Согласно [5] для компенсации реактивной мощность используются только низковольтные БСК (напряжением до 1000 В) при выполнении следующего условия:
[pic];
где QЭ— реактивная мощность, предаваемая из энергосистемы в сеть потребителя, квар;
Qсд — реактивная мощность, выдаваемая в электрическую сеть синхронными двигателями, квар;
Qa — мощность потребителей реактивной мощности на шинах 6 кВ, квар.
QЭ+QСД=4259,8+1754,08=6049,88квар>QА=2750,88квар.
Следовательно, будем использовать БСК только на 0,4 кВ. Размещение БСК
будем производить пропорционально реактивной мощности узлов нагрузки. БСК
не следует устанавливать на силовых пунктах, на подстанциях, где мощность
нагрузки менее 150 квар (это экономически нецелесообразно). Веилчина
мощности БСК в i-том узле нагрузки определяется по выражению:
[pic];
(6.3.2) где QMI–мощность реактивной нагрузки итого узла, квар;
QM?–сумма реактивных нагрузок всех узлов, квар.
QКУ=4893,7 квар; QM?=8285,92 квар.
Затем полученные расчётным путём qh округляются до ближайших стандартных
значений БСК Qe; станд, взятых :из [З]. Результаты представлены в таблице
8. Типы используемых стандартных БСК приведены в таблицу 9. В заключении
делаем следующую проверку:
[pic]
(6.3.3)
[pic][pic] Условие (6.3.3) выполняется.
6.4. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых ТП
Выбор проводится в следующей последовательности;
1. Определяется тип КТП. Для цехов I и II категории применяются двухтрансформаторные КТП. Если в цехе имеются ЭП только ??? категории и общая мощность цеха не превышает 1000 кВА, то применяются однотрансформаторные КТП.
2. Определяются средние .нагрузки цехов за наиболее нагруженную смену с
учётом БСК
[pic]
3. Задаёмся максимальной мощностью трансформаторов. Если Scpi1500 кВА, то рассчитывается плотность
нагрузки: [pic] кВА/м2. Если 0,3>?i>0,2 кВА/м2, то SMAX.ТР=1600 кВА,если же
pi>0,3 кВА/м2, то Smax.TР=2500 кВА.
4. Определяется предварительная мощность трансформаторов ST при условии,
что в цехе установлена одна КТП: Sтi = [pic] , где ?=0,7 при N=2 и
? =0,95 при N=1.
5. Определяется число КТП N ктп и стандартные мощности их
тpaнcфopмaтpoв .ST CT- Если STi1000А Ед=1,6 В/м.
Длина дуги определяется в зависимости от расстояния ’а’ между фазами
проводников в месте КЗ.
[pic]
Из [3] для КТП с трансформаторами мощностью 400 кВА а=60 мм.
[pic]>1000А, следовательно ЕД=1,6 В/мм.
Тогда сопротивление дуги [pic]
Суммарное активное сопротивление будет равно:
[pic];
Полное сопротивление цепи КЗ: [pic]
Переодическая составляющая тока трёхфазного КЗ в точке К-5:
[pic];
[pic]; [pic]
Ударный ток в точке К-5 равен: [pic].
Результаты рассчётов токов КЗ сведены в таблицу 14
|Точка КЗ |IK-i(3), кА|IK-i(2), кА|Та, с |Куд. |Iуд К-i, |
| | | | | |кА[pic] |
|K-1 |8,91 |7,71 |0,05 |1,8 |22,68 |
|K-2 |9,91 |8,58 |0,12 |1,92 |26,9 |
|K-3 |9,15 |7,92 |0,12 |1,92 |24,77 |
|K-4 |8,55 |7,4 |0,12 |1,92 |23,21 |
|K-5 |9,85 |– |0,0039 |1,079 |15,03 |
8. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
8.1. Выбор аппаратов напряжением 11О кВ
Выберем выключатель 110 кВ.
