Таблицей 2.2 можно воспользоваться при определении реактивных мощностей. При смешанной нагрузке нагрузки на участках сети с малыми домами, производственными и прочими помещениями определяются отдельно при помощи соответствующих коэффициентов одновременности. Полученные нагрузки суммируются по таблице 2.2.

Пример расчета нагрузок участков линий 0,38 кВ и ТП5 приведен в таблице 2.3, пример определения нагрузок ТП1 -- в таблице 2.4.

Таблица 2.3 Определение нагрузок линий 0,38 кВ и ТП5

Для участков линий 0,38 кВ и трансформаторных подстанций рассчитываются полные мощности, токи и коэффициенты мощности:

, (2.8)

, (2.9)

(2.10)

, (2.11)

, (2.12)

, (2.13)

Таблица 2.4 Определение нагрузок ТП1

Результаты расчета нагрузок сводятся в таблицу 2.5. Токи ТП1 и ТП5 не рассчитываются, так как расчетные мощности этих ТП будут определены только после компенсации реактивной мощности.

Таблица 2.5 Сводные данные расчета нагрузок

3. Компенсация реактивной мощности

При естественном коэффициенте мощности линии или ТП меньше 0,95 рекомендуется компенсация реактивной мощности /2/.

В проекте необходимо выбрать конденсаторные батареи БК для ТП5 и ТП1 и установить их на шинах 0,4 кВ этих ТП.

Порядок расчета следующий.

По естественному коэффициенту мощности (таблица 2.5) определяют, где и когда необходима компенсация.

Определяют реактивную мощность Qк, которую необходимо компенсировать до cosц = 0,95

Qк = Qест - 0,33 P (3.1)

где Qест -- естественная (до компенсации) реактивная мощность.

Для ТП-1 согласно данным таблицы 2.5:

Qкд= 37,7 - 0,33?52 = 20,5 кВАр;

Qкв=23 - 0,33?28,2 =13,7 кВАр.

Выбирают мощность конденсаторных батарей Qбк, при этом перекомпенсация не рекомендуется:

Qк< Qбк <Qест (3.2)

Номинал|ьные мощности конденсаторных батарей на напряжение 0,38 кВ, кВАр следующие: 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100, 125, 150 и т. д.

Есть БК, номинальная мощность которых отличается от перечисленных, рекомендуется устанавливать БК, если Qбк > 25 кВАр.

Батарею конденсаторов лучше выбирать одной и той же для дневного и вечернего максимумов. Если это сделать не удается, то выбирают две батареи (иногда больше), причем в один максимум они включены обе, в другой -- только одна.

В примере для ТП1 можно выбрать Qбк =20 кВАр .

Определяют нескомпенсированную реактивную мощность

Q= Qест - Qбк (3.3)

Для ТП-1:

Qд = Qест д - Qбк = 37-20=17 кВАр;

Qв = Qест в - Qбк = 23-20 =3 кВАр.

Рассчитывают полную нагрузку трансформаторных подстанций с учетом компенсации

S = . (3.4)

Для ТП-1:

Sд = кВА; Sв = = 28,3 кВА.

Коэффициенты мощности после компенсации определяют по формулам (2.13)…(2.14).

Для ТП-1:

соsд = 52/ 54,7 = 0,95.

cosв = 28,2 / 28,3 =0,996.

Данные по компенсации реактивной мощности сводятся в таблицу 3.1. Выбор БК можно быстро производить по номограммам /2/.

Сводные данные после компенсации, занесены в таблицу 2.5.

Таблица 3.1 Сводные данные по компенсации реактивной мощности

4. ВЫБОР ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Номинальную мощность трансформаторов 6/0,4; 10/0,4; 20/0,4 и 35/0,4 кВ выбирают по экономическим интервалам нагрузок в зависимости от расчетной полной мощности, среднесуточной температуры охлаждающего воздуха и вида нагрузки.

Для рассматриваемого примера на ТП1 и ТП5 необходимо установить трансформаторы мощностью 63 кВА и 100 кВА.

Для всех ТП выбирают трансформаторы и записывают их основные технические данные (таблица 4.1).

