76,48 А<165 А

Минимальное сечение по термической стойкости S_мин, мм² (2.65)

Проверка шин на термическую стойкость (2.64)

16,9 мм2<45 мм2

Проверка шин на электродинамическую прочность:

Частота собственных колебаний для алюминиевых шин f₀, Гц

где l - длина пролета между опорными изоляторами; l=1,4м;

j - момент инерции поперечного сечения, см⁴

S - поперечное сечение шины, см².

Момент инерции для однополосных шин, лежащих плашмя j, см⁴



где b - толщина шины, см

h - ширина шины, см

Так как f₀>200 Гц производится проверка шин на электродинамическую стойкость в предложении, что шины и изоляторы являются статической системой с нагрузкой, равной максимальной электродинамической силе, возникающей при КЗ.

Механический расчет однополосных шин:

Наибольшее усилие при трехфазном КЗ F_расч, кГс (2.66); расстояние между фазами а=80 см

Момент сопротивления для шин, лежащих плашмя W, см³

Напряжение в материале шины у_расч, кГ/см²

Проверка на механическую прочность

10,2 кГ/см²<900 кГ/см²

Все условия проверки выполняются, следовательно, шины принимаются к исполнению.

2.4.11 Выбор изоляторов

В распределительных устройствах шины крепятся на опорных, проходных и подвесных изоляторах. Жёсткие шины крепятся на опорных изоляторах, выбор которых производится по следующим условиям:

по номинальному напряжению

по допустимой нагрузке

F_расч?F_доп

где Fрасч - сила, действующая на изолятор, Н

Fдоп - допустимая нагрузка на головку изолятора, Н

F_доп=0,6•F_разр

где Fразр - разрушающая нагрузка на изгиб, Н

Расчетная сила, действующая на изолятор Fрасч, Н

Выбор опорных изоляторов для шин 110 кВ:

Расчетная сила, действующая на изолятор Fрасч, Н

В качестве опорных изоляторов на стороне ВН выбираем изолятор марки ИО-35-3,75У3 из полимерной кремнийорганической резины. Технические данные изолятора ИО-35-3,75У3: Uном=35 кВ; Fразр=3750 Н.

Условие выбора по допустимой нагрузке

2,4 Н< 0,6Ч3750 Н

2,4 Н<2250 Н

Все условия проверки выполняются, следовательно, данные изоляторы принимаются к исполнению.

Выбор опорных изоляторов для шин на стороне 10 кВ:

Расчетная сила, действующая на изолятор Fрасч, Н

Выбираем изоляторы ИО-10-3,75IIУЗ с Uном=10 кВ; Uмакс=12 кВ Fразр=3750 Н.

Условие выбора по допустимой нагрузке (2.73)

0,75 Н< 0,6Ч3750Н

0,75 Н<2250 Н

Все условия проверки выполняются, следовательно, данные изоляторы принимаются к исполнению.

2.4.12 Выбор проходных изоляторов

Проходные изоляторы выбираются:

по номинальному напряжению (2.23);

по длительному току (2.25);

по допустимой нагрузке (2.73).

Для проходных изоляторов расчетная сила F_{расч.пр}, Н

F_{расч.пр}=0,5•F•?

где F - сила действующая на фазу при горизонтальном расположении шин,Н/м

Fрасч.пр=0,5•0,784•1,4= 0,5488 Н

Выбираем изоляторы ИПУ-10/1600-12,5 с Uном=10 кВ; Iном=1:00 А; Fразр=12500 Н [?].

Условия выбора по длительному току

1175,7 А<1600 А

Условия выбора по допустимой нагрузке

81,77 Н< 0,6Ч12500Н

81,77 Н<7500 Н

Так как условия проверки соблюдаются, следовательно, выбранные изоляторы принимаются к исполнению.

2.4.13 Выбор ограничителей перенапряжения

В настоящее время в электрических сетях всех классов напряжения осуществляется массовое применение ограничителей перенапряжения нелинейных (ОПН) в связи с прекращением серийного выпуска вентильных разрядников и необходимостью, в ряде случаев, повышения эффективности системы защиты от перенапряжений электротехнического оборудования РУ.

На подстанции устанавливаем ограничители перенапряжений нелинейные серии ОПН-РК(РВ), которые предназначены для защиты от коммутационных и грозовых перенапряжений. ОПН-РК могут применяться в сетях 10-110 кВ различной отраслевой принадлежности для обеспечения надежной защиты изоляции основного электрооборудования. Внешняя изоляция изготовлена с применением новейшей технологии литья жидкой силиконовой резины. Такая изоляция обладает высокой гидрофобностью на протяжении всего срока службы и сохраняет ее даже в условиях сильно загрязненной атмосферы и позволяет не проводить чистку и обмывку изоляции аппаратов.

2.5 Выбор источника оперативного тока на подстанции

Оперативный выпрямленный ток должен применяться на всех подстанциях 110-220 кВ с числом масляных выключателей 110 кВ более трёх. На подстанциях с постоянным оперативным током следует применять переменный оперативный ток на панелях щитов собственных нужд, а также других вспомогательных устройств.