Условия его выбора:
1. по номинальному напряжению;
2. по номинальному длительному току. Условия проверки выбранного
выключателя:
1. проверка на электродинамическую стойкость:
1.1. по предельному периодическому току;
1.2. по ударному току КЗ;
2. проверка на включающую способность:
2.1. по предельному периодическому току;
2.2. по ударному току КЗ;
3. проверка на отключающую способность:
3.1. номинальному периодическому току отключения;
3.2. номинальному апериодическому току отключения;
4. проверка на термическую стойкость.
Расчётные данные сети:
расчётный ток послеаварийного режима IР=78А был найден в пункте 5.3. по
формуле(5.3.1);
расчётное время:
?=tрз+tсв, (8.1.1)
где tрз — время срабатывания релейной защиты (обычно берётся
минимальное значение); вданном случае для первой ступени селективности
tp3=0,01, с; tсв — собственное время отключения выключателя (в данный момент пока
неизвестно); действующее значение периодической составляющей начального
тока короткого замыкания 1по=8,91 кА было рассчитано в пункте 7.1.;
периодическая составляющая тока короткого замыкания в момент расхождения
контактов выключателя Iп? вследствие неизменности во времени тока КЗ
принимается равной периодической составляющей начального тока З:
Iп?=Iп0=8,91 кА;
апериодическая составляющая полного тока КЗ в момент расхождения контактов
выключателя определяется по выражению:
iа?=[pic] (8.1.2) и будет определено позже; расчётное выражение для проверки выбранного выключателя по апериодической составляющей полного тока КЗ:
[pic]
(8.1.3)
расчётный импульс квадратичного тока КЗ:
[pic] (8.1.4) будет также определён позже.
Согласно условиям выбора из [8] выбираем выключатель ВМТ-110Б-
20/1000УХЛ1 со следующими каталожными данными: Uном=110 кВ; IHOM=1000
A; Iн откл= 20 кА; ?=25%; i пр скв= 52 кА; Iпр скв=20 кА; iн вкл= 52 кА;
Iн вкл=20 кА; IТ=20 кА; tT=3 с; tCB=0,05 с. Определим оставшиеся
характеристики сети: Расчётное время по формуле (8.1.1): ?=tp3 +
tCB=0,01+0,05=0,06 с;
Апериодическая составляющая полного тока КЗ в момент расхождения
контактов выключателя по формуле (8.1.2): iа?=[pic]
Расчётное выражение согласно формуле (8.1.3): [pic];
Расчётный импульс квадратичного тока КЗ по формуле (8.1.4): [pic]
Расчётные данные выбранного выключателя:
проверка выбранного выключателя по апериодической составляющей полного тока
КЗ: [pic] (8.1.5)
проверка по термической стойкости:
BK=IT2·tT (8.1.6)
Вк=202·3=1200 кА2·с.
Выбор и проверка выключателя представлены в таблице 15.
Выберем разъединитель 110 кВ.
Условия его выбора:
1. по номинальному напряжению;
2. по номинальному длительному току.
Условия проверки выбранного разъединителя:
1. проверка на электродинамическую стойкость;
2. проверка на термическую стойкость.
Для комплектной трансформаторной подстанции блочного типа КТПБ-110/6-
104 тип разъединителя согласно [8] — РНДЗ.2-110/1000 или РНДЗ-16-110/1000.
Согласно условиям выбора с учётом вышесказанного из [8] выбираем
разъединитель РНДЗ.2-110/1000 У1 со следующими каталожными данными:
ином=110 кВ; 1НОМ=1000 А; 1,1рскв= =80 кА; 1Т=31,5 кА; tT=4 с.
Расчётные данные выбранного разъединителя: термическая стойкость:
BK=IT2·tT=31,52·4=3969 кА2·с.
Выбор и проверка разъединителя представлены в таблице 15.