Таблица 4.1

Основные технические данные трансформаторов 10 / 0,4 кВ

Потери энергии в трансформаторах определяют по формуле

(4.1)

где Рх и Рк -- потери мощности холостого хода и короткого замыкания в трансформаторе;

-- время максимальных потерь, определяют по зависимости =f (Tmax), где время использования максимальной мощности Tmax выбирают в зависимости от характера нагрузки по таблице 4.2.

Таблица 4.2 Зависимость Тmax и от расчетной нагрузки

5 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЛИНИИ НАПРЯЖЕНИЕМ 10 КВ

Электрический расчет воздушных линий (BЛ) производится с целью выбора марки и сечения проводов и определения потерь напряжения и энергии (таблица 5.1). Приведем пример расчета линии по схеме (рисунок 5.1.)

Определим нагрузку в точке 3

S3 = S4 + S5 = 94 + j7 + 146 + j17 = 240 + j24 кВА.

Раскольцуем сеть и получим расчётную схему (рисунок 5.2).

Рисунок 5.1 Раскольцованная сеть

Определим потоки мощности на головных участках цепи:

S= (5.1)

кВА;

кВА.

Определим потоки мощности на остальных участках сети по первому закону Кирхгофа:

S1-2 = S0/-1 - S1 = 326,46 + j39 - (52 + j7,7) = 274,46 + j31,3кВА;

S2-3 = S1-2 - S2 = 274,46 + j31,3 - (140 + j8) = 134,46 + j23,3кВа;

S8-6 = S0//-8 - S8 = 318,19 + j 64,7 - (121 + j40) = 197,19 + j24,7кВа;

S6-3 = S8-6 - S6 = 197,19 + j24,7 - (91,65 + j24) = 105,54 + j0,7кВа.

Нанесем полученные потоки мощности на схему 5.3 и определим точку потокараздела для активной и реактивной мощности, в данном случае имеется одна точка потокараздела как для активной, так и для реактивной мощности.

Таблица 5.1 Электрический расчет ВЛ 10 кВ

Выбирают сечение проводов по экономической плотности тока jэк /5/ или по экономическим интервалам нагрузки /6/. Сечение по экономической плотности тока

Fрасч = Iр max / jэк, (5.2)

где Iр max -- максимальный рабочий ток участка, т. е. большее значение дневного и вечернего токов.

Значение jэк берется из /5/ в зависимости от марки провода и времени использования максимальной нагрузки (таблица 5.2). Значение Тmax выбирают по таблице 4.2

Таблица 5.2 Экономическая плотность тока для неизолированных алюминиевых и сталеалюминиевых проводов

По Fpaсч принимают ближайшее стандартное сечение провода. В целях удобства монтажа в линии обычно монтируется не более трех марок проводов. По механической прочности в линиях выше 1000 В устанавливаются провода не ниже АС25 и А35 /5/. В магистралях ВЛ 10 кВ рекомендуемся применять сталеалюминиевые провода АС 70 и выше /22/.

По экономическим интервалам нагрузок выбираются провода (таблица 5.3).

Таблица 5.3 Экономические интервалы нагрузок

Выбранное сечение проводов проверяется по допустимому нагреву /5/ (таблица 5.4).

I доп > I max, (5.3)

Таблица 5.4 Допустимый ток провода по нагреву

Для выбранных проводов выписываются сопротивления 1 км: активное ro и индуктивное хо. Для определения хо необходимо принять среднее геометрическое расстояние между проводами (для ВЛ 10 кВ чаще всего принимают Дсp 1500 мм). Данные по проводам сводят в таблицу 5.5.

Таблица 5.5 Данные по проводам

Рассчитывают потери напряжения на участках в процентах по формуле

, (5.4)

где ;

Dcр = 1500 мм.

Определяют потери электрической энергии на участках

, (5.5)

где определяют по таблице 4.2.

6 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ У ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Для оценки качества напряжения у потребителей составляют таблицу отклонений напряжения (таблица 6.1), из которой определяют допустимую потерю напряжения Uдоп в линиях 0,38 кВ. Таблицу составляют для ближайшей, расчетной и удаленной трансформаторных подстанций.

В примере ТП6 является ближайшей, ТП5 расчетной, а ТП4 удаленной подстанцией.

Таблица 6.1 Оценка качества напряжения у потребителей

Из таблицы 6.1выяснят, есть ли необходимость в применении дополнительных технических средств для поддержания напряжения у потребителей в допустимых пределах.

