Расчет защиты линии Л2 аналогичен с расчетом защиты Л1. В этой линии нет крупных электродвигателей, поэтому для защит, установленных на вводе внутренних сетей, определяющим условием будет условие их отстройки от токов нагрузки.

12.2.1 Выбор автоматического выключателя на потребителе (AB1).

Активная мощность потребителя с наибольшей мощностью 50 кВт

Реактивная мощность потребителя с наибольшей мощностью 45 кВАр

Максимальный ток в линии 122 А

Для защиты принимаем АВ1 серии ВА 57-35-34 c параметрами:

U AB = 660 B ≥ U=380 B

I AB = 250 A ≥ I= 102,3 A

IAB = 125 A ≥ 1,2 ∙ I= 1,2 ∙ 102,3 = 122,8 A

IAB= 1250 A

где I=== 102,3 A

12.2.2 Выбор автоматического выключателя, установленного на подстанции в Л2 (АВ)

Выбираем выключатель серии A37-16Б по параметрам сети:

U AB = 660 B ≥ U =380 B

I AB=160 A ≥ I= 122 A

По условию селективности:

I = 122 А < IAB = 160 A > IAB = 125 A

IAB= 1600 A > IAB= 1250 A

12.2.3 Оценка чувствительности защиты Л2

Ток однофазного КЗ в конце линии 0,38 кВ 394 А

Ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП 1 2825 А

К=== 2,46 < К =3

К== = 1,77 > К=1,2

Так как К < 3, то применяем приставку к автоматическому выключателю АВ типа ЗТ-0,4.

12.2.4 Расчет защиты на ЗТ-0,4

Приставка действует как независимый расцепитель и имеет защиту от междуфазного тока КЗ и защиту от однофазного тока КЗ.

Защита от междуфазного тока КЗ настраивается от нагрузки Л2. Ток срабатывания находится по формуле:

I ≥ К∙К∙I=1,2 ∙ 1,25 ∙ 122 = 183A (12.8)

где К – коэффициент надежности К = 1,2;

К - коэффициент, учитывающий увеличение нагрузочного тока К = 1,25.

Уставка тока срабатывания ЗТ– 0,4:

I= 250 A >I = 183 А (12.9)

Оценка чувствительности определяется по минимальному двухфазному току КЗ:

K=== 3,4 > K=1,5 (12.10)

Защита чувствительна к междуфазным токам КЗ.

Расчет однофазного тока начинается с определения тока несимметрии;

I= К ∙ I= 0,3 ∙ 122 = 36,6 A, (12.11)

где К – коэффициент несимметрии, принимаем равным 0,3.

Ток срабатывания защиты I от однофазного тока КЗ;

I = К∙ I= 1,2 ∙ 36,6 = 43,9 A, (12.12)

где К – коэффициент надежности, равный 1,2.

Выбираем уставку тока срабатывания I = 80 A. Определяем чувствительность этой защиты:

K===4,5 > K=1,5 (12.13)

Окончательно для защиты Л2 устанавливаем выключатель серии А 37-16Б

I = 160 A, I = 1600 A,

снабженного приставкой ЗТ-0,4, имеющей:

I= 250 A, I = 80 A.

Таким образом автоматический выключатель серии А37-16Б защищает линию Л2 с достаточной степенью чувствительности и селективности.

12.3 ЗАЩИТА ЛИНИЙ 0,38 кВ (Л3)

Расчет защиты линии Л3 аналогичен с расчетом защиты Л1. В этой линии нет крупных электродвигателей, поэтому для защит, установленных на вводе внутренних сетей, определяющим условием будет условие их отстройки от токов нагрузки.

12.3.1 Выбор автоматического выключателя на потребителе (AB1)

Активная мощность потребителя с наибольшей мощностью 30,8 кВт.

Реактивная мощность потребителя с наибольшей мощностью 24,6 кВАр.

Максимальный ток в линии 96 А.