Таблица 15. Выбор аппаратов напряжением 110 кВ
|Условия выбора (проверки) |Данные сети|Выключатель|Разъединител|
| | | |ь |
|Uсети?Uном |110 |110 |110 |
|Iр?Iном |78 |1000 |1000 |
|Iпо?Iпр скв |8,91 |20кА |– |
|Iуд?iпр скв |22.68 |52 |– |
|Iп0?Iн.вкл |8,91 |52 |– |
|iуд?iн.вкл |22,68 |52 |80 |
|Iп??Iн.откл |8,91 |20 |– |
|[pic]?[pic] |16,34 |35,25 |– |
|Вк < IT2'·tT |8.73 кА2·с |1200 кА2·с |3969 кА2·с |
8.2. Выбор аппаратов напряжением 6 кВ
Выберем ячейки распределительного устройства 6 кВ.
Так как РУНН принято внутреннего исполнения, будем устанавливать
перспективные малогабаритные ячейки серии «К» с выкатными тележками.
Расчётный ток вторичной обмотки трансформаторов ППЭ:
[pic]
Выбираем малогабаритные ячейки серии К-104 с параметрами: UHOM=6 кВ,
Iном=1600 А, Iн.откл =31,5 кА, iпр.скв=81 кА; тип выключателя ВК-10.
Выберем вводные выключатели 6 кВ.
Расчётные данные сети: расчетный ток послеаварийного режима 1Р= 1360,18 А; расчётное время ?=tp3 + tCB=0,0 1+0,05=0,06 с; действующее значение периодической составляющей начального тока КЗ
Iп0=9,91кА было рассчитано в пункте 7.2.; периодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя Iп?=Iп0=9,91кА апериодическая составляющая полного тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя: iа?=[pic] расчётное выражение для проверки выбранного выключателя по апериодической составляю- щей полного тока КЗ: [pic]кА; расчётный импульс квадратичного тока КЗ: [pic]
Выбираем выключатель ВК-10-1600-20У2 со следующими каталожными
данными: Uном=10кВ; Iном=1600А; Iн.откл=31,5кА;?=25%;
iпр.скв=80кА; Iпр.скв=31,5кА; iн.вкл=80кА; Iн.вкл=31,5кА; IТ=31,5кА;
tт=4с;tсв=0,05с.
Расчётные данные выбранного выключателя: проверка выбранного выключателя по апериодической составляющей
полного тока КЗ:
[pic]кА;
проверка по термической стойкости: BK=IT2·tT=31,52·4=3969 кА2 ·с.
Выбор и проверка выключателя представлены в таблице 16.
Выберем выключатель на отходящей линии 6 кВ.
Расчётные данные сети:
расчетный ток послеаварийного режима: [pic][pic]
расчётное время ?=tрз+tсв= 0,3 1+0,05=0,36 с;
остальные величины имеют те же значения, что и для выключателя ввода.
Выбираем выключатель ВК-10-630-20У2 со следующими каталожными
данными: Uном=10 кВ; Iном =630 А; Iн.откл =20 кА; ?=20%; inp.скв=52 кА;
Iпр.скв=20 кА; iн вкл=52 кА; Iн вкл =20 кА; IТ=20 кА; tT=4 с; tCB=0,05 с.
Расчётные данные выбранного выключателя:
[pic]кА;
BK=IT2·tT=202·4=1600 кА2·с.
Выбор и проверка выключателя представлены в таблице 16.
