 |
|
Выбор электрических аппаратов
Выбор аппаратов на ГПП
Выбор аппаратов на стороне 110 кВ
Выбор разъединителей, отделителей [3]
Из [3] выберем и проверим разъединитель (устанавливаются вместе с высоковольтными выключателями) РНДЗI – 110/1000 У1 –наружной установки, двухколонковый, с заземляющими ножами. С приводом ПР – Т1.
Таблица 13- Паcпортные данные выбранного разъединителя
| Uн, кВ | Iн, кА | Iпр.ск, кА | Iтер, кА | tтер, c |
| 31,5 |
Таблица 14- Проверка выбранного разъединителя
| Характеристика | Обозначение и формулы | Расчет |
| Номинальное напряжение, кВ | 
| 110 = 110 (вып.) |
| Длительный максимальный ток, кА | 
|  (вып.)
|
| Номинальный ток динамической стойкости, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) | 
| 3,46  80 (вып.)
6,15≤203,6 (вып.)
|
| Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), кА2∙с | 
| 
0,21≤3969 (вып.)
|
Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке разъединитель данного типа.
Из [3] выберем и проверим отделитель ОДЗI – 110/1000 УХЛ1 -двухколонковый, с заземляющими ножами, для умеренного климата. С приводом ПРО – 1У1.
Таблица 15- Паcпортные данные выбранного отделителя
| Uн, кВ | Iн, кА | Iпр.ск, кА | Iтер, кА | tтер, c |
| 31,5 |
Таблица 16- Проверка выбранного отделителя
| Характеристика | Обозначение и формулы | Расчет |
| Номинальное напряжение, кВ |
| 110 = 110 (вып.) |
| Длительный максимальный ток, кА | 
| (вып.)
|
| Номинальный ток динамической стойкости, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) |
|
3,46 80 (вып.)
6,15≤203,6 (вып.)
|
| Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), кА2∙с |
|
0,21≤3969 (вып.)
|
Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке.
Выбор выключателей
Из [3] выберем и проверим выключатель BГТ - 110 – 40/2500У1 – элегазовый, трехполюсный, для умеренного климата.
Таблица 17- Паcпортные данные выбранного выключателя
| Uн, кВ | Iн, кА | Iотк.н, кА | вн, % | Iпр.ск, кА | iпр.ск, кА | Iтер, кА | tтер, c | tc.откл, с |
| 2,500 | 40,0 | 40,0 | 0,04 |
Таблица 18- Проверка выбранного выключателя
| Характеристика | Обозначение и формулы | Расчет |
| Номинальное напряжение,кВ |
| 110 = 110 (вып.) |
| Длительный максимальный ток,кА |
|  (вып.)
|
| Номинальный ток динамической стойкости,кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) | 
| 3,46 40,0 (вып.)
6,15 102 (вып.)
|
| Номинальный ток отключения,кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) | 
| 3,46 40,0 (вып.)
9,04 70,7 (вып.)
|
| Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость) , А2∙с | 
| 
0,21≤4800 (вып.)
|
Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке выключатель данного типа.
Выбор трансформаторов тока [3]
ТТ выбираются по номинальному току, напряжению и допустимой нагрузке вторичной цепи. Проверка трансформаторов тока осуществляется по динамической и термической стойкости.
При питании от системы требуется установка на ГПП как трансформаторов тока для счетчиков с классом точности 0,5, так и трансформаторов тока для питания цепей релейной защиты с классом 10Р.
Для первой цели предусмотрим установку 6 (по одному на фазу) трансформаторов тока марки ТФЗМ110Б с коэффициентом трансформации 200/5
Для второй встроенные в силовые трансформаторы марки ТВТ110-1-200/5
Условия:
Iр < Iном
iуд < iдин
ВК <ВК ДОП
Таблица 19- Выбор трансформаторов тока на 110 кВ
| Марка трансформатора тока | Ip, А | Iн, А | iуд, кА | iтер, кА | BК, кА2*м | ВК ДОП, кА2*м |
| ТФЗМ110Б | 15,121 | 1,699 | ||||
| ТВТ110-1-200/5 | 15,121 | 1,699 |
Выбор трансформаторов напряжения [3]
Для установки счетчиков также предусмотрим установку трансформаторов напряжения с классом точности 0,5 марки НАМИ-110-УХЛ1
Выбор аппаратов ГПП на стороне 10 кВ
- Выбор выключателей
Из [3] выберем и проверим КРУ серии К-104М, на основе вакуумного выключателя серии ВВ/TEL-10-20/1600 У2
Таблица 20- Паспортные данные выбранного КРУ
| Uн, кВ | Iн, А | Iотк.н, кА | вн, % | Iпр.ск, кА | iпр.ск, кА | Iтер, кА | tтер, c | tc.откл, с |
| 0,015 |
Таблица 21- Проверка выбранного КРУ
| Характеристика | Обозначение и формулы | Расчет |
| Номинальное напряжение, кВ |
| 10 = 10 (вып.) |
| Длительный максимальный ток, кА |
|  ≤ 1,6 (вып.)