Для защиты принимаем АВ1 серии ВА 57-31-34 c параметрами:

U AB = 660 B ≥ U=380 B

I AB = 100 A ≥ I= 60 A

IAB = 80 A ≥ 1,2 ∙ I= 72 A

IAB= 400 A

I=== 60 A

12.3.2 Выбор автоматического выключателя, установленного на подстанции в Л3 (АВ)

Выбираем выключатель серии А37-16Б по параметрам сети:

U AB = 660 B ≥ U =380 B

I AB=160 A ≥ I= 96 A

По условию селективности:

I = 96 А < IAB = 100 A > IAB = 80 A

IAB= 630 A > IAB= 400 A

12.3.3 Оценка чувствительности защиты Л3

Ток однофазного КЗ в конце линии 0,38 кВ 574 А

Ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП 1 2825 А

К=== 5,74 < К =3

К== = 4,48 > Кч доп=1,2

Таким образом автоматический выключатель серии A37-16Б защищает линию Л2 с достаточной степенью чувствительности и селективности.

12.4 Защита трансформатора 10/0,4 кВ

Трансформаторы защищаются плавкими предохранителями типа ПКТ-10.

Основные условия выбора плавких предохранителей:

U ≥ U

I ≥ I (12.14)

I ~ 2 I

Рекомендуется значения токов плавких вставок, I выбирать в зависимости от мощности трансформатора по таблице 12.1 [2].

Таблица 12.1 – Токи плавких вставок трансформаторов

Предварительно выбираем номинальный ток плавкой вставки 32 А. Окончательное значение принимается после построения графика согласования защит.

На стойкость в режиме короткого замыкания силовой трансформатор, защищенный предохранителем, не проверяется [8].

12.5 Защита ВЛ 10 кВ

Линии напряжением 10 кВ защищаются от токов КЗ с помощью максимальной токовой защиты (МТЗ) и токовой отсечки (ТО) с действием на отключение, и выполняются также на реле типа РТВ и РТМ.

12.5.1 Расчет МТЗ, выполненном на РТВ

12.5.1.1 Ток срабатывания защиты определяется по двум условиям:

1) При отстройке от рабочего максимального тока.

I`= == 85,1 А, (12.15)

где К - коэффициент надежности, К= 1.3,

К - коэффициент возврата, К= 0,65,

К - коэффициент запаса, К= 1,1

2) По условию селективности с более удаленной от источника питания защитой, которая выбирается по самому мощному трансформатору 10/0,4 кВ, подключенному к линии (250 кВА).

I`` = 150 A (12.16)

Большее значение принимается за расчетное I = 150,0 А.

12.5.1.2 Ток срабатывания реле

I= = = 5 А              (12.17)

где К - коэффициент схемы соединения трансформаторов тока и реле, для схем с неполной звездой, в основном применяемых для защиты линий 10 кВ, К= 1;

К - коэффициент трансформации трансформатора тока К= 30.

12.5.1.3 Определяем уставку тока на реле.

I ≥ I = 5 A (12.18)

Принимаем I = 5,6 A

12.5.1.4 Определяем действительный ток срабатывания защиты.

I== = 168A (12.19)

12.5.1.5 Проверяем чувствительность защиты.

К===4,1>К=1,5 (12.20)

12.5.2 Расчет токовой отсечки на РТМ.

12.5.2.1 Ток срабатывания токовой отсечки выбирается по двум условиям:

1) При отстройке от тока КЗ у ближайшей потребительской подстанции.

I`=К ∙ I = 1,5 ∙ 2676 = 4015 A, (12.21)

где К = 1,5 для реле РТМ.

2) При отстройке от броска тока намагничивания трансформаторов 10/0.4 кВ, подключенных к линии, при их включении под напряжение. (сумма мощностей трансформаторов 1003 кВА)

I``=5·=5∙=289.9 A (12.22)

I = 4015 А - принимаем за расчетное.

12.5.2.2 Определяем ток срабатывания реле отсечки

I== = 133,8 A (12.23)

12.5.2.3 Определяем уставку тока на реле.

I > I (12.24)

150 A > 133,8 A

Принимаем I = 150 A.

12.5.2.4 Определяем действительный ток срабатывания защиты.

