Технологическая и энергетическая характеристика ТОО "Аяз". Разработка системы электроснабжения приготовительного участка. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов, выключателей, шин, изоляторов. Расчет высоковольтной распределительной сети.
Аннотация к работе
Расчет высоковольтной распределительной сети Расчет цеховой распределительной сети приготовительного участка 4.1 Выбор схемы электроснабжения цеховой электрической сети приготовительного участка 4.2 Расчет электрических нагрузок приготовительного участка 4.3.
План
Содержание
Обозначения и сокращения
Введение
1. Краткая технологическая и энергетическая характеристика ТОО "Аяз"
1.1 Технологическая характеристика предприятия
Список литературы
Обозначения и сокращения
ГПП - главная понизительная подстанция
КТП - комплектная трансформаторная подстанция
КЗ - короткое замыкание
ЗРУ - закрытое распределительное устройство
ОРУ - открытое распределительное устройство
КРУ - комплектное распределительное устройство
КРУН - то же, наружной установки
ТП - трансформаторная подстанция
РУ - распределительное устройство
ПВ - повторное включение
КЛ - кабельная линия
ВЛ - воздушная линия
ПР - пункт распределительный
ПУЭ - правила устройства электроустановок
ДРЛ - дуговые ртутные лампы высокого давления
АВР - автоматическое включение резерва
АПВ - автоматическое повторное включение
Введение
Целью данного дипломного проекта является разработка системы электроснабжения приготовительного участка ТОО "Аяз". Электрические сети напряжением до 1 КВ обслуживают технологические процессы на промышленных предприятиях. Доля приемников электроэнергии низкого напряжения составляет 60-80% всех потребителей. Укрупнение мощностей и рост производительности технологических агрегатов, а также автоматизация многочисленных производственных процессов требуют постоянного совершенствования и повышения надежности разветвленных внутрицеховых электрических сетей, внедрения новых технических решений и электрооборудования. Сети низкого напряжения промышленных предприятий отличаются большим числом электродвигателей, элементов пусковой и защитной аппаратуры и коммутационных аппаратов. В них расходуется огромное количество проводникового материала и кабельной продукции, поэтому рациональное построение цеховых электрических сетей имеет важное значение.
При проектировании конструктивного исполнения цеховой электрической сети мною учтена безопасность ее эксплуатации в зависимости от окружающей среды, возможность перестановки технологического оборудования в цехе без перерыва электроснабжения, защита токоведущих частей от механических повреждений, а также удобство и безопасность при обслуживании приемников электроэнергии в условиях эксплуатации.
1. Краткая технологическая и энергетическая характеристика ТОО "Аяз"
1.1 Технологическая характеристика предприятия
История ТОО "Аяз" начинается с 30-х с промыслово-кооперативной артели "Пимокат". В условиях тяжелого ручного труда и полного отсутствия механизации артель в 1934 году выпустила 4,8 тысяч пар валяной обуви. Это были первые самокатки, выпущенные на Костанайщине в условиях коллективного труда. В первую зиму войны для бойцов Красной Армии город Костанай отправил на фронт 12548 пар валенок. В 50-60 годы артель расширилась, строились здания и сооружения, на замену ручного труда внедрились механизмы с электроприводом. В 1967 году промыслово-кооперативная картель "Пимокат" была преобразована в Сапоговаляльную фабрику. В 1970 году на северо-западе города началось строительство нового комплекса сапоговаляльной фабрики производительностью 300 тысяч пар валяной обуви в год, и был сдан в эксплуатацию в феврале 1974 года. Решением Исполкома Костанайского городского совета народных депутатов №365 от 16 июля 1990 года Министерством местной промышленности КАЗССР сапоговаляльная фабрика была преобразована в Костанайское арендное предприятие валяной обуви. В рамках выполнения Национальной программы разгосударствление и приватизации в Республике Казахстан в 1995 году Арендное предприятие валяной обуви было в Акционерное общество открытого типа "Аяз", а затем в ТОО "Костанайская фабрика валяной обуви".
Фабрика располагает 2-х этажным корпусом, оснащенным современным технологическим оборудованием для производства валяльно-войлочной продукции.
На фабрике внедрена современная прогрессивная технология валки полуфабриката, позволяющая совместить три технологических процесса.
Сушка валяной обуви осуществляется в автоматизированной сушильной камере.
