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 X
0,08
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:
F
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.
ј
I ∞ - установившийся трехфазный ток.
ј
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
ј
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 =
=
ј
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:
а) количество вертикальных и длину горизонтальных заземлителей.
б) показать размещение ЗУ на плане.
в) определить фактическое значение сопротивления ЗУ.
Решение:
1. Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода.
r в. = 0,3 Ч ρ Ч Ксез. в. = 0,3 Ч 300 Ч 1.9 = 171Ом.
По таблице 1.13.2 В.П. Шеховцов стр.90.
"Расчет и проектирование схем электроснабжения".
Ксез. в. = F (верт., I) = 1,9
2. Определяется предельное сопротивление совмещенного ЗУ.
Rзу.1 ≤
=
(для Лэп ВН)
Iз =
Требуемое по НН Rзу2. ≤ 4 Ом на НН.
Принимается Rзу.2. = 4 Ом (наименьшее из двух)
Но так как ρ > 100 Ом·м, то для расчета принимается
Rзу. ≤
4Ч
3. Определяется количество вертикальных электродов:
без учета экранирования (расчетное)
Принимается
N′в. р. =14
с учетом экранирования
Nв. р. =
Принимается Nв = 20
По таблице 1.13.5 В.П. Шеховцов стр.90.
"Расчет и проектирование схем электроснабжения".
ηв.
= F (тип ЗУ,
вид заземления,,
Nв) = 0,69
4. Размещается ЗУ на рисунок 1. и уточняются расстояния, наносятся на план.
Рисунок 1.
Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее одного метра, то длина по периметру закладки равна:
Lн. = (А + 2) Ч2 + (В +2) Ч 2 = (48 + 2) Ч 2 + (30 + 2) Ч 2 =164 м.
Тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливается по одному вертикальному электроду,
а остальные устанавливаются между ними.
Для равномерного распределения электродов окончательно принимается
Nв = 20, тогда
;
где,