I===4500A (12.25)

12.5.2.5 Чувствительность защиты

К=== 1,8 > К = 1,2 (12.26)

13. СОГЛАСОВАНИЕ ЗАЩИТ

Действие максимальных токовых защит должно быть согласовано по времени, чтобы поврежденный элемент электропередачи отключался ближайшей к нему защитой.

13.1 Строится токовременная характеристика защиты линии Л1

Согласование защит обычно выполняется на графике (карте селективности), на котором все токовременные характеристики защит строятся при одном напряжении (в примере 0,38 кВ) в пределах от тока срабатывания защиты до тока КЗ в месте установки защиты.

На графике (рисунок 13.2) строятся характеристики защит линий 0,38 кВ, затем трансформатора 10/0,4 кВ и ВЛ 10 кВ.

Схема электропередачи с указанием всех защит и их параметров, токов КЗ, необходимых при согласовании представлена на рисунке 13.1.

Защита выполнена на автоматическом выключателе А37-16Б с тепловым и электромагнитным расцепителями. Токовременная характеристика [9] заносится в таблицу 13.1.

Параметры АВ:

I = 160 А,

I = 100 А,

I= 1600 А

Таблица 13.1 – Токовременная характеристика защиты линии Л1

13.2 Строится токовременная характеристика защиты линии Л2

Защита выполнена на автоматическом выключателе A37-16Б с приставкой типа ЗТ- 0.4. Токовременная характеристика [9] заносится в таблицу 13.2.

Параметры АВ:

I = 160 А,

I = 160 А,

I= 1600 А

Приставка ЗТ-0,4

I = 250 А

t = 0,3 с

Таблица 13.2 – Токовременная характеристика защиты линии Л2

13.3 Строится токовременная характеристика защиты Л3

Защита выполнена на автоматическом выключателе А37-16Б с тепловым и электромагнитным расцепителями. Токовременная характеристика [8] заносится в табл. 13.3.

Параметры АВ:

I = 160 А,

I = 100 А,

I= 630 А

Таблица 13.3 – Токовременная характеристика защиты линии Л3

13.4 Строится токовременная характеристике защиты трансформатора ТМ-10/0,4 кВ

Значение токов плавкой вставки (в примере I=16А) пересчитываются на напряжение 0,4 кВ.

Таблица 13.4 - Токовременная характеристике защиты трансформатора ТМ-10/0,4 кВ.

13.5 Строится токовременная характеристика защиты ВЛ-10 кВ. В примере МТЗ и ТО выполнены на встроенных в привод реле РТВ и РТМ

13.5.1 Определяется ток согласования защиты; за ток согласования принимается ток трехфазного короткого замыкания за предохранителем ближайшего ТП-10/0,4 кВ (ТП-1).

I= I = 2676 А (13.1)

13.5.2 Определяется кратность согласования

К===15,9 (13.2)

13.5.3 Определяется расчетное время срабатывания МТЗ при токе согласования

t= t + Δt = 0,01 + 1 ~ 1с, (13.3)

где t - время перегорания плавкой вставки при токе согласования; dt - ступень селективности. Для реле РТВ минимальная уставка по времени Δt=1 с.

13.5.4 По К и t определяется контрольная точка, лежащая на временной характеристики реле РТВ.

По найденной характеристике находится уставка времени срабатывания реле. t = 1 с.

13.5.5 Переносится найденная характеристика реле на график согласования защит до тока срабатывания ТО, предварительно заполнив таблицу 13.5.

Таблица 13.5 - Токовременная характеристика защиты ВЛ-10 кВ

После построения характеристики необходимо убедиться в том, что в зоне совместного действия МТЗ линии 10 кВ и плавкой вставки предохранителя ПК-10-20 соблюдалось условие селективности.

Характеристики защит представлены на рисунке 13.2.