Таблица 16. Выбор выключателей 6 кВ.
|Условия выбора |Данные |Выключател|Данные сети|Выключат|
|(проверки) |сети |ь ввода |для |ель |
| |для ввода | |отходящей |отходяще|
| | | |линии |й линии |
|Uсети?Uном |6кВ |10кВ |6кВ |10кВ |
|Iр?Iном |1360А |1600А |94,6А |630А |
|Iпо?Iпр скв |9,91кА |31,5кА |9,91кА |20кА |
|iуд?iпр скв |26,9кА |80кА |26,9кА |52кА |
|Iп0?Iн.вкл |9,91кА |31,5кА |9,91кА |20кА |
|Iуд?iн.вкл |26,9кА |80кА |26,9кА |52кА |
|Iп??Iн.откл |9,91кА |31,5кА |9,91кА |20кА |
|[pic]?[pic] |22,5кА |53,46кА |22,5кА |33,94кА |
|Вк < IT2'·tT |17,67кА2·с|3969 кА2·с|17,67 кА2·с|1600 |
| | | | |кА2·с |
Выберем трансформаторы тока. Условия их выбора:
1. по номинальному напряжению;
2. по номинальному длительному току. Условия проверки выбранных
трансформаторов:
1. проверка на электродинамическую стойкость (если требуется);
2. проверка на термическую стойкость;
3. проверка по нагрузке вторичных цепей.
Расчётные данные сети:
расчётный ток 1Р= 1360 А;
ударный ток КЗ iуд=26,9 кА;
расчётный импульс квадратичного тока КЗ Вк=17,67 кА2-с.
Согласно условиям выбора из [8] выбираем трансформаторы тока типа
ТПШЛ-10 со следующими каталожными данными: UHOM=10 кВ; IHOM=1500 A; Z2H=1,2
Ом; 1Т=35 кА; tT=3 с.
Расчётные данные выбранного трансформатора тока: так как выбран шинный трансформатор тока, то проверка на электродинамическую стойкость не требуется; проверка по термической стойкости: BK=IT2·tT=352·3=3675 кА2·с.
[pic]
Рисунок 12. Схема соединения приборов
Трансформаторы тока (ТТ) включены в сеть по схеме неполной звезды на
разность токов двух фаз. Чтобы трансформатор тока не вышел за пределы
заданного класса точности, необходимо, чтобы мощность нагрузки вторичной
цепи не превышала номинальной: z2н.>z2 . Перечень приборов во вторичной
цепи ТТ приведён в таблице 17, схема их соединения — на рисунке 12.
Таблица 17. Приборы вторичной цепи ТТ
|Наименование |Количеств|Мощность фаз, ВА |
| |о | |
| | |А |В |С |
|Амперметр Э335 |1 |0,5 |— |— |
|Ваттметр ДЗ 35 |1 |0,5 |— |0,5 |
|Варметр Д335 |1 |0,5 |— |0,5. |
|Счётчик активной мощности |1 |2,5 |— |2,5 |
|СА4У-И672М | | | | |
|Счетчик реактивной мощности |2 |2,5 |— |2,5 |
|СР4У-И673М | | | | |
|Итого: |6 |9 |— |8,5 |
Наиболее нагруженной является фаза А. Общее проводов сопротивление
приборов:
[pic] (8.2.1) где Sприб — мощность приборов, ВА;
I2ном — вторичный ток трансформатора тока, А.
[pic] Ом
Допустимое сопротивление:
rпров=z2н-rпиб -rконт=1,2-0,36-0,1=0,74Ом.
Минимальное сечение проводов: [pic]
р=О,0286 — удельное сопротивление проводов согласно [3], Ом/м;
lрасч=50 — расчётная длина проводов согласно [3], м.
[pic]мм2.
Принимаем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 2,5 мм , тогда
[pic]Ом.
Полное расчётное сопротивление:
r2расч =rприб + rпров + rконт=0,36 + 0,57 + 0,1 = 1,03 ОМ.
Выбор и проверка ТТ представлены в таблице 18.
Таблица 18. Выбор трансформаторов тока
|Условие выбора (проверки) |Расчётные |Каталожные данные |
| |данные | |
|U сети — U ном |6кВ |10 кВ |
|Ip1,5;что удовлетворяет условиям.