В 1997 году специалистами ТОО "Аяз" разработана нормативная и технологическая документация на новый вид продукции для Республики Казахстан: войлок иглопробивной из натуральной шерсти. Установлена и действует поточная линия АИН-1800М-1.
Предприятие имеет собственную котельную, работающую на жидком и газообразном топливе, благоустроенное общежитие на 216 койко-мест. Фабричная столовая обеспечивает своих работников горячим питанием.
Освоен выпуск продукции из отходов собственного производства: войлок технологически, войлок подошвенный.
Предприятие имеет собственную котельную, работающую на жидком и газообразном топливе
В перспективе развития предприятия расширение ассортимента валяльно-войлочных изделии и освоение выпуска юртового, седельного войлока, возобновление производства строительного войлока, изготовление тонкошерстного войлока для спецодежды рабочим горячих цехов.
Обеспечение производственной деятельности предприятия осуществляется собственными службами: транспортным цехом, электроцехом, службой главного механика и д.р.
Продукция ТОО "Аяз" пользуется большим спросом большим спросом в северных регионах России, имеются представительства в городах Челябинск, Екатеринбург, Пермь, и т.д.
1.2 Энергетическая характеристика цеха
Приготовительный и чесальный участки объединены поточной линией с пневматическим транспортированием смеси. Используется усовершенствованная технологическая операция "основообразование" позволяющая увеличить производительность труда.
На фабрике внедрена современная прогрессивная технология валки полуфабриката, позволяющая совместить три технологических перехода.
Цех по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества. В таблице 1.1 приведен перечень станков, установленных в цехе, их количество и номинальные мощности.
Таблица 1.1. Исходные данные по цеху
Наименование оборудования Количество, шт Номинальная мощность, Рном, КВТ
1 2 3
ПСК 12 73
Сварочный аппарат 4 12
Конвейерная лента 1 45
Основоваляльный станок 6 106
Вентилятор 4 44
Наждачный станок 2 5
Станок настольно-нарезной 1 1
2. Расчет электрической части ГПП
2.1 Расчетные электрические нагрузки предприятия
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 приемниками, группой приемников в цехе, цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вдиа нагрузок: активная мощность Р, реактивная мощность Q и ток I.
Номинальная (установленная) мощность одного электроприемника рн - мощность, обозначенная на заводской табличке или в его паспорте.
Номинальная реактивная мощность qн одного электроприемника - реактивная мощность, потребляемая из сети или отдаваемая в сеть при номинальной активной мощности и номинальном напряжении, а для синхронных двигателей - при номинальном токе возбуждения.
Расчетные электрические нагрузки в целом по предприятию показаны в таблице 2.1. В таблице 2.2 приведены расчетные значения мощности и тока , а также длины кабельных линий, питающих различных потребителей от шин главной понизительной подстанции. Показаны сечения этих линий, выбранные по нагреву длительно допустимым током и экономической плотности по формулам:
где Ідоп - допустимый длительный ток, А; Ір - расчетный ток линии, А; jэк - экономическая плотность тока (по таблице 1.3.36 [4]).
Таблица 2.1 Расчетные электрические нагрузки по предприятию
№ Потребитель электроэнергии Номинальная мощность Руст, КВТ Кс Расчетная мощность Рр, КВТ cos ? Расчетная реактивная мощность Qp, КВАР Полная расчетная мощность Sp, КВА
1 ТП №1 1330 0,5 665 0,7 678 952
2 ТП №2 937 0,7 656 0,8 480 820
3 ТП №3 1307 0,6 784 0,9 376 980
4 ТП №4 893 0,4 357 0,65 418 857
5 ТП №5 3122 0,5 1561 0,7 1592 2230
6 ТП №6 1400 0,6 840 0,7 857 1200
7 ТП №7 788 0,65 473 0,8 355 591
8 ТП №8 780 0,8 624 0,8 480 780
Итого: 8410
Для расчетов токов короткого замыкания приведены удельные активные и реактивные сопротивления этих линии rуд, худ (по справочным данным, в зависимости от сечения токопроводящей жилы), активные и реактивные сопротивления, выраженные в базисных единицах, трансформатора rt*, хт*, кабельных линий rкл*, хкл*, активные, реактивные и полные сопротивления, определенные для соответствующих точек короткого замыкания r?*, х?*, z?*, рассчитанные по формулам:
где Sб = Sном.т - базисная мощность, МВА, Uб = Ucp - базисное напряжение, равное среднему напряжению ступени, КВ.