Рисунок 13.2 – График согласования защит

14. ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

Атмосферные перенапряжения в грозовой сезон служат причиной аварийных отключений. Защита включает в себя следующие мероприятия:

14.1 Применение деревянных опор на ВЛ-0,4 кВ или на вЛ-10 кВ. При этом минимальное расстояние между крюками или штырями изоляторов отдельных фазовых проводов должна быть для ВЛ-0,4 кВ - не менее 0,5 м, для ВЛ-10 кВ – не менее 1 м

14.2 Использование на выключателе головного участка ВЛ-10 кВ автоматического повторного включения (АПВ).

14.3 Установка защитных искровых промежутков с сопротивлением заземления не более 15 Ом на опорах в местах пересечений линий электропередач.

14.4 На ВЛ-0,4 кВ с железобетонными опорами крюки, штыри изоляторов фазных проводов и арматуру соединяют с заземлением, сопротивление которого не должно превышать 50 Ом (заземление части опоры, входящей в землю). На ВЛ-0,4 кВ с деревянными опорами заземление делается крюков и штырей изоляторов с сопротивлением не более 30 Ом. Заземление выполняется на конечных опорах линии и на опорах с ответвлением в общественные помещения (школы, ясли, больницы и др.)

14.5 Для защиты силовых трансформаторов (КТП) от волн перенапряжения применяют вентильные разрядники типа РВО-10 со стороны высшего напряжения и типа РВН-0,5 со стороны низшего. Можно для этих целей использовать(вместо разрядников) ограничители перенапряжений ОПН-10, ОПН-0,4. Для защиты разомкнутого разъединителя КТП устанавливают трубчатый разрядник типа РТВ-10.

14.6 Если КТП включена через кабельную вставку, то на вводе в кабельную вставку устанавливается трубчатый разрядник.

14.7 Вся грозозащитная аппаратура п/ст подключается к контуру заземления, сопротивление которого 4 Ом.

15. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Обеспечение надежности электроснабжения потребителей является второй наиболее важной проблемой (после обеспечения необходимого качества электроэнергии), стоящей при проектировании схемы электроустановки. Надежность схем электроснабжения является категорией технико-экономической, так как перерывы в электроснабжении наносят значительный материальный ущерб. В зависимости от величины удельного ущерба все сельские потребители разделяются на три категории. В данном проекте предусматривается независимое сетевое резервирование потребителей 1 категории от государственной электросистемы только на подстанции ТП8. При разработке электрической схемы этой подстанции необходимо проектировать двухстороннее автоматическое включение резерва (АВР) со стороны низкого напряжения на контакторах переменного тока [10]. Потребители первой и второй категории на ТП8 должны иметь автономные источники питания, независимые от сетевого резерва. Выбор количества агрегатов автономного источника и их мощность производится по расчетной нагрузке электроприемников в соответствии с таблицей 15.1. Потребители остальных ТП имеют третью или вторую категорию по надежности. Местному резервированию от ДЭС подлежат лишь потребители первой и второй категории по надежности электроснабжения на ТП1.

Таблица 15.1 - Нагрузка электроприемников сельхозпредприятий, подлежащая резервированию от автономных источников

16. ТЕХНИКО–ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Таблица 16.1 - Спецификация на основное оборудование

Таблица 16.2 - Капитальные затраты на сооружение ЛЭП

Определяются ежегодные издержки на электропередачу

И = И + И + И (16.1)

И= (16.2)

где К, К , К, К - капитальные вложения в ячейку, линию 10 кВ, ТП10/0,4 кВ и линию 0,38 кВ; Р, Р, Р, Р – нормы амортизационных отчислений впроцентах на восстановление и капитальный ремонт таблица 16.3[2].

И = = 2,36 тыс. руб

И= (β · ΔW) + (β · ΔW) + (β · ΔW), тыс.руб (16.3)

где ΔW, ΔW, ΔW- потери энергии в линии 10кВ, ТП10/0,4 кВ, 0,38 кВ; β, β, Β, - стоимость 1 кВт · ч потерь электроэнергии таблица 16.4[2].