Отклонение напряжения в любой точке электропередачи определяют как

Vк = V + U, (6.1)

где V и U -- сумма надбавок и сумма потерь напряжения от ГПП до рассматриваемой точки с учетом знака.

В качестве минимального рассматривают обычно режим 25 %-й нагрузки, в котором потери напряжения могут быть приняты как 1/4 часть от максимальных потерь.

В потребительских трансформаторах рассчитывают потери напряжения, %:

; (6.2)

где Р и Q -- мощности, протекающие через трансформатор (дневные или вечерние) полная мощность которых больше;

Uнoм -- номинальное напряжение трансформатора (обмотки низшего или высшего напряжений);

RТ и ХТ -- активное и реактивное сопротивление трансформатора:

; (6.3)

; (6.4)

где Uт.ном -- берется то же напряжение, что и в (5.2), В;

Sт.ном -- номинальная мощность трансформатора, ВА.

Регулируемая надбавка трансформатора ПБВ подбирается таким образом, чтобы отклонение напряжения на шинах 0,4 кВ не выходило за допустимые пределы (+7,5 %), так как к шинам подключены потребители.

Допустимая потеря напряжения во всей линии 0,38 кВ (по абсолютной величине) определяется как разница между отклонением напряжения на шинах 0,4 кВ в 100 %-м режиме и допустимым отклонением у потребителя.

Uдоп =V0,4--Vдоп = 7,16 - ( - 5) = 12,6 %. (6.5)

Эта потеря распределяется на две части. Одна часть U" = 2,5 % оставляется, согласно ПУЭ, на линию внутри помещений, другая U' -- на наружную линию (в примере Uдоп =9,66 %), по которой рассчитываются все наружные линии 0,38 кВ, отходящие от ТП. В каждой линии можно потерять не более U доп, т. е.

U факт Uдоп . (6.6)

Значение потери U доп влияет на выбор сечения провода. Чем U доп больше, тем меньше может быть взято сечение. Рекомендуется иметь U доп не менее 6 %, при невыполнении этого условия можно применить одно из технических мероприятий:

а) уменьшить Uдоп до 1...0,6 %, если линии внутри помещений небольшой длины (например, к линии подключены жилые дома);

б) увеличить сечение проводов на некоторых участках ВЛ 10 кВ;

в) установить продольно-емкостную компенсацию реактивного сопротивления;

г) предусмотреть замену на ГПП трансформатора с ПБВ на трансформатор с РПН и с помощью последнего создать на шинах 10 кВ режим встречного регулирование напряжения.

В практике принятие технических мероприятий обычно рассматривается в указанной последовательности, окончательное решение принимается после технико-экономического сравнения вариантов.

7 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЛИНИЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,38 КВ

В наружных линиях 0,38 кВ провода выбираются по допустимой потере напряжения или по экономическим интервалам нагрузок. Выбранные провода проверяются по допустимой потере напряжения и по нагреву.

Пример расчета линий напряжением 0,38 кВ приводится по данным нагрузок таблицы 7.1.

Таблица 7.1 Расчет линий напряжением 0,38 кВ

Выбор проводов в линии Л1

К линии Л1 подключен потребитель, имеющий крупный асинхронный электродвигатель, при запуске которого протекают большие пусковые токи, вызывая значительные потери напряжения. Поэтому для линии Л1 провода рекомендуется выбирать по экономическим интервалам, в этом случае сечение чаще всего получается больше, чем при расчете по Uдоп.

Выбирается провод в зависимости от нагрузки (таблица 7.2). В таблице 7.2 данные по выбору проводов приведены с учетом коэффициента кд, учитывающего динамику роста нагрузок на пятилетнюю перспективу.

Таблица 7.2 Интервалы экономических нагрузок для выбора проводов в линиях 0,38 кВ

Выбранное сечение проводов проверяется по допустимому нагреву по (5.3), и по таблице 5.4.

Выбираем провод А95:

I доп > I max,

320 А 80,5 А.

Условие 5.3 выполняется.

Для выбранных проводов выписываются сопротивления 1 км: активное ro и индуктивное хо; для определения хо необходимо принять среднее геометрическое расстояние между проводами (для ВЛ 0,38 кВ чаще всего принимают Дсp 600 мм).