Приведен ток короткого замыкания, рассчитанный по формуле: .
Для проверки электрооборудования ГПП по электродинамической стойкости к токам короткого замыкания, приведен ударный ток, определенный по формуле:
где Куд - ударный коэффициент (таблица 8.3 [2]).
Таблица 2.2 - Расчетные данные по предприятию
Потребитель электроэнергии Sp, КВА Ір, А I?, А l, км s, мм2 rуд, Ом/км худ, Ом/км rt*, отн. ед.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
ТП №1 952 55 486 0,2 16 1,94 0,113 0,0074
ТП №2 820 46,2 0,8 16 1,94 0,113
ТП №3 980 56,6 0,15 16 1,94 0,113
ТП №4 857 49,5 0,4 16 1,94 0,113
ТП №5 2230 129 0,8 50 0,62 0,09
ТП №6 1200 69 0,25 16 1,94 0,113
ТП №7 591 34,2 0,7 16 1,94 0,113
ТП №8 780 46,2 0,8 16 1,94 0,113
Таблица 2.3 Расчетные нагрузки по предприятию хт*, отн.ед. rкл*, отн.ед. хкл*, отн.ед. r?*, отн.ед. х?*, отн.ед. z?*, отн.ед. ІК, КА іуд, КА
0,1046 0,022 0,001 0,029 0,106 0,11 3,16 6,23
0,088 0,005 0,103 0,11 0,15 2,31 3,51
0,017 0,001 0,032 0,106 0,111 3,13 6,1
0,044 0,003 0,059 0,108 0,12 2,89 4,8
0,028 0,004 0,043 0,109 0,117 2,96 5,4
0,028 0,002 0,043 0,107 0,113 3,02 5,5
0,077 0,005 0,092 0,11 0,14 2,48 3,7
0,088 0,005 0,103 0,11 0,15 2,31 3,51
2.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП
Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных подстанций промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснован, так как это оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. В целях удешевления подстанции примем схему без установки выключателей на стороне высшего напряжения (по схеме блока линия - трансформатор).
Надежности электроснабжения предприятия достигают за счет установки на подстанции двух трансформаторов.
Мощность трансформатора выбираем так, чтобы при выходе из строя одного из них второй (с учетом допустимой перегрузки) обеспечивал питание потребителей I и II категории.
Резервное питание потребителей I и II категории вводится автоматически.
Выбор силовых трансформаторов производится с учетом того, что нормальным режимом работы трансформатора, при котором увеличивается срок действия его работы, считается режим, при котором трансформатор загружен на 65-70% от его номинальной мощности [2]. Поэтому мощность силового трансформатора определяется из выражения: (2.1) где S р? - расчетная мощность по подстанции, S р? =8442 КВА;
n - число трансформаторов, n = 2.
При выборе трансформатора будем учитывать также, что в послеаварийном режиме (при отключении одного трансформатора) оставшийся в работе трансформатор обеспечивал необходимую нагрузку предприятия.
Критерием допустимости аварийных перегрузок трансформатора служит износ изоляции, который допускается значительно выше нормального, а перегрузка ограничивается только температурой наиболее нагретой точки обмотки, которая должна быть еще безопасной для дальнейшей нормальной эксплуатации трансформатора.
Если нагрузка трансформатора до аварийной перегрузки не превышала 0,93 паспортной мощности, его можно перегружать до 5 суток на 40%, но не более 6 часов каждые сутки.
Допустимая аварийная перегрузка трансформатора определяется из выражения: . (2.2)
Определим номинальную мощность трансформаторов по формуле (2.1):
Принимаем к установке масляные трансформаторы с номинальной мощностью 6300 КВА.
Проверяем перегрузочную способность выбранного трансформатора в аварийном режиме по условию (2.2):
Такая перегрузка трансформатора допустима в течение 5 суток с продолжительностью по 6 часов в сутки (если приняты меры по охлаждению трансформатора).
Основные параметры трансформатора представлены в таблице 4.3.
Таблица 2.4 Технические данные трансформатора ТМ 6300/35/10
Тип Номинальная мощность, КВА Верхний предел номин. напряж., КВ Потери, КВТ Uk, % Ik, % Макс.размеры, м Полн. масса, т
Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная нагрузка. Наиболее тяжелой операцией является отключение КЗ и включение на существующее КЗ.
