Электрооборудование и электрохозяйство строительного треста

Принимаем к установке трансформатор тока типа ТЛ-10-II-У3, его номинальные параметры сведены в табл. 15.

Таблица 15 Параметры трансформатор тока типа ТЛ-10-II-У3

Тип тр-ра тока	Uн, кВ	Iн, А	I2ном, А	класс точности	Z2р, Ом	Iдин, кА	Iтер/tтер, кА/с
ТЛ-10-II	10	3000	5	0,5	0,8	125	40/3

1. По номинальному напряжению:

.

2. По номинальному току:

;

.

3. По классу точности:

Для того чтобы погрешность трансформатора тока не превышала допустимую для выбранного класса точности, должно выполняться следующее условие:



или .(6.15)

Приборы, включённые во вторичную цепь трансформатора тока, приведены в табл.16.

Таблица 16 Приборы, включённые во вторичную цепь трансформатора тока

Наименование	Тип	Кол-во	Мощность фаз, Вт
			А	В	С
Амперметр	Э377	1	0,1	-	0,1
Ваттметр	Д365	1	0,5	-	0,5
Варметр	Д365	1	0,5	-	0,5
Счётчик электрической энергии	СЭТ 4ТМ-0,4	1	0,2	-	0,2

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому принимают:

,

где

Сопротивление приборов рассчитывается по формуле(6.15)

, (6.16)

где S_пр- суммарная мощность, потребляемая приборами.

При данном подключении приборов:



. (6.17)

Сопротивление контактов, т.к. количество приборов больше трёх, принимаем равнымR_к = 0,1 Ом.

Сопротивление проводов рассчитывается по их сечению и длине.

Расчетная длина провода при включении трансформатора тока в неполную звезду: , где l - расстояние от трансформатора до приборов.

При установке приборов в шкафах КРУ принимаем длину l= 5 м., тогда:

.(6.18)

Выбираем контрольный кабель с алюминиевыми жилами сечением 4 мм², тогда:

. (6.19)

Вторичная нагрузка трансформатора тока:

(6.20)

В данном случае выбранный трансформатор тока удовлетворяет условию проверки на допустимую нагрузку вторичной цепи:

;.



4. По электродинамической и термической стойкости:

;;

; .

Схема подключения приборов ко вторичным обмоткам трансформаторов тока приведена на рис.7.

Рисунок 7 -Схема подключения приборов к трансформаторам тока

Трансформаторы напряжения предназначены для питания катушек напряжения измерительных приборов и реле. Их устанавливают на каждой секции сборных шин. Предварительно принимаем к установке трансформатор напряжения марки НАМИ-10-95УХЛ 2 основные параметры которого сведены в табл.17.

Таблица 17Параметрытрансформатора напряжения марки НАМИ-10-95УХЛ 2

Тип трансформатора напряжения	U1ном, В	U2ном, В	класс точности	S2ном, ВА
НАМИ-10-95УХЛ 2	6000	100	0,5	200

Трансформаторы напряжения выбирают по:

- форме исполнения;

- номинальному напряжению;

- схеме конструкции и схеме соединения обмоток;

- классу точности;

- вторичной нагрузке.

По номинальному напряжению:

.

В выбранном классе точности номинальная мощность вторичной цепи равна S_{2 ном} =200 ВА. Расчётная мощность, согласно табл.17, принимает значение S_2р = 66 ВА.

;

Схема присоединения приборов по вторичной цепи трансформатора напряжения приведена на рис.8, а их перечень в табл.18.

Так как выполняется условие, S_2ном> S_2р, 200 ВА > 66 ВА, то работа трансформатора в заданном классе точности обеспечивается.

Таблица 18 Перечень присоединенных приборов ко вторичной цепи трансформатора напряжения

№, п/п	Наименование	Тип	Кол-во, шт.	Мощность, ВА	Число катушек, шт.	Полная мощность, ВА
1	Вольтметр	Э350	4	3	1	12
2	Ваттметр	Д365	1	1,5	1	1,5
3	Варметр	Д365	1	1,5	1	1,5
4	Частотомер	Ф5034	1	3	1	3
5	Счетчик электрической энергии	СЭТ 4ТМ-02	1	2	1	2



Рисунок 8-Схема подключения приборов к трансформатору напряжения

6.4 Выбор выключателей нагрузки, предохранителей и автоматических выключателей

В целях повышения надёжности, при подключении цеховых подстанций по магистральной схеме, применяются выключатели нагрузки с предохранителями. Выключатели нагрузки и предохранители выбирают по номинальному току и напряжению. Выберем выключатель нагрузки и предохранитель для трансформатора ТМ-1600/6.