Выбираются r0 и x0 (Dср чаще всего принимается 600 мм).

r0 = 0,308 Ом / км;

х0 = 0,145 lg (2600) / 12,3 +0,016 = 0,3 Ом;

dпр = 12,3 мм.

Рассчитываются потери напряжения в линии:

; (7.1)

при этом должно выполняться условие 6.6.

Uдоп = 10,76 %;

Условие 6.6 не выполняется, увеличим сечение провода на линии Л1.

Выберем провод А240:

r0 = 0,12 Ом / км;

х0 = 0,145 lg(2600) / 20 + 0,016 = 0,274 Ом / км;

dпр = 20 мм.

Uдоп = 10,76 %;

Условие 6.6 выполняется, принимаем для линии Л1 провод А240.

Окончательно сечение проводов линии Л1 выбирается после проверки сети на отклонение напряжения при пуске крупных асинхронных электродвигателей.

Выбор проводов в линии Л2.

Сечения проводов в линии Л2 рекомендуется выбирать по допустимой потере напряжения, причем различными на участках Л0-1 и Л1-2.

Определяется допустимая потеря напряжения на участке Л0-1 (в процентах):

; (7.2)

где S0-1 и S1-2 -- полные мощности участков Л0-1 и Л1-2, дневные или вечерние, которые вызывают большую потерю напряжения в Л2.

;

Определяется допустимая потеря напряжения на участке Л1-2:

; (7.3)

.

При этом должно быть

Uдоп.0-1 + Uдоп.1-2 = Uдоп ;

-2,6 + (-8,16) = -10,76

Выбираем провод на участке Л0-1:

Задаемся реактивным сопротивлением 1 км провода в линиях 0,38 кВ x0= 0,4 Ом/км.

Определяется составляющая потери напряжения в реактивных сопротивлениях (в процентах):

; (7.4)

где Q -- реактивная мощность, ВАр, дневная или вечерняя, которой соответствует большая полная мощность.

;

Определяется допустимая составляющая потери напряжения в активных сопротивлениях (в процентах):

; (7.5)

Uа.доп = 10,76 - 1,22 =9,54 %.

Расчетное сечение провода:

; (7.6)

где =32 м/(Оммм2) -- удельная проводимость алюминия.

.

Выбирается стандартное сечение провода

Fстанд Fрасч; (7.7)

Выбираем провод А25:

Fстанд = 24,9 мм2;

dпр = 6,4 мм ;

r0 = 1,14 Ом / км;

x0 = 0,145 lg(2600) / 6,4 + 0,016 = 0,34 Ом /км.

Выбранное сечение проводов проверяется по допустимому нагреву по формуле (5.3) с использованием данных таблицы 5.4.

;

135 А 43,5 А.

Определяются фактические потери напряжения на участках:

Uдоп.0-1 = 2,6 %;

Условие не выполняется, увеличим сечение провода.

Выберем провод А240:

Fстанд = 239 мм2;

dпр = 20 мм;

r0 = 0,12 Ом / км;

x0 = 0,145 lg (2600) / 20 + 0,016 = 0,274 Ом / км.

Uдоп.0-1 = 2,6 %.

Т.к. условие не выполняется, установим продольно - емкостную компенсацию реактивного сопротивления.

Необходимая мощность конденсаторов

Qc = kSрасч; (7.8)

где Sрасч = 28,6 кВА;

k - коэффициент, определяемый по формуле

; (7.9)

где Uc - надбавка напряжения, которую желательно получить.

Примем Uc = 10 %.

cos = P / S = 24,5 / 28,6 = 0,856; sin = 0,52;

;

Qc = 0,214 28,6 = 6,1 кВАр.

Определяем реактивное сопротивление:

; (7.10)

где А;

Uдоп.0-1 = 2,6 %.

Условие выполняется, принимаем провод на участке 0 - 1 А240 с продольно - емкостной компенсацией.

Выбираем провод на участке 1-2:

Расчет проводится также, как и для участка 0-1.