Для установки в ячейках КРУ главной понизительной подстанции выберем вакуумные выключатели, которые являются более безопасными с точки зрения пожаробезопасности.
Основным элементом вакуумного выключателя является вакуумная дугогасительная камера, в которой происходит гашение дуги. Изза высокой электрической прочности вакуумного промежутка и отсутствия среды, поддерживающей горение дуги, время существования электрической дуги минимально (тоткл = 0,05 с).
К выключателям предъявляются следующие требования: - надежное отключение любых токов;
- быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;
- быстрое включение выключателя сразу же после отключения (АПВ);
- легкость ревизии и осмотра контактов;
- взрыво- и пожаробезопасность;
- удобство транспортировки и эксплуатации.
Выбор высоковольтного выключателей производим по следующим параметрам: номинальному напряжению выключателя Uном.в, номинальному длительному току выключателя Іном.в, номинальному току отключения Іном.о и проверяем по электродинамической стойкости в режиме короткого замыкания. а) Выбор по номинальному напряжению выключателя Uном.в. сводится к сравнению номинального напряжения установки и номинального напряжения выключателя с учетом того, что выключатель в нормальных условиях эксплуатации допускает продолжительное повышение напряжения до 15% номинального:
б) Выбор по номинальному длительному току выключателя Іном.в. сводится к выбору выключателя, у которого номинальный ток является ближайшим большим к расчетному току установки, т.е. должно быть соблюдено условие:
в) Выбор по номинальному току отключения Іном.о. сводится к к выбору выключателя, у которого номинальный ток отключения больше расчетного значения тока короткого замыкания:
г) Проверка по допустимому току динамической стойкости (амплитудное значение ударного тока):
где іу - ударный ток короткого замыкания, КА.
По приведенным выше условиям выберем высоковольтный выключатель на линию, отходящую к ТП №3. К установке принимаем вакуумный выключатель ВВ-10-20/630У3. а) Номинальное напряжение выключателя Uном.в:
б) Номинальный длительный ток выключателя Іном.в:
в) Номинальный ток отключения Іном.о., КА:
г) Допустимый ток динамической стойкости (амплитудное значение ударного тока):
Выбранный выключатель проходит по всем параметрам. Технические данные выключателя показаны в таблице 2.5.
Таблица 2.5 Технические данные высоковольтного выключателя ВВ-10-20/630У3
Номинальное напряжение, КВ 10
Номинальный ток, А 630
Номинальный ток отключения выключателя, КА 20
Ток стойкости, КА: термической (четырехсекундный) электродинамической 20 52
Время отключения выключателя с приводом, с 0,075
Тип привода пружинный
Аналогично выберем высоковольтные выключатели для остальных отходящих линий ГПП.
Результаты расчетов сведем в таблицу 2.6.
Таблица 2.6. Выбор высоковольтных выключателей
Назначение фидера Тип выключателя Параметры выбора Расчетные значения Паспортные значения
1 2 3 4 5
ТП№1 ВВ-10-20/630У3 10 КВ10 КВ
55 А630 А 3,16 КА20 КА
6,23 КА52 КА
ТП№2 ВВ-10-20/630У3 10 КВ10 КВ
46,2 А630 А 2,31 КА20 КА
3,51 КА52 КА
ТП№3 ВВ-10-20/630У3 10 КВ10 КВ
56,6 А630 А 3,13 КА20 КА
6,1 КА52 КА
ТП№4 ВВ-10-20/630У3 10 КВ10 КВ
49,5 А630 А 2,89 КА20 КА
4,8 КА52 КА
ТП№5 ВВ-10-20/630У3 10 КВ10 КВ
129 А630 А 2,96 КА20 КА
5,4 КА52 КА
ТП№6 ВВ-10-20/630У3 10 КВ10 КВ
69 А630 А 3,02 КА20 КА
5,5 КА52 КА
ТП№7 ВВ-10-20/630У3 10 КВ10 КВ
34,2 А630 А 2,48 КА20 КА
3,7 КА52 КА
ТП№8 ВВ-10-20/630У3 10 КВ10 КВ
46,2 А630 А 2,31 КА20 КА
3,51 КА52 КА
2.4 Выбор разъединителей, отделителей, короткозамыкателей
При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.
Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.