На подстанциях 110-330 кВ с постоянным оперативным током должна устанавливаться одна аккумуляторная батарея 220 В. При соответствующем обосновании допускается взамен одной батареи устанавливать две, меньшей ёмкости. Для подзаряда, а также послеаварийного заряда аккумуляторных батарей следует применять два комплекта автоматизированных выпрямительных устройств.

Питание приёмников в сети постоянного тока должно выполняться с повышенной надёжностью. С этой целью питание приёмников разного назначения выполняются от отдельных независимых сетей: питание электромагнитов включения - от силовой сети ± E, питание цепей управления, защиты, автоматики - от сети оперативного управления ± EC, питание цепей сигнализации ± EН. При этом схема выполняется так, чтобы повреждение в одной сети не нарушало нормальную работу приёмников, питающихся от другой сети, и каждая сеть обеспечивалась резервным питанием.

При замыканиях на землю на одном из полюсов должна быть возможность быстрого определения повреждения участка без нарушения работы исправных участков сети, для этого сети нужно секционировать.

Для цепей управления и защиты предусматривается возможность перевода участков или отдельных сетей с пониженной изоляцией на шины, питаемые от другого независимого источника, пока не будет обнаружено и устранено место повреждения.

2.6 Выбор отходящих кабельных линий 10 кВ

Выбор отходящих кабельных линий (КЛ) 10 кВ производится по экономической плотности тока и сравнивается с ближайшим стандартным сечением.

Проверка производится по допустимой потере напряжения и по термической устойчивости.

Экономически выгодное сечение s_эк, мм²

Выбранное сечение должно удовлетворять условию

S_ст ?S_эк

где Sст - стандартное значение сечения, мм2.

Выбранный провод проверяется на потерю напряжения ?U, %

где Iр - расчетный ток фидера, А;

l - длина фидера, км;

r0 и X0 - соответственно активное и реактивное сопротивление выбранного кабеля, Ом/км.

Проверка на термическое действие тока

S_min< S_ст

где Sмин - минимальное термически устойчивое сечение, мм2, которое находится по формуле.

Пример расчета приводим для фидера Ф1 с Iр=6,2; ?=23 км.

Экономически выгодное сечение Sэк, мм2

Минимальное сечение по термической стойкости S_мин, мм² (2.65)

Выбираем кабель ААБ-10000 3Ч16 с I_доп=75 А; S_ст=16 мм²; r₀=1,98 Ом/км; Х₀= 0,19 Ом/км.

Условие проверки по максимальному току

6,2 А<75 А

Условие проверки на термическое действие тока

3,6 мм²< 16 мм²

Потери напряжения в кабеле ?U, %

2.7 Расчёт заземляющий устройств

Следует рассчитать заземляющее устройство для ТП 35 кВ, выполненной по схеме мостик без выключателя в перемычке, имеющей площадь 15Ч20 м², с удельным сопротивлением с_вс=400 Ом·м; глубина заложения горизонтальных проводников t=0,8 м, длина вертикального заземления l_в=5 м, время срабатывания релейной защиты t_р3=0,01 с; полное время отключения выключателя t_св=0,045 с.

Значение тока КЗ прямой последовательности I_А1, кА

где Хс.1 и Хс.2 - сопротивление системы прямой и обратной последовательности, соответственно, Хс.1=Хс.2=23,7 Ом;

Х_с.0 - сопротивление системы нулевой последовательности; Х_с.0=41,3 Ом.

Значение тока однофазного КЗ на шинах РУ 35 кВ I⁽¹⁾_no, кА

Для t=0,055 с находится наибольшее допустимое напряжение прикосновения U_прик=500 В.

Коэффициент напряжения прикосновения для сложных заземлителей К_пр

где М - параметр, зависящий от отношения св.с?/сн.с;

l_г - длина горизонтальных заземлителей; по плану l_г=1200 м;

а - расстояние между горизонтальными заземлителями; а=5 м;

S - площадь заземляющего устройства, м²;

в - коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека и сопротивлению растеканию тока от ступней человека



где Rч - сопротивление тела человека; Rч=1000 Ом;

Rс - сопротивление растекания тока от ступней человека, Ом.

Что в пределах допустимого, т.е. меньше 10000 В.

где Iз - ток замыкания на землю при однофазном КЗ

Если однофазное КЗ произошло в пределах установки Iз1, кА

где Хт1 - сопротивление нулевой последовательности трансформатора; Хт1=79,6 Ом.

Если однофазное КЗ произошло за пределами электроустановки I_з2, кА



Для расчета R_з.доп принимаем большее значение тока I_з2=370 А

Сопротивление заземляющего устройства согласно ПУЭ в электроустановках выше 1000 В

Определяем сопротивление одиночного вертикального заземлителя, Ом

Где: с - удельное сопротивление грунта;

К_с - коэффициент сезонности;

L - длина стержня;

t - глубина от поверхности земли до середины стержня.