8 ПРОВЕРКА СЕТИ НА УСПЕШНЫЙ ЗАПУСК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Нормами определены следующие допущения номинального напряжения на зажимах электродвигателя:

а) при длительной работе в установившемся режиме: V = +6%;

б) у электродвигателей, присоединенных к электрическим сетям общего назначения -5%, +10%;

в) при длительной работе в установившемся режиме для отдельных особо удаленных электродвигателей в номинальных условиях допускаются, снижения напряжения на -8…-10%, а в аварийных -10…-12%;

г) при кратковременной работе в установившемся режиме, например, при пуске соседних электродвигателей на -20…-30%;

д) на зажимах пускаемого электродвигателя: при частых пусках -10%, при редких пусках -15%;

В тех случаях, когда начальный момент не превышает 1/3 Мном рабочей машины, допускается снижение напряжения на 40%. Это, как правило, приводы с ременной передачей, приводы насосов и вентиляторов.

Потери напряжения в сети при пуске электродвигателя от трансформатора или генератора приблизительно составляют:

; (8.1)

где zc - полное сопротивление сети, Ом;

zэд - сопротивление электродвигателя в пусковом режиме, Ом

потребительский трансформатор напряжение электродвигатель

; (8.2)

где k - кратность пускового тока;

Iн - ток номинальный.

Выбираем электродвигатель 4А180М2У3:

Р0 = 30 кВт; k = 7,5; cos = 0,9; = 90,5 %.

Определяем номинальный ток:

; (8.3)

;

Сопротивление электродвигателя в пусковом режиме:

Ом.

При пуске электродвигателя от сети с трансформатором:

zc = zл + zтр ; (8.4)

где Uк% - напряжение короткого замыкания трансформатора ТП5, Uк% = 4,5 %.

Ом.

Выбираем провод А240:

Fстанд = 239 мм2;

dпр = 20 мм;

r0 = 0,12 Ом / км;

x0 = 0,145 lg (2600) / 20 + 0,016 = 0,274 Ом / км.

; (8.5)

Ом;

zc = 0,325 + 0,176 = 0,501 Ом.

Потери напряжения в сети при пуске электродвигателя:

40 %.

Условие не выполняется, установим продольно - емкостную компенсацию реактивного сопротивления:

Необходимая мощность конденсаторов

Qc = kSрасч;

где Sрасч = 53 кВА;

k - коэффициент, определяемый по формуле

где Uc - надбавка напряжения, которую желательно получить.

Примем Uc = 10 %.

cos = P / S = 42 / 53 = 0,792; sin = 0,61.

Qc = 0,164 53 = 8,67 кВАр.

Определяем реактивное сопротивление:

Ом / км;

где А;

Ом;

zc = 0,132 + 0,176 = 0,308 Ом.

Потери напряжения в сети при пуске электродвигателя:

40 %.

Условие выполняется, окончательно принимаем провод на участке 0-1 А240 с продольно-емкостной компенсацией.

9 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчет токов короткого замыкания будем проводить с помощью компьютерной программы IVAN.tkz.

Используя схему электропередачи (рисунок 9.1), на котором указаны все точки короткого замыкания, составим схему замещения (рисунок 9.2).

В таблице 9.1 приведены все необходимые для расчета данные, полученные после введения ветвей и их параметров в программу. Каждая ветвь задается двумя узлами. Признаком конца списка является ветвь 0-0.

Параметры генераторов и систем:

; (9.1)

. (9.2)

Расчётные данные заносятся в таблицу 9.2.

После определения параметров ветвей уходят в главное меню, записав данные на диск, в подпрограмму расчета токов короткого замыкания.

Затем выбирают режим и точку короткого замыкания, определяют напряжения в узлах и токи короткого замыкания.

Расчет повторяется столько раз, сколько точек короткого замыкания.

Программа не определяет двухфазные и однофазные токи короткого замыкания, их просчитывают вручную.

Таблица 9.1 Параметры ветвей схемы

Рисунок 9.1 Исходная схема электропередачи для расчета токов к.з.

Рисунок 9.2 Схема замещения электропередачи для расчета токов к.з.

Токи двухфазного короткого замыкания определяют по формуле

Iкз(2) = Iкз(3) (9.3)

где I(3)к.з - трехфазный ток короткого замыкания.

Ударные токи определяют по формуле

(9.4)

где Ку - ударный коэффициент,

(9.5)

Мощность трехфазного короткого замыкания определяют по формуле

(9.6)

Ток однофазного короткого замыкания определяют по формуле

(9.7)

где Zт - полное сопротивление трансформатора току короткого замыкания, значения трансформаторов 10/0,4 со схемой соединений «звезда-звезда с нулевым проводом» в зависимости от номинальной мощности Sт ном:

Uф min - минимальное фазное напряжение, В;

Zп --- полное сопротивление петли «фаза-нуль» oт шин 0,4 кВ ТП до конца линии 0,38 кВ /14/.