Однако для упрощения схем электроустановок допускается использовать разъединители для производства следующих операций: - отключение и включение нейтралей трансформаторов и заземляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю;
- отключения и включения зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсаторов);
- отключения и включения нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 КВ и ниже;
- разъединителем разрешается производить также операции, если он надежно шунтирован низкоомной параллельной цепью (шиносоединительным или обходным выключателем);
- разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов и зарядный ток воздушных и кабельных линий.
Отключаемый разъединителем ток зависит от его конструкции (вертикальное или горизонтальное расположение ножей), от расстояния между полюсами, от номинального напряжения установки, поэтому допустимость такой операции устанавливается инструкциями и директивными указаниями.
Разъединители выбирают по конструктивному выполнению, роду установки (внутренняя или наружная) и номинальным характеристикам: напряжение, длительный ток, динамическая устойчивость при токах короткого замыкания.
К установке на ОРУ 35 КВ принимаем стандартные горизонтально установленные разъединители наружной установки. РНДЗ-35. Проверим выбранный разъединитель по следующим параметрам. а) По напряжению установки: Uyct ? Uном, где Uyct - напряжение установки, КВ; Uном - номинальное напряжение разъединителя, КВ. б) По длительному току Іном - наибольший длительный ток, который аппарат способен проводить длительное время при номинальном напряжении, номинальной частоте и номинальной температуре воздуха, при этом температура аппарата не должна превышать допустимых значений.
Ір ? Іном, Імах ? Іном. где Ір - расчетный ток в нормальном режиме, А; Імах - расчетный ток в послеаварийном режиме, А, Імах - номинальный ток разъединителя, А. в) Проверка разъединителя на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания по амплитудному значению производится по следующему условию: іу ? іпр,с , где іу - ударный ток короткого замыкания, КА; ідин - номинальный ток динамической устойчивости разъединителя, КА.
Произведем выбор разъединителей по вышеуказанным условиям: а) номинального напряжения: Uyct ? Uном, 35 кв = 35 КВ. б) номинального тока: Ір ? Іном, 243 А < 630 А, Імах ? Іном, 483 А < 630 А. в) динамической устойчивости к токам КЗ: іу ? іпр,с , 14,3 КА < 64 КА.
Разъединитель данной марки проходит по всем условиям. Технические характеристики разъединителя РНДЗ-35-630-У1 представлены в таблице 4.6.
Таблица 2.6 Технические характеристики разъединителя РНДЗ-35-630-У1
Номинальное напряжение, КВ 35
Номинальный ток, А 630
Предельный сквозной ток, КА (амплитудное значение) 64
Привод ПРН-220М
Во избежание произвольного отключения разъединителя при протекании тока короткого замыкания привод его должен иметь запирающее устройство.
Отделитель - это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения обесточенной цепи. Также могут отключать ток намагничивания трансформатора, но отключать ток КЗ, возникающий при срабатывании короткозамыкателя, отделителем нельзя, поэтому в схемах управления ОД и КЗ имеется блокировка, которая запрещает отключение отделителя, если через трансформатор тока, установленный в цепи короткозамыкателя, проходит ток.
Отделители выбирают по конструктивному выполнению, роду установки (внутренняя или наружная) и номинальным характеристикам: напряжение, длительный ток, динамическая устойчивость при токах короткого замыкания.
К установке на ОРУ 35 КВ принимаем отделитель наружной установки. ОДЗ-35/630. Проверим выбранный отделитель по номинальным значениям. а) По напряжению установки: Uyct ? Uном,
где Uyct - напряжение установки, КВ; Uном - номинальное напряжение отделителя, КВ. б) По длительному току Іном - наибольший длительный ток, который аппарат способен проводить длительное время при номинальном напряжении, номинальной частоте и номинальной температуре воздуха, при этом температура аппарата не должна превышать допустимых значений.
Ір ? Іном, Імах ? Іном, где Ір - расчетный ток в нормальном режиме, А; Імах - расчетный ток в послеаварийном режиме, А, Імах - номинальный ток отделителя, А. в) Проверка отделителей на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания по амплитудному значению производится по следующему условию: іу ? іпр,с, где іу - ударный ток короткого замыкания, КА; ідин - номинальный ток динамической устойчивости отделителя, КА.
