Электроснабжение и электрообслуживание узловой распределительной подстанции

alt="Электроснабжение и электрообслуживание узловой распределительной подстанции" width="219" height="43" align="BOTTOM" border="0" />

Rкл. - 2 = RЧ ℓ Rкл. - 2 = 0,077 Ч 50 = 3,85 мОм

Xкл. - 2 = XЧ ℓ Xкл. - 2 = 0,08 Ч 50 = 4 мОм.

КЛ - 2:

Выберем кабель для подключения электронагревателей для выключателей и приводов типа У - 220, У - 110. Кабель выбирается по допустимому току нагрева.

I нагр. ≤ Iдоп.

I нагр. = где, n - количество кабелей.

I нагр. =

Согласно таблице 7.10 стр.401 учебное пособие "Электрическая часть электростанций и подстанций" Б. И Неклепаев., И. П Крючков.

Выбираем кабель сечением:

F = 120мм I доп. = 350 А.

где, Kt - поправочный коэффициент на токи для кабелей в зависимости от температуры земли и воздуха.

Кn - поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле.

Согласно таблице 21.2 стр.482 учебное пособие "Электрическая часть электростанций и подстанций" Б. И Неклепаев., И. П Крючков.

Kt =1,04

Согласно таблице 21.12 стр.486 учебное пособие "Электрическая часть электростанций и подстанций" Б. И Неклепаев., И. П Крючков.

Кn = 1

Вводим поправочные коэффициенты.

Данный кабель удовлетворяет нашим условиям.

По таблице 1.9.5 В. П Шеховцов стр.62.

"Расчет и проектирование схем электроснабжения".

R= 0,154 мОм X0,08 мОм.

Rкл. - 3 = RЧ ℓ Rкл. - 3 = 0,154 Ч 40 = 6,16 мОм

Xкл. - 3 = XЧ ℓ Xкл. - 3 = 0,08 Ч40 = 3,2 мОм.

Вычисляются сопротивления до каждой точки КЗ.

Rрез. к-1 = Rкл-1 + Rтр. + Rкл2 + Rав1 = 34,37 + 5,5 + 3,85 + 11,2 =

= 54,92 мОм

Xрез. к-1 = Xкл-1 + Xтр. + Xкл2+ Xав1 = 4,67 + 17,1 + 4 + 0,13 =

= 25,9 мОм

Rрез. к-2 = Rкл-1 + Rтр. + Rкл-2 + Rав1 + Rкл-3 + Rав2 = 34,37 + 5,5 + 3,85 + +11,2 + 6,16 + 0,15 = 61,23 мОм.

Xрез. к-2 = Xкл-1 + Xтр. + Xкл-2 + Xав1 + Xкл-3 + Xав2 = 4,67 + 17,1 + 4+

+ 0,13 + 3,2 + 0,17 = 29,27 мОм.

Z =

Z к-1=

Z к-2=

Рассчитаем 3-х фазный ток КЗ.

где, Uк - линейное напряжение в точке КЗ, кВ

Zк - полное сопротивление до точки КЗ, Ом

Рассчитаем 2-х фазный ток КЗ.

8. Проверка элементов цеховой сети на устойчивость к токам КЗ

Проверим на устойчивость к токам КЗ кабель отходящий от ТСН - 1 и ТСН - 2 до Т - 1, Т - 2, шину РУНН Т - 1 и Т - 2, кабель отходящий от РУНН до электронагревателей для выключателей и приводов типа У - 220,У - 110.

Проверим на устойчивость к токам КЗ кабель отходящий от ТСН - 1 и ТСН - 2 до Т - 1 и Т - 2, на примере Т - 1.

На термическую стойкость согласно условию

Sкл. ≥ Sкл. тс.

Сечение кабеля F = 120мм2

Sтс. = α ЧI

где, Sтс. - термически стойкое сечение кабельной линии.

α - термический коэффициент; для меди α = 6

I ∞ - ток КЗ.

t пр. - Значение приведенного времени действия тока КЗ.

По таблице 1.10.3.В. П Шеховцов стр.72.

"Расчет и проектирование схем электроснабжения".

t пр (1) = 3,5

S тс. = 6 Ч 3,8Ч = 42,65мм

Кабель удовлетворяет нашим требованиям.

Выберем шину для РУНН Т - 1 и Т - 2, на примере РУНН Т -

Выбираем алюминиевую шину 50Ч5 мм, с допустимым током 665А.