|
| Номинальный ток динамической стойкости, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) |
| 11,06 ≤ 20 (вып.) 26,685 ≤ 51 (вып.) |
| Номинальный ток отключения, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) | 
| 11,06 20 (вып.)
15,64+9,53 ≤ 
25,17 43,8 (вып.)
|
| Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), кА2∙с |
|  ≤ 
124,16 ≤ 1200 (вып.)
|
Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке КРУ данного типа.
Данные ячейки КРУ установим в цепи низшего напряжения за силовыми трансформаторами (выключатели ввода).
Подберем ячейку КРУ К-104М и вакуумный выключатель к ней, для установки между секций шин. Предварительно ВВ/TEL-10-20/1000 У2
Таблица 22- Паспортные данные выбранного КРУ
| Uн, кВ | Iн, А | Iотк.н, кА | вн, % | Iпр.ск, кА | iпр.ск, кА | Iтер, кА | tтер, c | tc.откл, с |
| 0,015 |
Таблица 23- Проверка выбранного КРУ
| Характеристика | Обозначение и формулы | Расчет |
| Номинальное напряжение, кВ |
| 10 = 10 (вып.) |
| Длительный максимальный ток, кА | 
|  ≤ 1,0 (вып.)
|
| Номинальный ток динамической стойкости, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) |
| 11,06 ≤ 20 (вып.) 26,685 ≤ 51 (вып.) |
| Номинальный ток отключения, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) |
| 11,06 20 (вып.)
15,64+9,53 ≤
25,17 43,8 (вып.)
|
| Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), А2∙с |
| ≤
124,16 ≤ 1200 (вып.)
|
Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке КРУ данного типа.
Выбранную ячейку КРУ установим между секций (секционный выключатель).
Необходимо подобрать ячейку КРУ К-104М и вакуумный выключатель к ней, для установки на отходящие линии к потребителям.
Предварительно ВВ/TEL-10-20/630 У2
Таблица 24- Паспортные данные выбранного КРУ
| Uн, кВ | Iн, А | Iотк.н, кА | вн, % | Iпр.ск, кА | iпр.ск, кА | Iтер, кА | tтер, c | tc.откл, с |
| 0,015 |
Таблица 25- Проверка выбранного КРУ
| Характеристика | Обозначение и формулы | Расчет |
| Номинальное напряжение, кВ |
| 10 = 10 (вып.) |
| Длительный максимальный ток, кА |
|  ≤ 0,63 (вып.)
|
| Номинальный ток динамической стойкости, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) |
| 11,06 ≤ 20 (вып.) 26,685 ≤ 51 (вып.) |
| Номинальный ток отключения, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение) |
| 11,06 20 (вып.)
15,64+9,53 ≤
25,17 43,8 (вып.)
|
| Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), А2∙с |
| ≤
124,16 ≤ 1200 (вып.)
|
Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке КРУ данного типа.
Принимаем к установке на отходящих к потребителям линиях проверенную ячейку КРУ К-104М компонуемую выключателем ВВ/TEL-10-20/630 У2.
Конструкция данной ячейки предполагает установку трансформаторов тока с классом точности – 0,5, предназначенных для подключения приборов для учета электроэнергии. Произведем выбор и проверку трансформаторов тока в ячейку секционного выключателя и на отходящие линии, а также выберем приборы учета электроэнергии.
- Выбор трансформаторов тока.
Из [3] выберем и проверим трансформатор тока ТПЛК-10. Класс точности – 0,5, предназначенного для учета электроэнергии.
Таблица 26- Паспортные данные выбранного трансформатора тока.
| Uн, кВ | I1н, А | I2н, А | Kт | Iпр. ск., kA | Iтер, kA | tтер, c |
| 1000/5 | 74,5 | 70,8 |
Таблица 27- Проверка выбранного трансформатора тока
| Характеристика | Обозначение и формулы | Расчет |
| Номинальное напряжение, кВ | 
| 10 = 10 (вып.) |
| Номинальный ток, кА | 
| 1,0 ≥ 0,578 (вып.) |
| Динамическая стойкость, кА |
| 11,06 ≤ 74,5 (вып.) 26,685 ≤ 189,65 (вып.) |
| Термическая стойкость, кА2∙с |
| ≤ 
124,16 ≤ 15037,92 (вып.)
|
Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке трансформатор тока данного типа. Установим его в ячейку КРУ К-104М между секций.