Произведем выбор отделителей по вышеуказанным условиям: а) номинального напряжения: Uyct ? Uном, 35 кв = 35 КВ. б) номинального тока: Ір ? Іном, 243 А < 630 А;
Імах ? Іном, 483 А < 630 А. в) динамической устойчивости к токам КЗ: іу ? іпр,с , 14,3 КА < 80 КА.
Отделитель данной марки проходит по всем условиям. Технические характеристики отделителя ОДЗ-35/630представлены в таблице 2.7.
Таблица 2.7 Технические характеристики отделителя ОДЗ-35/630
Номинальное напряжение, КВ 35
Номинальный ток, А 630
Предельный сквозной ток, КА (амплитудное значение) 80
Привод ШПОМ, ПРН-110М
Короткозамыкатели применяются в упрощенных схемах подстанций для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного КЗ действием релейной защиты питающей линии.
В установках 35 КВ применяют 2 полюса короткозамыкателя, при срабатывании которых создается искусственное двухфазное КЗ. При включении короткозамыкателя, во избежание возникновения дуги и повреждения аппарата, необходимо обеспечить большую скорость движения ножа (0,4-0,5 с). Для ускорения включения имеются конструкции короткозамыкателей, в которых движение ножу сообщается с силой взрыва порохового заряда.
Короткозамыкатели выбирают по конструктивному выполнению, роду установки (внутренняя или наружная) и номинальным характеристикам: напряжение, номинальный ток включения, динамическая устойчивость при токах короткого замыкания.
К установке на ОРУ 35 КВ принимаем короткозамыкатель наружной установки. КЗ-35. Проверим выбранный короткозамыкатель по номинальным значениям. а) По напряжению установки: Uyct ? Uном, где Uyct - напряжение установки, КВ; Uном - номинальное напряжение короткозамыкателя, КВ. б) По номинальному току включения: іу ? івкл, где іу - ударный ток короткого замыкания, КА; івкл - номинальный ток включения, КА. в) Проверка короткозамыкателя на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания по амплитудному значению производится по следующему условию: іу ? іпр,с, где іу - ударный ток короткого замыкания, КА; ідин - номинальный ток динамической устойчивости короткозамыкателя, КА.
Произведем выбор короткозамыкателей по вышеуказанным условиям: а) номинального напряжения: Uyct ? Uном, 35 кв = 35 КВ.
б) номинального тока включения: іу ? івкл, КА < 12,5 КА. в) динамической устойчивости к токам КЗ: іу ? іпр,с, 14,3 КА < 80 КА.
Короткозамыкатель данной марки проходит по всем условиям. Технические характеристики короткозамыкателя КЗ-35/630 представлены в таблице 2.8.
Таблица 2.8 Технические характеристики короткозамыкателя КЗ-35/630
Номинальное напряжение, КВ 35
Номинальный ток включения, КА 12,5
Предельный сквозной ток, КА (амплитудное значение) 42
Привод ШПКМ
2.5 Выбор шин РУ 10 КВ
В РУ 10 КВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Шины предназначены для жесткого соединения электрических аппаратов на подстанции. Главная их задача - пропускать через себя электрический номинальный ток и различные аварийные токи без разрушения. Сечения шин выбирают по длительно допустимому току. Проверку шин производят на электродинамическую и термическую стойкость к токам короткого замыкания.
Выбор шин по длительно допустимому току. Для нормальной работы шин в пределах установленных температур нагрева, необходимо, чтобы длительно допустимый ток шин был больше наибольшего расчетного тока: . (4.3)
Длительно допустимый ток для прямоугольных шин определяется из выражения: (4.4) где k1 - поправочный коэффициент при расположении шин горизонтально (плашмя) (k1 = 0,95); k2 - поправочный коэффициент длительно допустимого тока для многополосных шин; k3 - поправочный коэффициент для шин при температуре окружающей среды (воздуха) ?о,с, отличной от 250С (по таблице 9.8 [2]), Ідоп,о - длительно допустимый ток полосы при температуре шины ?ш = 700С, температура окружающей среды ?о,с = 250С и расположении шин вертикально (на ребро) (таблица 9.6 [2]), А.
Проверка шин на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания. Для соблюдения условий достаточной механической прочности шин при токах короткого замыкания расчетное напряжение в шинах ?р не должно превосходить допустимого механического напряжения ?доп для данного металла шин на изгиб (таблица 9.9 [2]): (4.5)
Допустимое максимальное усилие на изгиб в шине в зависимости от допустимого механического напряжения ?доп определим из выражения: (4.6)
где W - момент сопротивления (таблица 9.10 [2]), см3; l - длина пролета между изоляторами, см.
Расчетное усилие от динамического воздействия тока короткого замыкания определим из выражения:
где а - расстояние между шинами разных фаз, см; l - длина пролета между изоляторами, см, іу-ударный ток короткого замыкания, КА.
Из требования Fp < Fдоп следует
Или
Максимальное расчетное напряжение в шинах ?р определим из выражения:
Выберем сечение шины для РУ 10 КВ по приведенным выше условиям. К установке принимаем прямоугольные алюминиевые шины марки АТ, сечением 40х5 мм2: Рассчитаем длительно допустимый ток, по формуле (2.4) учитывая, что k1 = 1; k2 = 1; k3 = 0,94; Ідоп,о = 540 А:
Произведем проверку сечения выбранных шин по допустимому нагреву из условия (2.3): ,
Условие выполняется.
Определим допустимое максимальное усилие на изгиб в шине по формуле (2.6), учитывая, что ?доп = 650 кгс/см2; W = 0,17hb2 (h - высота шины, см b- толщина шины, см
Определим расчетное усилие от динамического воздействия тока КЗ, учитывая, что іуд = 6,5 КА, а = 50 см:
Определим максимальное расчетное напряжение в шинах ?р:
Произведем проверку шин на механическую прочность по условию(2.5):
,
Выбранная шина проходит по условию механической прочности.
2.6 Выбор изоляторов
В распределительных устройствах шины крепятся на опорных, проходных и подвесных изоляторах.
Опорные изоляторы выбирают и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока короткого замыкания. Наихудшим видом нагрузки ля изоляторов является тот, который создает наибольший изгибающий момент. На растяжение и сжатие фарфор имеет значительно большее разрушающее усилие, чем на изгиб. Допустимое усилие определяют умножением разрушающего усилия на коэффициент запаса. Выбор опорных изоляторов будем производить по следующим условиям: а) по номинальному напряжению: Uyct ? Uном. б) по допустимой нагрузке на головку изолятора: Fрасч ? Fдоп, где: Fрасч-сила, действующая на изолятор, кгс;
Fдоп-допустимая нагрузка на головку изолятора, кгс.
Fдоп=0,6 Fразр,
где: Fразр-разрушающая нагрузка на изгиб (по каталогу), кгс.
При вертикальном или горизонтальном расположении изоляторов всех фаз расчетная сила определяется из выражения: , где: kh-поправочный коэффициент на высоту шины, если она расположена на "ребро", іу - ударный ток короткого замыкания, КА.
, . где: Низ-высота изолятора (по каталогу), мм.
Произведем выбор изоляторов по выше перечисленным параметрам. Принимаем изолятор марки ОИ-10-375У3. а) Номинальное напряжение: Uyct ? Uном, 10КВ = 10КВ. б) Допустимая нагрузка на головку изолятора равна: Fдоп=0,6 Fразр,
Расчетная нагрузка, действующая на изолятор равна:
Коэффициент в данном случае равен kh = 1, так как шины расположены плашмя.
Проверяем изолятор на допустимую нагрузку по условию: Fрасч ? Fдоп, 175 кгс < 225 кгс.
Изолятор данной марки проходит по всем параметрам.
Проходные изоляторы выбирают и проверяют по тем же условиям, что и опорные изоляторы и проверяют на стойкость электродинамического воздействия тока короткого замыкания. Выбор опорных изоляторов будем производить по следующим условиям: а) по номинальному напряжению: Uyct ? Uном, б) по номинальному току: Imax ? Іном. в) по допускаемой нагрузке:
Fрасч ?Fдоп.
Для проходных изоляторов расчетная сила определяется из выражения, Н:
где іу - ударный ток короткого замыкания, КА.
Выберем проходные изоляторы по приведенным выше условиям.
Расчетная нагрузка, действующая на изолятор составит:
Проверяем изолятор на допустимую нагрузку по условию: Fрасч ? Fдоп, 175 кгс < 450 кгс.
Изолятор данной марки проходит по всем параметрам.
2.7 Выбор трансформаторов тока
Трансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерительных приборов и защиты от первичных цепей электрооборудования.
