитудой ускорения до 012g;
условия транспортирования и хранения в соответствии с разделом 10 ГОСТ 15150-69 [32].
Таблица 6.2 – Условия выбора и проверки выключателей «EVOLIS 12P1»
Паспортные данные выключателя
По напряжению установки кВ
По длительному току А
По отключающейся возможности кА
По электродинамической устойчивости кА
По термической устойчивости кА
2. Выбор автоматических выключателей 069 кВ. Учёт и измерение электроэнергии.
В качестве вводных выключателей выбираем автоматические выключатели выкатного исполнения Schneider Electric MASTERPACT NW 25H 4P номинальный ток 2500 А электронные расцепители Micrologic 5.0 с функциями измерения «Амперметр» Е «Энергия» для защиты от коротких замыканий и перегрузок с защитой нейтрали защитой от замыкания на землю и селективностью [33].
В качестве секционного выключателя выбираем автоматический выключатель выкатного исполнения Schneider Electric MASTERPACT NW20H1 4P номинальный ток 2000 А электронные расцепители Micrologic 5.0 с функциями измерения «Амперметр» Е «Энергия» для защиты от коротких замыканий и перегрузок с защитой нейтрали защитой от замыкания на землю и селективностью [33].
В качестве выключателя отходящей линии существующего дизель-генератора выбираем автоматический выключатель выкатного исполнения Schneider Electric MASTERPACT NT12H1 3P номинальный ток 2000 А электронные расцепители Micrologic 5.0 с функциями измерения «Амперметр» Е «Энергия» для защиты от коротких замыканий и перегрузок с защитой нейтрали защитой от замыкания на землю и селективностью [33].
«Masterpact» является всемирно известным выключателем на большие токи. Главные технологические инновации:
принцип разрыва и гашения дуги;
модульный принцип конструкции с использованием композитных материалов.
К основным характеристикам силовых выключателей «Masterpact» NW (возможности вкатывания и выкатывания обеспечения классических принципов селективности и защит и удобству обслуживания) добавлены функции измерений и передачи данных. При этом размеры аппаратов уменьшились до оптимальных.
«Masterpact» NW – самый маленький в мире силовой автоматический выключатель предназначенysq для защиты электрооборудования от токов перегрузки короткого замыкания а также могут обеспечивать защиту от КЗ на землю и дифференциальных токов утечки. Самые миниатюрные в мире мощные автоматические выключатели «Masterpact» NW воплотившие все качества сложных автоматических выключателей в компактном размере. Таким образом «Masterpact» NW оптимизирует электрическую установку и гарантирует ее надежную работу [33].
В качестве выключателей отходящих линий 069 кВ выбираем автоматические выключатели Schneider Electric COMPACT NS630b-H номинальным током 630 А с электронными расцепителями Micrologic 5.0 с функциями измерения «Амперметр» Е «Энергия» для защиты от коротких замыканий и перегрузок с защитой нейтрали защитой от замыкания на землю и селективностью.
Автоматические выключатели Compact NS предназначены для защиты распределительных сетей напряжением 220690 В защиты электродвигателей переменного тока дифференциальной защиты защиты в особых случаях применения (генераторы аппаратура управления промышленными процессами сети 400 Гц) для управления и секционирования. В распределительных сетях обеспечивают защиту от перегрузок с регулируемыми уставками по току и выдержки времени защиту от коротких замыканий с регулируемой селективной и мгновенной отсечками а также сигнализацию состояния аппарата и индикацию отключения при повреждении [33].
Таблица 6.3 – Выбор автоматических выключателей 069 кВ.
Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений наиболее удобных для измерительных приборов и реле а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения [25].
Выбираем трансформаторы тока на 5А которые измеряют величину первичного тока от 50 до 2500А. Микропроцессорная защита «Sepam 1000+» совместима со всеми типами трансформаторов тока и осуществляет кроме защиты измерение учет управление и контроль. Использование логических цепей для формирования сигнала позволяет выполнять включение отключение и выдавать индикацию сообщений на встроенный дисплей. Измерения отличаются высокой точностью. По свободному каналу связи устройства подключаются к системе телемеханики (ОИК «Диспетчер NT») для передачи аварийных и эксплуатационных сообщений формируемых функциями защиты или логикой управления. Измерение фазного и линейного напряжения предусматривается на секциях сборных шин 10 и 069 кВ измерение токов предусматривается только на секциях сборных шин 10 кВ.