При количестве полос одну на фазу, расположение шин плашмя, длиной 1,5м.

Проверим шинопровод на динамическую стойкость.

При прохождении тока в проводниках возникает механическая сила, которая их сблизить (одинаковое направление тока) или оттолкнуть (противоположное направление тока).

σш. доп. ≥ σш.

Для алюминиевых шин. σш. доп = 7 Ч 10 Н/см

σш. = , Mmax = 0,125 Ч F

Максимальное усилие определяется по формуле:

где, F максимальное усилие, Н.

ℓ - длина шины, м.

α - расстояние между осями шин, мм.

ј - ударный ток КЗ, трехфазный, кА.

ℓ = 1,5 м. α = 100 мм.

I ∞ - установившийся трехфазный ток.

F5,3 = 74,15Н.

Mmax = 0,125 Ч74,15Ч 150 =1390,31H·см

W - момент сопротивления сечения, см

- при расположении шин плашмя.

см3

σш. = Н/см

(7 Ч 10 Н/см) σш. доп > σш. (695,15Н/см)

Шинопровод динамически устойчив.

Проверим шинопровод на термическую стойкость.

Sш. ≥ Sш. т. с.

Sш. = bЧh = 50 Ч 5 = 1250 мм

Sш. т. с. = α Ч IЧ

(1250 мм) Sш. > Sш. т. с. (78,20 мм)

Шинопровод термически устойчив. Значить выбранный нами шинопровод удовлетворяет нашим требованиям.

Проверим кабель отходящий от Т - 1 до электронагревателей для выключателей и приводов типа У - 220, У - 110 на устойчивость к токам КЗ.

Sкл. ≥ Sкл. тс.

Сечение кабеля F = 120мм2

Sтс. = α ЧI

где, Sтс. - термически стойкое сечение кабельной линии.

α - термический коэффициент; для меди α = 6

I ∞ - ток КЗ.

t пр. - Значение приведенного времени действия тока КЗ.

По таблице 1.10.3. В.П. Шеховцов стр.72. "Расчет и проектирование схем электроснабжения".

t пр (2) = 1,7, S тс. = 6 Ч 3,2Ч = 25,03мм

Кабель удовлетворяет нашим требованиям.

9. Выбор коммутационно-защитной аппаратуры

На основе проведенных расчетов производим выбор устанавливаемой аппаратуры.

Главные функции аппаратуры управления и защиты:

Включение и отключение электроприемников и электрических цепей, электрическая защита их от перегрузки, короткого замыкания, понижения напряжения.

Для защиты электрооборудования применяем автоматические

выключатели, которые должны отвечать следующим условиям:

U ном. а ≥ U с, где

U ном. а - номинальное напряжение автомата

U с - напряжение сети

I ном. а. ≥I ном. р ≥1,1Imax.

где, I ном. а - номинальный ток автомата;

I ном. р. - номинальный ток расцепителя;

I max. - максимальный ток линии.

I кз. < I откл.

где, I кз -ток трехфазного КЗ;

I откл. - предельный ток, отключаемый автоматом.

ј дин. >i у

где, ј дин - ток электродинамической стойкости;

ј у - ударный ток трехфазного КЗ.

Выберем автоматический выключатель для Т - 1 и Т - 2.

U с = 400В 1,1Imax =724 А I кз. = 3,8 кА

Imax = 659А

где, I ∞ - установившийся трехфазный ток.

јкА.

По таблице 30.6 А. А Федоров "Справочник по электроснабжению и электрооборудованию". Выбираем автоматический выключатель АВМ10.

U ном. а = 400В I ном. а. = 800А I ном. р = 800А I откл. =42кА

Выберем автоматический выключатель для питания электронагревателей для выключателей и приводов типа У - 220, У - 110

U ном. а = 380В 1,1Imax =373 А I кз. = 3,2 кА

Imax = =

I ∞ - установившийся трехфазный ток.

јкА.

По таблице 30.6 А. А Федоров "Справочник по электроснабжению и электрооборудованию".

Выбираем автоматический выключатель А3730

U ном. а = 380В I ном. а. = 400А I ном. р = 400А I откл. =55кА

10. Описание или расчет защитного заземления

Защитные заземления предотвращают возможность попадания человека под напряжение (поражение током), что возможно в случае повреждения изоляции электрического оборудования или соприкосновения с оборванными проводами. Эти заземления - одно из важнейших средств обеспечения безопасности людей, которые при проведении работ могут случайно оказаться в опасной зоне.