Трансформаторы тока выбирают по номинальному напряжению, номинальному току, нагрузке вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в пределах паспортного класса точности. Трансформаторы тока проверяют на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания. а) Выбор трансформаторов тока по номинальному напряжению сводится к сравнению напряжения трансформатора тока и установки, для которой он предназначен. Для этого необходимо соблюсти условие: Uyct ? Uном. б) Выбор трансформаторов тока по номинальному току состоит в выполнении условия:
Imax.p ? Іном.т.т. в) Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы в требуемом классе точности состоит в соблюдении условия: S2p ? S2ном, где S2ном - допустимая (номинальная) нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока (по справочным данным), ВА; S2p - расчетная нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока в нормальном режиме, ВА.
где I2ном - номинальный ток вторичной обмотки (по справочным данным), А; Z2p - полное сопротивление внешней цепи, Ом.
Полное сопротивление внешней цепи равно:
где ?rприб - сумма сопротивлений последовательно включенных обмоток приборов, Ом; rдоп - допустимое сопротивление соединительных проводов, Ом; rконт - сопротивление контактов (в расчете принимают равным 0,1 Ом).
где lp - расчетная длина соединительных проводов, м; ? - удельное сопротивление провода, (по справочным данным), Ом/м.
Расчетную длину соединительных проводов определяют с учетом схемы включения приборов. При одном трансформаторе тока lp = 2l, где l - длина провода (в один конец), соединяющего трансформатор тока и прибор. г) При проверке трансформаторов тока на электродинамическую стойкость находят отношение іу к амплитуде номинального первичного тока, которое называют коэффициентом внутренней электродинамической стойкости:
Этот коэффициент определяется заводом-изготовителем. Следовательно, условие проверки трансформаторов тока записывается так: .
Произведем выбор трансформаторов тока на сторону высокого напряжения рассчитываемой подстанции по перечисленным выше параметрам.
Принимаем трансформатор марки ТФЗМ-35М-У1, S2ном = 20 ВА, класс точности 0,5. а) Номинальное напряжение:
Uyct ? Uном, 35 КВ = 35 КВ. б) Номинальный ток: Imax.p ? Іном.т.т, 140 А < 150 А. в) Для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 2.9.
Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы в требуемом классе точности состоит в соблюдении условия: S2p ? S2ном, 18,6 ВА < 20 ВА.
Выбранный трансформатор проходит по всем параметрам выбора.
Выберем трансформаторы тока на низкую сторону рассчитываемой подстанции.
Принимаем трансформатор марки ТШЛП-10 с номинальным током первичной обмотки 1000А и классом точности 0,5, для цепи трансформатора и секционного выключателя. Проверяем его по тем же условиям. а) Номинальное напряжение:
Uyct ? Uном, 10 КВ = 10 КВ. б) Номинальный ток: Imax.p ? Іном.т.т, 486 А < 1000 А. в) Для проверки трансформатора тока по вторичной нагрузке составляем таблицу 2.10.
Выбор трансформаторов тока по нагрузке вторичной цепи для обеспечения его работы в требуемом классе точности состоит в соблюдении условия: S2p ? S2ном, 10,2 ВА < 20 ВА.
Выбранный трансформатор тока проходит по всем параметрам выбора.
2.8 Выбор трансформаторов напряжения
Трансформаторы напряжения предназначены для понижения высокого напряжения до стандартной величины и для отделения цепей измерительных приборов и релейной защиты от цепей высокого напряжения. Для безопасности обслуживания один из выводов вторичной обмотки заземляют.
Трансформаторы напряжения выбирают по номинальному напряжению первичной цепи и классу точности. Соответствие классу точности следует проверить сопоставлением номинальной нагрузки вторичной цепи с фактической нагрузкой от подключенных приборов. Проверку на электродинамическую стойкость аппаратов и ошиновки цепей трансформаторов напряжения производить не нужно [2].
Выбор трансформаторов напряжения по номинальному напряжению сводится к сравнению напряжения трансформатора напряжения и установки, для которой он предназначен. Для этого необходимо соблюсти условие: Uyct ? Uном.
Выбор трансформаторов напряжения по вторичной нагрузке сводится к выполнению условия: S2? ? Sном (4.7) где: Sном - номинальная мощность в выбранном классе точности, ВА; S2?-нагрузка всех измерительных приборов, присоединенных к трансформатору нап