10. 3. Защита от токов внешних многофазных КЗ
Защита предназначена для отключения внешних многофазных КЗ при отказе
защиты или выключателя смежного повреждённого элемента, а также для
выполнения функций ближнего резервирования по отношению к основным защитам
трансформатора (дифференциальной и газовой). В качестве защиты
трансформатора от токов внешних КЗ используются: 1 токовые защиты шин
секций распределительных устройств низшего и среднего напряже- ний, подключенных к соответствующим выводам трансформатора;
2. максимальная токовая защита с пуском напряжения, устанавливаемая на стороне высшего напряжения защищаемого трансформатора.
Защита, установленная на стороне ВН, выполняется на двухобмоточных трансформаторах с двумя, а на трёхобмоточных с тремя реле тока. Реле присоединяются ко вторичным обмоткам ТТ, соединённым, как правило, в треугольник.
Непосредственное включение реле защиты от токов внешних КЗ в токовые цепи дифференциальной защиты не допускается.
Расчёт МТЗ.
Ток срабатывания защиты МТЗ-1 на стороне НН.
[pic] (10.3.1)
где Ко =1,2—коэффициент отстройки реле;
Кв=0,85—коэффициент возврата реле РТ-40;
Ксз=2,3—коэффициент самозапуска секции шин потерявшей питание;
[pic]
Ток срабатывания защиты МТЗ-2 на стороне ВН:
[pic] (10.3.2)
[pic]
Ток срабатывания реле на стороне ВН:
[pic] (10.3.4)
[pic]
Коэффициент чувствительности МТЗ-2
[pic] (10.3.5)
[pic]
Ток срабатывания реле МТЗ на стороне НН:
[pic] (10.3.6)
[pic]
Коэффициент чувствительности защиты в основной зоне:
[pic]
(10.3.7)
[pic]
Условие чувствительности выполняется.
Коэффициент чувствительности защиты в резервной зоне:
[pic],
[pic]
чувствительности защиты в резервной зоне обепечивается.
10.4. Защита от токов внешних замыканий на землю на стороне ВН
Защита предусматривается для трансформаторов с глухим заземлением нейтрали обмотки высшего напряжения при наличии присоединений синхронных электродвигателей в целях резервирования отключения замыканий на землю на шинах питающей подстанции и для ускорения отключения однофазного КЗ в питающей линии выключателями низшего напряжения трансформатора. Реле максимального тока защиты подключается к трансформатору тока, встроенному в нулевой вывод обмотки ВН трансформатора.
10.5. Защита от токов перегрузки
Согласно [3] на трансформаторах 400 кВА и более, подверженных перегрузкам, предусматривается максимальная токовая защита от токов перегрузки с действием на сигнал с выдержкой времени. Устанавливается на каждой части расщеплённой обмотки. Продолжительность срабатывания такой защиты должна быть выбрана примерно на 30% больше продолжительности пуска или самозапуска электродвигателей, получающих питание от защищаемого трансформатора, если эти процессы приводят к его перегрузке.
Расчёт тока срабатывания от перегрузки. ток срабатывания от перегрузки равен:
[pic] (10.5.1)
где kотс=1,05, для реле РТ-40.
Kв=0,85, коэффициент возврата реле РТ-40
[pic] ток срабатывания реле равен:
[pic]
(10.5.2)
[pic]
11. РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Защитное заземление необходимо для обеспечения безопасности персонала при обслуживании электроустановок. К защитному заземлению относятся заземления частей установки, нормально не находящиеся под напряжением, но которые могут оказаться под ним при повреждении изоляции. Заземление позволяет снизить напряжение прикосновения до безопасного значения.
Произведём расчёт заземляющего устройства подстанции ГПП.
Установим необходимое допустимое сопротивление заземляющего устройства. В данном случае заземляющее устройство используется одновременно для установок выше 1000 В с заземлённой нейтралью и изолированной нейтралью. Согласно [12] сопротивление растекания R3 для установок выше 1000 В с заземлённой нейтралью R3 < 0,5 Ом, а для установок выше 1000 В с изолированной нейтралью R3