И = 23,1 · 26842 + 40,3 · 53683 + 13,5 · 17894 = 3,025 тыс. руб

Издержки на эксплуатацию:

И=28·(1,7·26,4+3,5·2+4·7+6,8·1+9·9+16,3·11)=9,06тыс.руб (16.4)

Годовые издержки:

И=И+И+И=2,36+3,025+9,057=14,446тыс.руб (16.5)

β=== 0,80 коп/кВт·ч (16.6)

β = β + β = 2,33 + 0,80 = 3,13 коп/кВт · ч

17. ЗАЩИТА ЛИНИЙ Л1, Л2, Л3 ПЛАВКИМИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ

При коротком замыкании или незначительной перегрузке электрическая проводка должна быть автоматически отключена, в противном случае может воспламениться изоляция проводов, что приведет к пожару. Для автоматического отключения проводки при превышении установленных значений силы тока предназначены аппараты защиты. В сельском хозяйстве для этой цели часто применяют плавкие предохранители, устройство которых чрезвычайно просто. В фарфоровом корпусе помещены проводники небольшого сечения – плавкие вставки, включаемые последовательно в каждый фазный провод линии. Если ток линии возрастает сверх допустимого, то плавкая вставка перегорит, отключив цепь раньше, чем температура защищаемых ею проводов станет недопустимо высокой.

Предохранители с плавкой вставкой – простейшие коммутационные аппараты, предназначенные для защиты цепей от коротких замыканий и перегрузок. Их широко применяют в электрических сетях напряжением 0,38/0,22…110 кВ. В защищаемую цепь предохранитель включается последовательно. Он представляет собой ее ослабленный участок, где она разрывается. Основные элементы предохранителя: корпус, плавкая вставка, контактная часть, дугогасительные устройство и среда.

К предохранителю предъявляют следующие требования:

- должен длительно выдерживать номинальный ток и не перегорать при кратковременных перегрузках;

- надежно и быстро отключать предельный ток, на который рассчитан;

- работать селективно (при последовательно установленных нескольких предохранителях должен перегорать только ближайший к месту аварии).

При защите проводов и кабелей плавкими предохранителями расчет электрической сети начинают с выбора плавкой вставки. Его выбирают по следующим правилам.

ПРАВИЛО 1. Ток плавкой вставки должен быть больше рабочего тока нагрузки или равняться ему, т.е.

Iв ≥ Iр.

ПРАВИЛО 2. Ток плавкой вставки проверяют на максимальный ток нагрузки:

Iв ≥ Imax/α.

Определив номинальный ток плавкой вставки, выбирают соответствующее ему сечение провода в зависимости от того, будет он защищен плавкой вставкой только от коротких замыканий или также от перегрузок. Необходимо выбрать такое сечение, чтобы было соблюдено следующее соотношение:

Iдоп ≥ 1,25Iв,

где Iдоп – допустимый ток провода.

Для случаев, при которых необходимо защищать провода только от коротких замыканий,

Iдоп ≥ 0,33Iв,

После того как провод выбран, его проверяют на длительный рабочий ток установки:

Iдоп ≥ Iр.

В сельских сетях напряжением 0,38 кВ применяют предохранители ПР-2, ПН-2 и НПН-2. Предохранители ПР-2 изготовляют на номинальные напряжения 220 и 500 В и токи 15…1000А. В обозначении ПР указано, что предохранители разборные с закрытыми патронами без наполнителя. Патрон выполнен из толстостенной фибровой трубки 1 (см. графическую часть), на которую плотно насажены латунные втулки 3, предотвращающие разрыв трубки. На втулки навинчены колпачки 4, закрепляющие плавкую вставку 2, присоединенную к ножкам 6. Сверху надета шайба 5 с пазом для ножей.

Патрон вставляют в неподвижные контактные стойки, укрепленные на изоляционной плите. Контактное нажатие обеспечивается кольцевой или пластинчатой пружиной.

Плавкие вставки изготовляют из цинка в виде пластин с вырезами. На узких местах вставки выделяется больше теплоты, чем на широких. При коротком замыкании вставка перегорает в нескольких или во всех узких местах, а широкие участки не успевают плавиться. Когда вставка перегорает в узких местах, широкие части вставки падают в нижнюю часть, не плавясь.