(9.8)

(9.9)

где rо и хо, rn и хn -- активное и индуктивное сопротивления фазного и нулевого проводов;

l -- длина линии.

Результаты расчетов сводят в таблицу 9.2.

Таблица 9.2 Результаты расчета токов короткого замыкания

10. ЗАЩИТА ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

В проекте необходимо выбрать, рассчитать, проверить на чувствительность и согласовать между собой защиты следующих электроустановок: линий 0,38 кВ, трансформатора 10/0,4 кВ (ТП-5) и линии 10 кВ. Линии защищаются направленной максимальной токовой защитой (НМТЗ), действующей с выдержкой времени, и токовой отсечкой (ТО), действующей без выдержки времени. Линии 0,38 кВ защищаются автоматическими выключателями (АВ), магнитными пускателями (МП) и плавкими предохранителями (ПП), трансформатopы - пpедoxpанитeлями, а линии 10 кВ -- релейной защитой.

Линии 0,38 кВ, питающие трехфазные потребители, защищаются в основном автоматическими выключателями типа АЕ2000, А3700 и А3110 с электромеханическими расцепителями. При этом тепловой расцепитель выполняет функции максимальной токовой защиты (МТЗ), а электромагнитный - функции ТО.

Можно использовать также автоматы с полупроводниковыми расцепителями типа А3700 и «Электрон», в которых роль МТЗ выполняет расцепитель, работающий в зоне перегрузки, а роль ТО - расцепитель в зоне коротких замыканий. Если МТЗ на автоматических выключателях оказывается нечувствительной к токам КЗ, то она заменяется более чувствительной, в качестве которой в последнее время применяется защита ЗТ-0,4 (или ЗТИ), которая выпускается в виде приставки к автомату. Если нечувствительной оказывается ТО, то она не устанавливается и линия защищается только МТЗ.

Чувствительность защиты оценивается по формуле

Кч = Iк min / I с зд Кч доп (10.1)

где Iк min -- минимальный ток КЗ в защищаемой зоне;

I с зд -- действительный (установленный) ток срабатывания защиты.

При защите электроустановок автоматическими выключателями

Iк min = Iк (1) (10.2)

При этом МТЗ может выполнять роль основной защиты, а ТО -- дополнительной или наоборот. Надо стремиться, чтобы линии защищались мгновенной защитой, но этого достичь удается редко.

Если основной защитой является МТЗ, то за действительный ток срабатывания защиты принимается Iсз = Iрасц..ном -- для АВ с электромеханическими расцепителями или Iсз = Iс пер -- для АВ с полупроводниковыми расцепителями, где Iс пер -- ток срабатывания (уставка тока) полупроводникового элемента, работающего в зоне перегрузки, при этом Кч. доп= 3 , /5/.

Если основной защитой является ТО, то берется Iсз = Iс эм -- ток срабатывания электромагнитного элемента или Iсз = Iс. кз -- ток срабатывания (уставка тока полупроводникового элемента в зоне к.з.). Тогда

Кч доп =1,25 -- для АВ с I АВ ном 100А;

Кч доп = 1,4--для АВ с I АВ ном 100А.

Комплектные трансформаторные подстанции, оборудованные автоматическими выключателями на отходящих линий 380/220 В, имеют в большинстве случаев выключатели и на вводе 380 В.

При выборе типа подстанции студенты устанавливают наличие или отсутствие выключателя ввода.

В учебных целях на ТП5 предлагается выбрать pазнотипные автоматы.

В расчетах Кн обозначают коэффициент надежности.

Защита линии 0,38 кВ Л1.

Защиту линии Л1 рекомендуется выполнить на выключателе типа А3700 селективном, т.е. с полупроводниковыми расцепителями как в зоне перегрузки, так и в зоне короткого замыкания. Эти выключатели имеют характеристики в зоне перегрузки схожие с характеристикой теплового расцепителя, а зоне КЗ регулируется время работы токовой отсечки в пределах 0,1..0,4 с.

Порядок расчета защиты линии Л1 следующий.

Выбирается корпус автоматического выключателя А 3734С по току нагрузки, напряжению и отключающей способности:

UАВ ном = 660 В U сети ном = 380 В (10.1)

U АВ ном = 250 А I р max = 53 А; (10.2)

I АВ ном = 50000 А > I(3) к16 = 3150 А. (10.3)

Выбирается номинальный ток расцепителей:

I расц ном I р max = 53 А (10.4)

I расц ном I расц. ном потр =80 А. (10.5)

Нагрузка линии Л1 в примере определяется практически только нагрузкой электродвигателя пилорамы, а он может быть защищен выключателем А3714Б с I расц . ном = 80 А, I с пер=80 А, I с кз = 640 А.

Поэтому принимаем для АВ1 I расц ном = 160 А, так как меньших значений для селективных выключателей такого типа нет.

Оценивается чувствительность защиты.

Основной защитой Л1 от токов КЗ будет МТЗ, т. е. полупроводниковый элемент, работающий в зоне перегрузки.

К ч расч = I расц. ном = = 36; К ч доп =3. (10.6)

Защита чувствительна и принимается к исполнению.

Оценивается целесообразность установки дополнительной защиты, т. е. токовой отсечки. Так как автоматический выключатель А3734С селективный, то его ток срабатывания в зоне КЗ должен быть отстроен от тока срабатывания ТО защиты потребителя, в примере от тока срабатывания в зоне токов КЗ выключателя А3714Б, т. е.

I с. кз Кн I с кз. птр = 1,2*640=768 А. (10.7)

Выбираем уставку тока срабатывания в зоне КЗ (плавная регулировка в пределах 2...10 I расц. ном):

I с.кз = 770 А.

Чувствительность дополнительной защиты

К ч расч = = = 4,1 Кч доп = 1,2. (10.8)

Эта быстродействующая защита не защитит Л1 только от однофазных токов КЗ в конце линии, но от двух- и трехфазных токов защитит практически полностью.

Необходимо выбрать уставку времени в зоне КЗ:

t y кз t ТО потр + t = 0,04+0,1 = 0,14 с (10.9)

где t ТО потр -- время работы мгновенной защиты потребителя. Для выключателя А3714Б t с кз = 0,04 с;

t =0,1...0,15 с -- ступень селективности.

Принимаем t y кз =0,14 с.

Окончательно принимаем для Л1 автоматический выключатель А3734С с I расц. ном =160 А, I с пер = 160 А, I с.кз =770 А, t с кз = 0,14 с.

Защита линии 0,38 кВ Л2.

Защиту линии рекомендуется выполнить нa автоматическом выключателе типа А3700Ф с тепловым и электромагнитным расцепителями.

Корпус выключателя типа АЗ716Ф:

UАВ ном = 660 В U сети ном = 380 В; (10.10)

I АВ ном = 160 А Iр max = 105 А; (10.11)

I АВО ном = 25000 А I (2) К16 = 3150 А. (10.12)

Номинальный ток расцепителей I расц. ном

В рассматриваемом примере у потребители, подключенных к линии Л2, нет крупных электродвигателей, поэтому для защит, установленных на вводе внутренних сетей определяющим условием будет условие отстройки их oт токов нагрузки. Самый большой автоматический выключатель будет стоять на вводе коровника на 200 голов, им может быть выключатель типа А3716Б с l расц. ном = 40 А, I c зм = 630 А.

Принимаем для АВ2 I расц. ном = 125 А.

Чувствительность защиты

В качестве основной защиты попытаемся взять МТЗ как более чувствительную:

К ч расц. = I(1) К22 / l расц. ном = 320/125 = 2,6 Кч доп = 3. (10.13)

Даже эта защита оказалась нечувствительной, поэтому в качестве основной защиты применим приставку типа 3Т-0,4.

Расчет МТЗ на ЗТ- 0,4

Защита ЗТ-0,4 настраивается одним элементом на междуфазные КЗ, другим -- на однофазные КЗ.

Ток срабатывания защиты от междуфазных КЗ по условию отстройки от тока нагрузки

I(2) с з Кн ? Кз ? I р max = 1,25 ? 1,25 ? 105=164 А (10.14)

где Кз -- коэффициент самозапуска, учитывающий увеличение тока нормального режима от пусковых токов, после отключения КЗ другими защитами (например АВ1 или АВ2). Для производственной нагрузки можно принять Кз =1,25, для коммунально - бытовой Кз = 1.