Номинальный ток трансформатора ТМ-1600/6:

. (6.22)

Принимаем к установке выключатель нагрузки марки ВНР-10/400-10зУ3 и предохранитель марки ПКТ103-160-40У3.

Предварительно принимаем к установке автоматический трёхполюсный выключатель марки АВМ4Н с номинальным током 400 А.

Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям:

- по номинальному напряжению:

;;



- по номинальному току:

;;

- по отключающей способности:

; 20 кА >12,806 кА.

Выбранный автоматический выключатель проходит по всем условиям.

6.5 Проверка КЛЭП по условию термической стойкости

Определим минимальное сечение кабеля для отходящих линий от РУННППЭ, по условию термической стойкости:

, (6.23)

где С - тепловая функция (для кабелей 6 кВ с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией С = 85 А^.с²/мм²).

Все ранее выбранные кабели сечением менее 70 мм² по условию термической стойкости не проходят, заменяем их на кабели марки ААШВ сечением 70 мм².

Отдельно определим минимальное сечение кабеля для питания РП1, по условию термической стойкости, т.к. время релейной защиты больше:

. (6.24)



Ранее для питания РП1 был выбран кабель сечением 70 мм², по условию термической стойкости этот кабель не проходит, принимаем кабель марки ААШВ сечением 120 мм².

Определим минимальное сечение кабеля, по условию термической стойкости, для кабельных линий отходящих от РП1:

. (6.25)

Все ранее выбранные кабели сечением менее 50 мм² по условию термической стойкости не проходят, заменяем их на кабели марки ААШВ сечением 50 мм².



7 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

7.1 Дифференциальная защита трансформатора ТДН-16000/110

Для расчёта уставок релейной защиты трансформатора, необходимо определить максимальный и минимальный первичные токи, проходящие через защищаемый трансформатор при коротком замыкании между тремя фазами на шинах низкого напряжения. Исходная схема приведена на рис. 10.

Сопротивление системы в её максимальном режиме работы:. В минимальном режиме работы системы её сопротивление увеличивается на 30% и составит:

. (7.1)

Сопротивление линии составит:

; (7.2)

. (7.3)

Рисунок 9 -Исходная схема (а) и схема замещения (б)



При определении минимального первичного тока будем считать, что одна линия отключена.

Определим максимальное и минимальное сопротивление трансформатора по выражению:

. (7.4)

При; , напряжения, соответствующие крайним ответвлениям, равны: , .

Тогда:

; (7.5)

. (7.6)

Определим максимальный и минимальный первичные токи, проходящие через защищаемый трансформатор при коротком замыкании между тремя фазами на шинах 6 кВ:

(7.7)

(7.8)



7.1.1 Расчёт дифференциальной защиты с реле типа РНТ-565

Расчет производится в следующем порядке:

1. Определяется первичные токи на сторонах высшего и низшего напряжения защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности. По этим токам определяются соответствующие вторичные токи в плечах защиты, исходя из коэффициентов трансформации трансформаторов тока K_Iи коэффициентов схемы k_сх.

Расчеты приведены в табл.19.

Таблица 19 Расчёт дифференциальной защиты с реле типа РНТ-565

Наименование величины	Обозначение и метод определения	Числовое значение для стороны
		110 кВ	6 кВ
Первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий его номинальной мощности, А
Схема соединения трансформаторов тока	-	Д	У
Коэффициент трансформации трансформаторов тока	KI	150/5	3000/5
Вторичный ток в плечах защиты, соответствующий номинальной мощности защищаемого трансформатора, А

2. Определяется первичный расчётный ток небаланса без учёта составляющей при трёхфазном коротком замыкании на шинах 6 кВ:

,

где - составляющая, обусловленная погрешностью трансформаторов тока;

- составляющая, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора;

Составляющие тока небаланса определяются по следующим выражениям:

;

,

где - коэффициент, учитывающий переходной режим;

- коэффициент однотипности трансформаторов тока;

E = 0,1 - относительное значение полной погрешности трансформаторов тока;

- относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения;

. (7.9)

3. Определяется предварительно первичный ток срабатывания защиты:

- по условию от максимального тока небаланса без учёта составляющей тока небаланса :

;(7.10)

- по условию от броска намагничивающего тока:

. (7.11)



Расчётной для выбора тока срабатывания является отстройка от тока небаланса при внешнем КЗ.