Для технического учета активной и реактивной энергии на всех отходящих линиях 069 кВ устанавливаются трансформаторы тока класса 1 и счетчики «СЭТ – 4ТМ» с классом точности 05S1. Данные со счетчиков поступают на устройство сбора данных (УСД) Е443М2(EURO).
Выбираем стандартный встраиваемый трансформатор тока фирмы «Schneider Electric» типа ARJP2 [33].
Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Измерение фазного и линейного напряжения предусматривается на секциях сборных шин 10 и 069 кВ [25].
Выбираем трансформатор напряжения с литой изоляцией с соединением «фаза-земля» и установкой в фиксированном положении с предохранителем. Трансформатор напряжения сконструирован для систем защиты и измерений и полностью совместим с микропроцессорной защитой «Sepam 1000+». Устанавливаем трансформатор типа VRS3 [33].
Релейная защита и автоматика.[1]
Релейной защитой называется совокупность специальных устройств контролирующих состояние всех элементов системы электроснабжения и реагирующих на возникновение повреждения или ненормальный режим работы системы.
При повреждениях релейная защита выявляет повреждённый участок и отключает его воздействуя на коммутационные аппараты. При ненормальных режимах не представляющих непосредственной опасности элементам системы релейная защита работает на сигнал. Выполняя упомянутые функции она является основным видом автоматики обеспечивающим надёжность системы электроснабжения.
Основные требования предъявляемые к релейной защите:
)Селективность или избирательность защиты – это её способность отключать при КЗ только повреждённый участок обеспечивая тем самым надёжное электроснабжение потребителей.
)Быстродействие. Повреждение должно быть отключено с наибольшей быстротой что уменьшает воздействие аварийного тока на оборудование повышает устойчивость параллельной работы генераторов электростанций и системы. Последнее условие наиболее важно поскольку ПУЭ [6] установлено что если остаточное напряжение меньше 06 номинального то для сохранения устойчивости надо как можно быстрее отключить повреждение. Полное время отключения tоткл слагается из времени работы защиты tз и времени работы выключателя tв т.е.
Создание селективных быстродействующих защит является важной и весьма сложной задачей.
)Чувствительность защиты характеризует её способность реагировать на повреждения в защищаемой зоне в режиме работы системы при которой ток повреждения минимален.
)Надёжность должна быть такой чтобы обеспечить безотказность работы при КЗ в защищаемой зоне и её бездействие при режимах когда защита не должна работать.
В выбранных в п. 6 автоматических выключателях фирмы Schneider Electric предусмотрены цифровые микропроцессорные устройства с электронными расцепителями Micrologic 5.0 обладающие самоконтролем непрерывной самодиагностикой высокой надежностью и безотказностью в работе регистрацией данных аварийного режима и обеспечивающие основные требования предъявляемые к релейной защите. Защита двигателей от длительной перегрузки и от обрыва фаз обеспечена тепловым реле. Для герметичных и погруженных электронасосов в схеме управления для сокращения времени отключения от перегрузки устанавливаются дополнительные тепловые реле [34].
Питание ТП – 203 произведится от существующей РП – 205 двумя взаимнорезервирующими кабелями ЦААБнлГ-3х150 мм2 проложенными по вновь спроектированной кабельной эстакаде. Защита трансформаторов и кабельных линий внешней системы электроснабжения осуществляется вакуумными автоматическими выключателями Schneider Electric с электронными расцепителями Micrologic 5.0 с функциями измерения «Амперметр» Е «Энергия» для защиты от коротких замыканий и перегрузок с защитой нейтрали защитой от замыкания на землю и селективностью.
В выпускной квалификационной работе была произведена релейная защита кабельных линий и трансформаторов. Защита низковольтной сети выполнена с помощью автоматических выключателей Schneider Electric.
Конечным итогом выполнения выпускной квалификационной работы является приобретение знаний умение пользоваться теоретическими и справочными материалами на основании которых возможно принятие обоснованного технико-экономического решения и правильное построение схемы системы электроснабжения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
Постников Р.П. Рубашов Г.М. Электроснабжение промышленных предприятий
Шеховцов В.П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения
Сюсюкин А.И. Основы электроснабжения предприятий. В двух частях. Ч.1.–Тюмень: ТюмГНГУ 1998.–167 с.
Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения.
Карпов Ф.Ф. Козлов В.Н. Справочник по расчету проводов и кабелей. – М.: Энергия 2012. – 224 с
Фёдоров А.А. Справочник по электроснабжения и электрооборудования.
Бузинов О.А. Г.Н. Усанов Леонов Е.С. Расчёт токов трёхфазных коротких замыканий в сетях напряжением выше 1000 В.
Википедия (ru.wikipedia.org)
Леонов Е.С. Выбор напряжений и расчёт рабочих токов
Указания по определению электрических нагрузок в промышленных установках. – Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. 1968 г.
Ананичева С.С. Схемы замещения и установившиеся режимы электрических сетей: Учеб. пособиеС.С.Ананичева А.Л.Мызин. – Екатеринбург: УГТУ. 2-е изд. испр и доп. 1998. - 64 с.
А.В.Кабышев С.Г.Обухов. Расчет и проектирование систем электроснабжения: справочные материалы по электрооборудованию. – Томск: 2005 – 168 с.
Барабин Ю.Г. Федоров Л.Е. Справочник по проектированию электроснабжения. – М.:Энергоатомиздат 1990. – 576с.
Герасименко А.А.Федин В.Т. Передача и распределение электрической энергии – Ростов нД: Феникс 2008. – 715 с.
Быстрицкий Г.Ф. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: Учеб. пособие для вузов: Учеб. пособие для сред. проф. образования Г.Ф. Быстрицкий Б.И. Кудрин. – М.: Издательский центр «Академия» 2003. – 172 с.
Большам Я.М. Крупович В.И. Справочник по проектированию электроснабжения линий электропередач и сетей. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: «Энергия» 1975. – 696с.
ГОСТ Р 53315-2009 Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.– М.: Стандартинформ 2007. – 7с.
ГОСТ 15150-69 Машины приборы и другие технические изделия. – М.: ИПК Издательство стандартов 1969. – 126 с.
Макаров Е.Ф.- Справочник по электрическим сетямПод ред.И.Т. Горюнова А.А. Любимова. – М.: Папирус Про 2004г. – 640 с.
Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. – Новосибирск: Сиб.унивюизд-во 2009. – 144 с.
Небрат И.Л. Полеситская Т.П. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты – СПб: ПЭИПК2007г.
Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем: Учеб.для вузов.-М.: Энергия 1976г. – 516 с.
Червяков Д.М. Релейная защита и автоматика электроустановок нефтяной и газовой промышленности: Учебное пособие. – Тюмень: ТюмГНГУ 1998. – 79 с.
Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учеб. Пособие для вузов АлиевИ.И. – 3-е изд. испр. – М.: Высш. шк. 2002. – 477 с.
Справочник по проектирования электрических сетей под ред. Файбисовича – М:НЦ ЭНАС 2005г. – 392 с.
Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования Под ред. Ю. Г. Барыбина. – М: Энергоатомиздат 1991г. – 464 с.
Руководство по эксплуатации «Выключатель вакуумный серии ЭВОЛИС». – 42 с.
Технический каталог «Автоматические выключатели Schneider Electric». – 436 с.
Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. И.Н. Орлов) – 9-е изд. стер. – М.: Издательство МЭИ 2003. – 518с.
Электрические станции и подстанции: Учебное пособие С.Е. Кокин А.М. Холян. – Екатеринбург: УГТУ 2002. – 54с.
Шаповалов И.Ф. Справочник по расчету электрических сетей. – М.: Энергоатомиздат 1986. – 224 с.
Червяков Д.М. Пособие к курсовому и дипломному проектированию по электроснабжению предприятий нефтяной и газовой промышленности: Учебное пособие для вузов. Червяков Д.М. Ведерников В.А. - Тюмень: ТюмГНГУ 1996. – 119 с.
Филиппов Н.М. Системы электроснабжения промышленных предприятий. Учеб. пособие. – Чита: ЧитГУ 2011. – 87 с.
Шабад М.А. Расчет релейной защиты и автоматики распределительных сетей: Монография. - СПб.: ПЭИПК 2003г. – 347 с.