Из [3] выберем и проверим трансформатор тока ТПЛК-10. Класс точности – 0,5, предназначенного для учета электроэнергии.
Таблица 28- Паспортные данные выбранного трансформатора тока.
| Uн, кВ | I1н, А | I2н, А | Kт | Iпр. ск., kA | Iтер, kA | tтер, c |
| 1500/5 | 74,5 | 70,8 |
Таблица 29- Проверка выбранного трансформатора тока
| Характеристика | Обозначение и формулы | Расчет |
| Номинальное напряжение, кВ |
| 10 = 10 (вып.) |
| Номинальный ток, кА |
| 1,5 ≥ 1,16 (вып.) |
| Динамическая стойкость, кА |
| 11,06 ≤ 74,5 (вып.) 26,685 ≤ 189,65 (вып.) |
| Термическая стойкость, А2∙с |
| ≤
124,16 ≤ 15037,92 (вып.)
|
Все условия выбора выполняются. Принимаем к установке трансформатор тока данного типа. Установим его в ячейку КРУ К-104М за силовыми трансформаторами.
ТТ выбираются по номинальному току, напряжению и допустимой нагрузке вторичной цепи. Проверка трансформаторов тока осуществляется по динамической и термической стойкости.
Условия: Iр < Iном; iуд < iдин ; ВК <ВК ДОП
Таблица 30- Выбор трансформаторов тока на 10 кВ
| ТТ для линии | Марка транс-ра тока | Ip, А | Iн, А | iуд, кА | iдин, кА | BК, кА2*м | ВК ДОП, кА2*м |
| РУ - ЦТП 1 | ТПЛК-10 | 44,49 | 6,146 | 74,5 | 484,9 | 1071.63 | |
| ГПП - ЦТП 2 | ТПЛК-10 | 97,99 | 20,26 | 74,5 | 484,9 | 1071.63 | |
| ГПП - ЦТП 3 | ТПЛК-10 | 398,31 | 25,21 | 74,5 | 484,9 | 1071.63 | |
| ГПП - ЦТП 4 | ТПЛК-10 | 454,95 | 25,44 | 74,5 | 484,9 | 1071.63 | |
| ГПП - ЦТП 5 | ТПЛК-10 | 398,25 | 25,95 | 74,5 | 484,9 | 1071.63 | |
| ГПП - ЦТП 6 | ТПЛК-10 | 74,48 | 20,83 | 74,5 | 484,9 | 1071.63 | |
| ГПП - РУ 1 | ТПЛК-10 | 449,58 | 25,73 | 74,5 | 484,9 | 1071.63 |
- Выбор трансформаторов собственных нужд
Таблица 31 - Расчет мощности ТСН.
| Вид потребителя | Мощность, кВт х кол-во |
| Подогрев шкафов КРУ | 1х27 |
| Освещение РУ | |
| Подогрев приводов разъединителей | 0,6х8 |
| Отопление, освещение, вентиляция ОПУ | |
| Суммарная нагрузка на 2 тр-ра | 119,8 |
- Выбор предохранителя для защиты ТСН.
Рабочий ток: Iр=6,42 А
Номинальный ток плавкой вставки определяется из условия Iпл.вст>Ip. Т.о. выбираем предохранитель ПКТ101-10-10-31,5УЗ. [3]
Нагрузка на один трансформатор Sнагр=Sсум×К0=119,8×0,7=83,86 кВА,
где К0 – коэффициент одновременности, принимаем 0,7.
Согласно таб. 3,3 [5] принимаем в качестве трансформатора ТСЗ-100/10У3.
Таблица 32 - Расчет мощности ТСН на РУ1.
| Вид потребителя | Мощность, кВт х кол-во |
| Подогрев шкафов КРУ | |
| Освещение РУ | |
| Подогрев приводов разъединителей, отделителей | 0,6х8 |
| Отопление, освещение, вентиляция ОПУ | |
| Суммарная нагрузка на 2 тр-ра | 85,8 |
Нагрузка на один трансформатор Sнагр=Sсум×К0=85,8×0,7=60,06 кВА, где К0 – коэффициент одновременности, принимаем 0,7.
Согласно таб. 3,3 [5] принимаем в качестве трансформатора ТСЗ-63/10У3.
- Выбор предохранителя для защиты ТСН на РУ9.
Рабочий ток: Iр=4,72 А
Номинальный ток плавкой вставки определяется из условия Iпл.вст>Ip. Т.о. выбираем предохранитель ПКТ101-10-10-31,5УЗ. [3]
- Выбор трансформаторов напряжения.
ТН выбирают по напряжению и вторичной нагрузке.
Для установки в КРУ выбираем НАМИ-10-95УХЛ2. [3]
- Выбор предохранителя для защиты трансформатора напряжения.
Выбор предохранителя для защиты ТН осуществляется по номинальному напряжению и марке ТН. Выбираем предохранитель для НАМИ-10-95УХЛ2 – ПКН001-10У3. [3]
Выбор коммутационного оборудования цеховых подстанций и РУ ЦП №1
Расстояние от РУ1 до данной ЦП составляет 94 метра, поэтому не предполагаем установку коммутационного оборудования
ЦП №2
Расстояние от ГПП до данной ЦП составляет 238 метров, поэтому предполагаем установку коммутационного оборудования - выключателей марки ВВ/TEL-10-12,5/630 У2
ЦП №3
Расстояние от ГПП до данной ЦП составляет 293 метров, поэтому предполагаем установку коммутационного оборудования - выключателей марки ВВ/TEL-10-20/630 У2
ЦП №4
Расстояние от ГПП до данной ЦП составляет 166 метров, поэтому не предполагаем установку коммутационного оборудования
ЦП №5
Расстояние от ГПП до данной ЦП составляет 150 метров, поэтому не предполагаем установку коммутационного оборудования
ЦП №6
Расстояние от ГПП до данной ЦП составляет 226 метров, поэтому предполагаем установку коммутационного оборудования - выключателей марки ВВ/TEL-10-12,5/630 У2
РУ1
От данного РУ питаются приемники первой категории для которых предусмотрена секционированная система шин поэтому применяем в качестве коммутационной аппаратуры ВВ/TEL-10-20/630 У2
Цепи оперативного тока получают питание от ТСЗ ГПП или других цехов.
Рассчитаем токовую отсечку для трансформаторов 10/0,4 кВ, где длинна кабельной линии больше 200 метров.
Рисунок 10 - Электрическая схема и схема замещения
- Выбор базисных величин
Sб = 63 МВА
Uб = 10,5кВ
- параметры системы
Ес = 1
- параметры одной цепи линии 110 кВ
- параметры трансформатора ГПП
=0,021+0,413j
- параметры трехобмоточного трансформатора
- параметры кабельной линии на 10 кВ
Рассчитаем параметры трансформаторов на 10/0,4 кВ:
- Мощность трансформатора 1000 кВА
- Мощность трансформатора 630 кВА
Расчет коротких замыканий
Точка К1
А
где 
- максимальное значение периодической составляющей тока КЗ на шинах НН, приведенного к стороне ВН.
А
где 
- ток двухфазного КЗ на выводах ВН трансформатора в минимальном режиме энергосистемы.
Токовая отсечка
Расчет первичного тока срабатывания
А
где 
- коэффициент отстройки
Расчет вторичного тока срабатывания
А
где 
- коэффициент трансформации ТТ:
Принимаем к установке трансформатор тока с 
Выбор тока уставки
Выбираем реле РСТ-11-32 с 
А. ( 30-120 А)
А
где n – целое число, определяемое положением переключателей
(принимаем 
)
Оценка чувствительности
(по ПУЭ 
2)
А
Чувствительность обеспечена.
Следовательно выключатель перед ЦТП2 не нужен.
Рассчитаем токовую отсечку для остальных ЦТП и расчеты сведем в таблицу 33.
Таблица 33 - Расчет коэффициента чуствительности.
| № ЦТП |  , А
|  , А
|  , А
|
|
| 60,67 | 4,15 | |||
| 2,2 | ||||
| 815,97 | 40,8 | 6,25 |
Следовательно чувствительность обеспечена, выключатели перед ЦТП не устанавливаем.
Выбор аппаратов защиты цеховых сетей.
Автоматические выключатели обладают рядом преимуществ: после срабатывания автоматический выключатель снова готов к работе, в то время как в предохранителе требуется замена калиброванной плавкой вставки, увеличивающая время простоя ЭП; более точные защитные характеристики; совмещение функций коммутации электрических цепей и их защиты; наличие в некоторых автоматических выключателях независимых расцепителей и др.
Номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя выбирают по длительному расчетному току линии [4, с.205, ф. 5.12]
Iт > Iдл.
Номинальный ток электромагнитного Iэл или комбинированного расцепителя автоматических выключателей выбирают также по длительному расчетному току линии [4, с.205, ф. 5.13]
Iэл ≥ Iдл.
Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср.эл проверяют по максимальному кратковременному току линии [4, с.205, ф. 5.14]
Iср.эл ≥ kIкр,
где k – коэффициент учитывающий неточность при определении Iкр при разбросе характеристик электромагнитных расцепителей автоматических выключателей, k = 1,25.
Iкр = Iп = 5· Iном.
Таблица 34 – Выбор автоматических выключателей.
| Участок сети | Номинальный ток, Iном, А | Тип автом. выкл. | Номинальный ток автом. выкл., Iном, А |
| ЦТП1−РП1 | 279,33 | ВА55-37 | |
| ЦТП1−РП6 | 323,88 | ВА55-37 | |
| ЦТП2−РП2 | 264,9 | ВА55-37 | |
| ЦТП3−РП3 | 411,58 | ВА55-39 | |
| ЦТП6−РП4 | 233,22 | ВА55-35 | |
| ЦТП6−РП5 | 415,96 | ВА55-39 |
10. Выбор защит и их согласование, схем автоматики, сигнализации и учета
Защита элементов схемы электроснабжения напряжением 110 и 10 кВ.
Кабельные сети напряжением 10 кВ защищаем устройствами релейной защиты от междуфазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.
От междуфазных замыканий выбираем максимальную токовую защиту (МТЗ) и выполняем ее в двухфазном исполнении и включаем ее в одни и те же фазы по всей сети одного напряжения с целью отключения двойных замыканий на землю только одного места повреждения.
Замыкание на землю одной фазы в сетях с изолированной нейтралью не является коротким замыканием. Поэтому выбираем защиту, действующую на сигнал и только когда это необходимо по требованиям безопасности, действующей на отключение.
Цеховые трансформаторы и трансформаторы ГПП имеют защиту от многофазных и однофазных замыканий в обмотках, от понижения уровня масла, от токов в обмотках, обусловленных перегрузкой. Кроме того, цеховые трансформаторы мощностью до 1000 кВА имеют токовую отсечку без выдержки времени или токовую защиту со ступенчатой характеристикой выдержки времени.
Защита элементов схемы электроснабжения напряжением 0,4 кВ.
В сетях 0,4 кВ защиту выполняем плавкими предохранителями и расцепителями автоматических выключателей.
Плавкие предохранители марки ПН2 предназначены для защиты электрических установок от токов КЗ и перегрузок.
Автоматические выключатели снабжают специальными устройствами релейной защиты, которые в зависимости от типа выключателя выполняют в виде токовой отсечки, МТЗ, двухступенчатой токовой отсечки. Марка выключателей ВА.
Выбор схем автоматики, сигнализации и учета.
В виду того, что предприятие имеет на ГПП два источника питания, работающих раздельно в нормальном режиме, на шинах ГПП устанавливается устройство АВР. Оно предназначено для осуществления быстрого автоматического переключения на резервное питание потребителей в случае пропадания питания на основном вводе. Также устанавливаем АВР и на РУ 1. АВР состоит из двух измерительных органов – по одному на каждый источник, логической части, содержащей органы выдержки времени, цепи однократности и запрета действий АВР и сигнальных реле.
В качестве измерительных органов используют реле типа РН54/160 и РН 53-60Д.
Эти реле срабатывают при симметричном снижении напряжения до значения, при котором не обеспечивается нормальная работа потребителей. В качестве реле времени используется реле типа РВ-132.
При напряжении 0,4 кВ устройства АВР устанавливаются на подстанциях, обеспечивающих питание потребителей первой категории. В системе 10 кВ выполнена неселективная сигнализация о замыкании на землю. Ввиду того, что на предприятии много подстанций без дежурного персонала предусмотрена предупреждающая и аварийная сигнализации, посылающие сигнал "Вызов".
На предприятии предусмотрены следующие измерительные приборы в сети электроснабжения:
- на вводах в ГПП счетчики активной и реактивной мощности необходимые для коммерческого расчета предприятия с системой электроснабжения ( устройство Меркурий 230)
- измерители тока (устройство И58М);
- измерители напряжения (напряжение измеряется на шинах низкого напряжения ГПП);
- измерители мощности (установлены в цепях компенсаторов реактивной мощности).