Действительный ток срабатывания защиты (уставка тока) выбирается из 3 значений: 100, 160, 250 А.

I(2) у= I(2) с з = 250 А I с з расч =164 А. (10.15)

Чувствительность защиты оценивается по минимальным двухфазным токам КЗ:

К(2) ч расч= I(2) к min /I(2)с з = I(2) к22 / I(2) у = 650//0 = 2,6 Кч доп =1,5. (10.16)

3ащита чувствительна.

Ток срабатывания защиты oт однофазных КЗ

I(1) с з К н ? I нес = Кн ? Кнес ? I р max (10.17)

где Кн -- коэффициент надежности, Кн = 1,2;

I нес -- ток несимметрии;

К нес - коэффициент несимметрии токов по фазам, К нес = 0,1…0,5. При преобладании однофазных потребителей К нес = 0,5, при преобладании трехфазных К нес = 0,1.

Для животноводческих помещений можно принять К нес = 0,3.

I(1) с з = 1,2 ? 1,25 ? 0,3 ? 105 = 39 А. (10.18)

Действительный ток срабатывания защиты (уставка тока) от однофазных КЗ выбирается из трех значений: 40, 80, 120 А.

I(1) с з = I (1) у= 40 А.

Чyвcтвитeльнocть защиты

К(1)ч =(Iк22(1) - Iнес I с з) = (320 - 0,3 105/40) =7,2Кч доп = 1,2 (10.19)

Защита чувствительна и принимается к исполнению.

Оценивается возможность установки мгновенной защиты, т. е. ТО, в виде электромагнитного расцепителя

Iсо Кн ? I(3)к21 max = 1,2 ? 2060 = 2470 А. (10.20)

Чтобы это условие выполнить, необходимо взять автоматический выключатель большой величины, т.е. А3726Б с Iрасц. ном =160 А и Iс эм =2500 А.

Чувствительность отсечки

К ч расч = I(3) к16max / Iсо =3150/ 2500 = 1,3 Кч доп = 1,2 (10.21)

Окончательно для защиты Л2 выбираем автоматический выключатель типа А3726Б с I расц. ном = 160 А, Iс зм =2500 А, снабженного приставкой ЗТ - 0,4, имеющей I(1) у =10 А, I(2) у= 250 А.

Защита трансформатора 10/0,4 кВ

Трансформаторы защищаются плавкими предохранителями типа ПК1… ПК4 /17/. Выбирается корпус предохранителя по напряжению, току и отключающей cпособности:

Uп ном U сети ном; (10.22)

Iп ном Iр max; (10.23)

Iпо ном Iк max . (10.24)

Выбирается ток плавкой вставки по трем условиям:

· при отстройке от рабочего максимального тока

Iпв ном Км ? I р max вн =1,25 ? 146 ? 0,4/10 =7,3 А (10.25)

· при отстройке от броска тока намагничивания трансформатора при его включении под напряжение

Iпв ном 1,5…2,0 Iт ном (10.26)

Iпв ном 2 Sт ном / 3U ном= 2?100/3?10 = 2? 5,8 = 11,6 А;

· при отстройке от кратковременного тока при пуске электродвигателей

Iпв ном (Iр max - Iэд ном +I пуск /)?1/n, (10.27)

где n -- коэффициент трансформации трансформатора;

- коэффициент, учитывающий условия пуска: = 2,5 -- легкие условия; = 1,6 -- тяжелые (пилорамы, мельницы и т. п.).

Iпв ном (146-60+420/ 1,6)/ 25 = 144 А (10.28)

Выбираем Iпв ном = 16 A. Рекомендуется значения токов плавких вставок, когда не производятся расчеты, выбирать в зависимости от мощности трансформатора по таблице 10.1.

Таблица 10.1 Рекомендуемые значения токов плавких вставок

Проверяется термическая стойкость трансформатора выбранной плавкой вставки /20/.

t т доп t пв 5 c, (10.29)

где tпв -- время перегорания плавкой вставки при двухфазном к.з. на шинах 0,4 кВ, tпв = 0,3 с при I(2)К16ВН = 2740/25 = 110 А;

tт доп -- допустимое время прохождения тока двухфазного нa шинах 0,4 кВ через трансформатор из условия термической cтойкости.