Сопротивление горизонтально заземлителя

Суммарное сопротивление всех вертикальных электродов

Где: з - коэффициент использования электродов, 0,5

N - количество электродов.

Общее сопротивление заземлителя

Проверяем по условию

R_В Ом<R_Э Ом

0,65 Ом<0,67 Ом

Таким образом, рассчитанное заземляющее устройство принимается к исполнению.

2.8 Молниезащита подстанции

Электрооборудование подстанции защищается от прямых ударов молнии с помощью молниеотводов. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом сооружение, через которое разряд молнии, минуя объект, отводится в землю. Заземлитель служит для снижения потенциала элементов молниеотвода.

Вокруг молниеотвода имеется зона, не поражаемая грозовыми зарядами, которая называется зоной защиты молниеотвода. При расчёте стержневых молниеотводов следует так рассчитать высоту защищаемого объекта до точки на границе защищаемой зоны и расстояние защищаемой зоны от стержня, чтобы защищаемый объект оказался внутри зоны защиты.

К установке намечается два молниеотвода с высотой молниеотвода h=20 м.

Площадь подстанции S=15Ч20 м².

Наиболее высокая точка подстанции h_х=7 м.

Активная высота молниеотвода h_a, м

Зона защиты одного молниеотвода rx, м

где kp - коэффициент, определяемый по формуле

Наибольшая высота зоны защиты h0, м

где а - расстояние между молниеотводами; а=60

Наименьшая ширина зоны защиты в горизонтальном сечении на высоте hх=7 м определяется по кривым в зависимости от отношений а/ha1=15/13=1,15; hx?/h=7/20=0,35, находится bx/2 hа=1,1, откуда

Зона защиты охватывает все оборудование подстанции.

Для молниезащиты используются металлические молниеотводы марки СМ-35.

Воздушная линия электропередачи 35 кВ защищается по всей длине стальным тросом.

2.9 Расчет освещения ЗРУ-10 кВ

Расчетный световой поток лампы , Лм

где К_з- коэффициент запаса, вводится, чтобы учесть снижение светового потока К_з=1,3

S - площадь участка, S=7·2,9=20,3 м²;

z коэффициент учитывающий неравномерность светового потока z = 1,1.

Расчетный уровень освещения

Расчетный уровень освещенности не должен отличаться от стандартного более чем на +20% и -10%. Уровень освещенности на подстанции отвечает этому требованию. Принимаем к исполнению лампы ЛСП 2Ч65 с Ф=4600 лМ.

2.10 Релейная защита шкафа отходящей кабельной линии

Сущностью КЗ является увеличение тока в линии, которое в свою очередь оказывает на линию термическое и динамическое действие. В зависимости от этого выполняются защиты, называемые токовыми, где применяются токовые реле, реагирующие на изменение величины тока. Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые и токовой отсечки. Главное различие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности. Селективность действия максимальных токовых защит достигается разными выдержками времени. Селективность действия токовых отсечек обеспечивается выбором тока срабатывания в защищаемой зоне. Токовая отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение КЗ.

Максимальная токовая защита является основной для сетей с односторонним питанием. В сетях более сложной конфигурации максимальная токовая защита является вспомогательной. В таких сетях применяется направленная защита.

Достоинствами максимальной токовой защиты являются: простота, надежность, невысокая стоимость по сравнению с другими видами защит.

К недостаткам максимальной токовой защиты можно отнести: большие выдержки времени, вблизи источников питания, и при КЗ в разветвленных сетях недостаточную чувствительность.

Токовые отсечки мгновенного действия являются самой простой защитой. Их быстродействие, простота схемы защиты и легкость обслуживания является преимущественным.

К недостаткам относятся: неполный охват зоны действия защищаемой линии, изменяемость зоны действия защиты под влиянием сопротивления в месте повреждения.

Отсечка с выдержкой времени обеспечивает селективность в разветвленных сетях и достаточно быстрое отключение защищаемой линии из-за повреждения. Сочетание отсечки с максимальной токовой защитой создаёт трехступенчатую защиту, которая во многих случаях заменяет более сложные виды защит.

Также существует защита от замыканий на землю. Поскольку замыкания на землю не вызывают появления больших токов и не искажают величины междуфазных напряжений, то они мало влияют на питание потребителей. Поэтому замыкания на землю не требуют немедленной ликвидации.

электрический напряжение замыкание предохранитель

Библиографический список

1. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

2. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий / Под общ. ред. А.А. Фёдорова. Том 1. Промышленные электрические сети. - М.: Энергоатомиздат, 1980.

3. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий / Под общ. ред. А.А.Фёдорова. Том 2. Электрооборудование и автоматизация. - М.: Энергоатомиздат, 1981.

4. Крючков Н.Л., Кувшинский Н.Н., Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. - М.: Высшая школа, 1990.

5. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

6. КМТТ. Методические указания по дипломному проектированию.

7. Cибикин Ю.Д. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок: Учеб. пособие для проф. учеб. Заведений /Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. - М.: Высшая школа, 2003.

Размещено на Allbest.ru