При перегорании вставки и возникновении дуги фибровая трубка выделяет газы, преимущественно водород и диоксид углерода (углекислый газ). Давление внутри закрытой трубки возрастает, и благодаря деионизации дуги газами высокого давления она гаснет. Предохранители ПР-2 относятся к токоограничивающим, так как при интенсивной деионизации дуги сопротивление дугового промежутка быстро возрастает, ток к. з. в цепи уменьшается и прерывается до момента достижения максимального значения.

При перегрузках процесс перегорания происходит медленнее. Теплота, выделяющаяся в узких местах, передается в широкие части вставки, и вставка перегорает в местах перехода от суженного к широкому месту.

Достоинство предохранителей ПР-2 состоит в простоте замены перегоревшей вставки, недостаток – в больших размерах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом пректе спроектирована схема электроснабжения населенного пункта по сетям напряжением 10 и 0,38 кВ от головной понизительной подстанции (ГПП) напряжением 110/10 кВ (35/10 кВ).

В населенном пункте спроектировано 8 трансформаторных подстанций (ТП) напряжением 10/0,4 кВ. Для ТП 1 определены электрические нагрузки линий напряжением 0,38 кВ, питающих потребителей II и III категорий по надежности, и на шипах 0,4 самой ТП.

Для ТП 8 определены только электрические нагрузки подстанции, питающей ответственные потребители. На этих ТП выбраны конденсаторные батареи для повышения коэффициента мощности (cosφ), а затем по экономическим интервалам нагрузок выбраны номинальные мощности силовых трансформаторов для всех восьми ТП. В линии 10 кВ рассчитаны по участкам электрических нагрузкок и выбраны сечения проводов. По таблице отклонений напряжения определяется положения регуляторов ПБВ на трансформаторах 10/0,4 кВ, и допустимая потеря напряжения в линиях 0,38 кВ, подключенных к ТП 1. Выбраны сечения проводов линий 0,38 кВ по интервалам экономических нагрузок и допустимой потере напряжения. Окончательное сечение проводов линии Л1 принимается после проверки на успешный запуск крупного асинхронного электродвигателя. Рассчитаны токи короткого замыкания, необходимые для проверки защит электроустановок и выбора оборудования. Линии 0,38 кВ защищаются автоматически воздушными выключателями и дополняются приставками ЗТ-0,4 или ЗТК-0,4. Трансформатор ТП-1 защищается плавкими предохранителями. Защита ВЛ 10 кВ (максимально-токовая и токовая отсечка) выполняется на встроенных в привод реле (прямого действия) РТВ и РТМ, реже на реле косвенного действия. Все защиты электропередачи согласуются между собой; для этого построен график согласования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методические указания по расчету нагрузок в сетях 0,38-10 кВ сельскохозяйственного назначения. /Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства (РУМ).-М.: Сельэнергопроект, 1981.-101с.

2. Методическое указание к дипломному проектированию: Оценка экономической эффективности инженерных разработок. - Челябинск. ЧГАУ, 1994. - 56 с.

3. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. -М.: Агропромиздат, 1990.-496 с.

4. Мякинин Е.Г. Методические указания по теме 'Компенсация реактивной мощности в сельских электрических сетях. -Челябинск.: РИО ЧГАУ, 1991. -22 с.

5. Методические указания по выбору установленной мощности силовых трансформаторов на одно и двух трансформаторных подстанциях в электрических сетях с/х назначения. (РУМ). -М.: сельэнергопроект, 1987, август.-32 с.

6. Методические указания по обеспечению при проектировании нормативных уровней надежности электроснабжения с/х потребителей (РУМ). - М.: Сельэнергопроект, 1986, -32 с.

7. Будзко И.А., Левин М.С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов.- М.: Агропромиздат, 1985.-320 с.

8. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). -М.: Энергоатомиздат, 1986. -640 с.

9. Руководство по выбору и расчету защит электрических сетей напряжением до 1000 В от аварийных токов. -Челябинск, 1983.

Размещено на

Страницы: 1, 2, 3