4. Производится предварительная проверка чувствительности.

В данном случае расчётным по чувствительности является КЗ между двумя фазами на стороне 6 кВ в точке К2 в минимальном режиме работы питающей системы и при максимальном сопротивлении защищаемого трансформатора:

.(7.12)

Коэффициент чувствительности определяется по выражению:

< 2 . (7.13)

Так как коэффициент чувствительности получился меньше 2, то расчёт защиты с реле типа РНТ-565 можно не продолжать. В таких случаях рекомендуется применение реле типа ДЗТ-11.

7.1.2 Расчёт дифференциальной защиты с реле типа ДЗТ-11

Расчет производится в следующем порядке:

1. Определяется первичные токи на сторонах высшего и низшего напряжения защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности. По этим токам определяются соответствующие вторичные токи в плечах защиты, исходя из коэффициентов трансформации трансформаторов тока K_Iи коэффициентов схемы k_сх. Расчеты приведены в таблице 22.

2. Выбирается сторона, к трансформаторам тока которой наиболее целесообразно присоединить тормозную обмотку реле. Обмотку присоединяем к трансформаторам тока, установленным на стороне низкого напряжения 6 кВ. Схема включения реле в защите трансформатора приведена на рис. 10.

Рисунок 10 -Схема включения реле ДЗТ-11

3. Минимальный ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора:

, (7.14)

где k - коэффициент, используемый при отстройке защиты от броска намагничивающего тока при включении ненагруженного трансформатора под напряжение;

I_ном - номинальный ток трансформатора.

4. Определяются числа витков рабочей обмотки НТТ реле для основной стороны 35 кВ и для стороны 6 кВ, исходя из значения минимального тока срабатывания защиты:

Ток срабатывания реле на основной стороне:

. (7.15)

Число витков обмотки НТТ реле для основной стороны 110 кВ:

.(7.16)

Принимаем число витков _осн = _IIур = 14, что соответствует минимальному току срабатывания защиты:

. (7.17)

Число витков обмотки НТТ реле для стороны 6 кВ:

.(7.18)

Принимаем число витков _I = _Iур = 27.

5. Выбирается необходимое число витков тормозной обмотки НТТ реле. Для этого рассматриваются внешние короткие замыкания между тремя фазами в максимальном режиме работы системы: .

Исходя из полученного значения тока, определяется первичный ток небаланса по выражениям:

; (7.19)

;(7.20)

;(7.21)

, (7.22)

где k_пер - коэффициент, учитывающий переходный режим;

k_одн - коэффициент однотипности трансформаторов тока;

- относительное значение полной погрешности трансформаторов тока;

U - относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора;

k_тока - коэффициент токораспределения;

_{I расч} - расчётное число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны;

_I - принятое число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны;

k_ток - коэффициент токораспределения.

Число витков тормозной обмотки НТТ реле определяется по выражению:

, (7.23)



где и - соответственно первичный ток небаланса и первичный тормозной ток при коротком замыкании, расчетном для выбора числа витков тормозной обмотки НТТ реле;

_раб - число витков рабочей обмотки НТТ реле на стороне, к которой присоединена тормозная обмотка;

k_о - коэффициент отстройки, учитывающий ошибку реле и необходимый запас;

tg = 0,75 - исходя из заводской характеристики срабатывания реле.

Принимается ближайшее большее число витков тормозной обмотки:
_т = 7.

6. Определяется чувствительность защиты при металлических коротких замыканиях в защищаемой зоне, когда торможение отсутствует. Рассматривается короткое замыкание между двумя фазами на стороне низшего напряжения трансформатора в минимальном режиме работы системы:

Первичный ток в защите при рассматриваемом коротком замыкании:

. (7.24)

Коэффициент чувствительности определяется по выражению:

.(7.25)

7. Определяется чувствительность защиты при коротком замыкании защищаемой зоне, когда имеется торможение. Рассматривается короткое замыкание между двумя фазами на выводах низшего напряжения трансформатора в минимальном режиме работы системы.

Первичный ток в защите при рассматриваемом коротком замыкании:

. (7.26)

Вторичный ток, подводимый к рабочей обмотке НТТ реле:

. (7.27)

Вторичный ток подводимый к тормозной обмотке:

. (7.28)

Определяется рабочая МДС F_раб и тормозная МДСF_торм НТТ реле по выражениям:

; (7.29)

.(7.30)

По характеристике срабатывания реле, соответствующей максимальному торможению, графически определяется рабочая МДС срабатывания реле F_раб.ср. Для рассматриваемых условий F_раб = 415,52 А,F_торм = 114,45 А - по характеристике, соответствующей максимальному торможению, F_раб.ср. = 144 А.



Определяется коэффициент чувствительности защиты при рассматриваемом коротком замыкании с торможением:

> 2 . (7.31)

Учитывая, что по ПУЭ - должен быть примерно 2, а в данном случае получается несколько больше, принимаем что дифференциальная защита отвечает предъявляемым требованиям по коэффициенту чувствительности.



Заключение

В результате расчётов в выпускной квалификационной работе «Электрооборудование и электрохозяйство строительного треста» были приняты следующие технические решения:

1.Выбрана линия питания завода от системы со следующими параметрами:

- тип и сечение провода - АС-70/11;

- напряжение питания - 110 кВ.

2.Выбрано место установки ППЭ, исходя из условия минимальных затрат на сооружение и эксплуатацию системы электроснабжения.

3.Выбраны трансформаторы на пункте приема электроэнергии:

ТДН-16000/110 (S_ном=16МВА; U_вн=115 кВ; U_нн=11 кВ.

4.Выбрано напряжение распределения по заводу 6 кВ.

5.Выбраны цеховые трансформаторные подстанции.

6.Выбрана коммутационная аппаратура на стороне 6кВ, 0,4 кВ.

7.Рассчитаны следующие виды релейных защит и их параметры:

Дифференциальная токовая защита на основе реле ДЗТ-11:

- ток срабатывания защиты - 120,6 А;

- коэффициент чувствительности - 4,32.

Максимальная токовая защита с пуском по напряжению:

- ток срабатывания защиты трансформатора Т1 - 123,72 А;

- коэффициент чувствительности основной зоны - 6,96 А;

- коэффициент чувствительности резервной зоны - 2,89;

- ток срабатывания реле защиты трансформатора Т1 - 11,1 А;

- время срабатывания для первой ступени - 2,4 с;

- время срабатывания для второй ступени - 2,7 с.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Агапов В.Г. Сборник задач и упражнений по электрической части электростанций и подстанций - М.: Изд-во МЭИ, 1996. - 146с.

2.Алиев И.И. Электротехнический справочник. Том 3. - М.: РадиоСофт, 2009. - 560с.

3.Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: учебник для вузов. - М.: Высш. шк., 2006. -- 639 с.

4.Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. - М.: Высш. шк., 2007. - 701 с.

5.Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. - М.: «Недра», 2008. - 272 с.

6.ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки. - М.: Госкомитет по стандартам.

7.Грунин В.К, Диев С.Г. Расчет электрических нагрузок, выбор главных схем и оборудования промышленных предприятий: учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. - 104 с.

8.Калашников С.Г. Электричество: учеб. пособие. - М.: Физматлит, 2008. - 624 с.

9.Киреева Э.А.Полный справочник по электрооборудованию и электротехнике (с примерами расчетов) - М.: КноРус, 2012. - 864 с.

10.Ковалев Ю.З., Кузнецов Е.М. Электрооборудование промышленности: учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. - 106 с.

11.Кудрин Б.И. Электроснабжение и электрооборудование промышленных предприятий: учеб. пособие для ВУЗов.- М.: КноРус, 2011. -368 с.

12.МатвеевА.Н. Электричество и магнетизм: учеб. пособие. - М.: Лань, 2010. - 464 с.

13.Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы. - М.: Энергоатомиздат, 2009. - 608 с.

14.Овчаренко Н.И. Автоматика энергосистем. - М.: Изд-во МЭИ, 2009. - 480 с.

15.Правила устройства электроустановок. -М., Изд-во КноРус, 2013. - 245 с.

16.Руководство по эксплуатации вакуумных выключателей серии ВР6 и ВР6В. -Киев: ОАО «РЗВА» Украина, - 47с.

17.Справочник электрика / Под ред. Э.И. Киреевой Э.А. и С.А. Цесарука. - М.:Колос, 2007. - 464с.

18.Файзулова Б.Г. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500кВ, схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1985. -256 с.

19.Федоров А.А., Старкова Л.Е: учеб. пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.

20.Федоров А.А, Каменев В.В Основы электроснабжения промышленных предприятий, 1984. - 472 с.

21.Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению - М.: Форум, 2011. - 136 с.

Размещено на Allbest.ru