Защитному заземлению подлежат все металлические наружные части и каркасы электротехнического оборудования, расположенного на территории подстанций, опоры контактной сети, металлические сооружения на железнодорожных линиях (например, мосты, путепроводы, светофоры).

В нормальных условиях работы доступные людям части этих устройств под напряжением не находятся. В случае нарушения изоляции электротехнического устройства внешние металлические части его оказываются под напряжением источника питания. При отсутствии защитного заземления может произойти поражение током человека, попавшего под напряжение в момент прикосновения к поврежденной установке - так называемое напряжение прикосновения. Поражение током может произойти и в случае передвижения вблизи опасной зоны: на человека действует так называемое шаговое напряжение.

Когда напряжение попадает на наружные металлические части установки, по ним проходит ток, стекающий далее в землю. Площадь сечения массива земли, по которому идет ток, быстро увеличивается по мере удаления от места повреждения, а плотность тока резко падает.

Защитное заземление позволяет снизить до безопасного значения шаговое напряжение и напряжение прикосновения. При этом нормируется напряжение прикосновения, приложенное между рукой и ногами человека. Его допустимое значение существенно меньше, так как в этом случае ток протекает через область сердца.

На человека, коснувшегося незаземленной поврежденной установки, действует напряжение. В случае прикосновения к заземленному оборудованию это напряжение значительно меньше, поскольку установка находится под напряжением. Значение из тем меньше, чем меньше сопротивление устройства заземления.

Устройства заземления, или заземлители, служат для создания надежного пути тока с металлических наружных частей оборудования на землю в случае попадания их под напряжение. Главной частью заземляющего устройства является искусственный заземлитель, выполненный из проводника, обычно стального. По возможности используют и естественные заземлители - рельсы, водопроводные и металлические коммуникации и т.д.

Устройства заземления различаются в зависимости от объекта защиты (подстанции или сооружения на железнодорожных линиях), а также от рода тока - постоянный или переменный.

В качестве заземлителей на подстанциях переменного тока используют: искусственный заземлитель, называемый иначе контуром заземления подстанции, охватывающий практически всю территорию тяговой подстанции; рельсы подъездных либо главных путей станции или перегона, проходящие вблизи нее; другие металлические коммуникации.

Контур заземления подстанции выполняют в виде сетки из стальных полос или круглой стали и размещают недалеко от поверхности земли. При больших удельных сопротивлениях земли (песок) сетку дополняют специальными вертикальными элементами в виде труб или уголков длиной 3-5 м, привариваемых к ней по периметру. Если же и при этом не обеспечивается нормируемое значение напряжения прикосновения, сооружают выносные заземлители в виде вводимых глубоко в землю труб или же применяют на подстанции плохо проводящие искусственные покрытия (щебень, галька). Присоединения заземляющих проводников к оборудованию выполняются видимыми, преимущественно сварными или болтовыми. Каждый заземляющий элемент присоединяют к контуру заземления подстанции отдельным проводом.

Защитное заземление подстанции переменного тока одновременно является и рабочим, т.е. используется при нормальной эксплуатации оборудования. Примером рабочего заземления является преднамеренное соединение с землей нейтралей трансформаторов, что позволяет снизить уровень сопротивления изоляции силовых трансформаторов и сделать их более дешевыми. Заземления тяговых подстанций постоянного тока выполняют аналогично с той лишь разницей, что заземляющее устройство не используется в качестве рабочего, так как в этом случае ток, стекающий с контура заземления подстанций, будет вызывать его интенсивную коррозию. Аварийное подсоединение контура осуществляется в момент короткого замыкания в цепях 3 кВ выпрямленного тока через специальное реле земляной защиты.

Оборудование, расположенное в закрытой части подстанции постоянного тока, заземляют на два отдельных контура - переменного и постоянного тока. Эти контуры соединены с контуром заземления открытой территории подстанции.

Расчет защитного заземления.

Дано:

А Ч В = 48 Ч 30 м. Uлеп. = 220 кВ.

Lлэп. - кл. = 10/20 км. Uном. = 0,4 кВ.

ρ = 300 Ом·м t = 0,7 м.

Климатический район - I

Вертикальный электрод - круглая сталь d = 12, Lв. = 5

Горизонтальный электрод - полоса (40Ч4)

Вид ЗУ - контурное

Нормируемое сопротивление заземление электроустановки

по ПУЭ = 0,5 Ом.

Требуется определить: