Проектирование промышленных сетей напряжением 110/6 кВ

 

Измерительные аппараты.

Трансформаторы тока – служат для снижения токов до значений, которые могут быть измерены стандартными измерительными приборами (с пределами измерений по току 5 А), обеспечивая безопасность измерений (защита от токов первичных цепей), удобство обслуживания и питание измерительных приборов.

Коэффициент трансформации тока:

,      (2.13)

выбираю Ктр=100/5=20.

Выбираю трансформатор тока ТФЗМ-35А 100/5: Т – трансформатор тока, A – с фарфоровой изоляцией, З – с обмотками звеньевого типа, М – маслонаполненные, А – категория внешней изоляции по длине пути утечки.

Паспортные данные: Uном =35кВ, I1ном=100А, I2ном=5А, =31кА, =5,8кА, =3с, класс точности – 1.

Ток вторичной обмотки трансформатора тока, вызванный протеканием номинального рабочего тока в первичной обмотке:

А.      (2.14)

Проверка по напряжению: Uном ³Uуст, 35 кВ ³ 35 кВ.

Проверка по току: Iном≥Iрmax, 100А ³ 41,29А.

Проверка на электродинамическую стойкость: , 31кА ³ 6,524кА.

Проверка на термическую стойкость: , .

Токоведущие части.

В РУ 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные проводами АС, которые крепятся на фарфоровых изоляторах. На шины присоединяются все токоведущие части оборудования подстанции.

Выбираю сечение провода по экономической плотности тока:

мм2,       (2.15)

где j =1,1А/мм2 – экономическая плотность тока при числе часов использования максимума нагрузки в год Т=3000…5000ч;

А.      (2.16)

Выбираю сечение по термической стойкости:

мм2< 95 мм2.   (2.17)

Проверяю провод по условию короны:

мм,

,

или мм2 – допустимое минимальное сечение в соответствии с ПУЭ табл.2.5.6 и соответствует мм.

Окончательно выбираю провод АС 95/15,9.

Защитные аппараты:

Ограничитель напряжения (нелинейные) – служат для защиты изоляции электрооборудования подстанции от атмосферных (молнии), наведенных (со стороны оборудования подстанции) и коммутационных перенапряжений.

Выбираю ограничитель перенапряжения ОПН-П1-35/40,5/10/2УХЛ2: О – ограничитель, П – перенапряжения, Н – нелинейный, П – полимерный, 1 – одноколонковый, 35 – для распред. сетей 35 кВ, 40,5 – наиболее длительно допустимое рабочее напряжение, 10 – номинальный разрядный ток.

 

2.4 Выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих частей на стороне низшего напряжения

 

Коммутационные аппараты. 

Выключатели вакуумные – высоковольтные выключатели, служат для включения и отключения электрических цепей под нагрузкой и при коротких замыканиях.

Выбираю выключатель ВВ/TEL-10-20/1000 У(1,2): В – выключатель, В – вакуумный, ТЕL – фирменная марка предприятия, 10 – номинальное напряжение сети, 20 – номинальный ток отключения кА, 1000 – номинальный ток А, У – для умеренного климата, 1,2 – для установки на открытом воздухе и в помещениях.

Паспортные данные: Uном =10кВ, Iном=1000А, Iотк.н=20кА, =32кА, =3с, =20кА.

Проверка по напряжению: Uном ³Uуст, 10 кВ ³ 6 кВ.

Проверка по току: Iном≥Iрmax, 1000А ³ 229,38А.

Проверка на электродинамическую стойкость: , 32кА ³ 8,55кА.

Проверка на термическую стойкость: , .

Предохранители – служат для отключения электрической цепи при появлении токов короткого замыкания или опасных токов перегрузки, устанавливаются в РУ0,4 кВ.

Для защиты трансформаторов собственных нужд выбираю предохранители

ПКТ-101-6-10-31,5УЗ: П – предохранитель, К – короткозамкнутый, Т- токоограничивающий.

Проверка по напряжению: Uном ³Uуст, 6 кВ ³ 6 кВ.

Проверка по току: Iном≥Iрmax,

А,

10А ³ 9,6А.

Проверка на электродинамическую стойкость: , 31,5кА ³ 8,55кА.

Проверка на термическую стойкость: , .

Для защиты трансформаторов напряжения выбираю

Для защиты трансформаторов напряжения выбираю предохранители

ПКТ-101-6-31,5-40УЗ: П – предохранитель, К – короткозамкнутый, Т- токовый.

Проверка по напряжению: Uном ³Uуст, 6 кВ ³ 6 кВ.

Проверка по току: Iном≥Iрmax, А, 31,5А ³ 28,9А.

Проверка на электродинамическую стойкость: , 31,5кА ³ 8,55кА.

Проверка на термическую стойкость: ,

 

Измерительные аппараты.

Трансформаторы тока – служат для снижения токов до значений, которые могут быть измерены стандартными измерительными приборами (с пределами измерений по току 5 А), обеспечивая безопасность измерений (защита от токов первичных цепей), удобство обслуживания и питание измерительных приборов.

,

выбираю Ктр=300/5=60.

Выбираю трансформатор тока ТВЛМ-6 300/5: Т – трансформатор тока, В – встроенный, Л с литой изоляцией, М – модернизированный.

Паспортные данные: Uном=6кВ, I1ном=300А, I2ном=5А, =35,2кА, =15кВА, =20кА, =3с, класс точности – 1.

Ток вторичной обмотки трансформатора тока, вызванный протеканием номинального рабочего тока в первичной обмотке:

А.

Проверка по напряжению: Uном ³Uуст, 6 кВ ³ 6 кВ.

Проверка по току: Iном≥Iрmax, 300А ³ 229,38А.

Проверка на электродинамическую стойкость: , 35,2кА ³ 8,55кА.

Проверка на термическую стойкость: , .

Условия выполнены.

В качестве подключаемых измерительных приборов выбираем: амперметр, ваттметр, счетчики активной и реактивной мощности, устанавливаемые в РУ 6кВ.

Таблица 2.2

Прибор		Тип	Нагрузка по фазам, ВА
Амперметр		Э-335	0,5	-	-
Ваттметр		Д-335	0,5	-	0,5
Счетчики энергии	активной	САЗ-681	2,5	-	2,5
	реактивной	СРЗ-682	2,5	-	2,5
Итого			6,0	-	5,5

 

Трансформаторы напряжения – служат для включения и питания катушек измерительных приборов, реле защиты и автоматики, приборов сигнализации. Выбираю трансформатор напряжения НТМИ-6УЗ: Н – трансформатор напряжения, Т – трехфазный, М – с естественным масляным охлаждением, И – измерительный.

Паспортные данные: Uном=6кВ, Uном2=100А, схема соединения -10, классы точности 0,5 ( ВА), 1 ( ВА), 3 ( ВА).

Проверка по напряжению: Uном ³Uуст, 6 кВ ³ 6 кВ.

Проверка по вторичной нагрузке:

В качестве подключаемых измерительных приборов выбираем вольтметр, счетчик активной и реактивной энергии, установленные в РУ 6кВ:

Таблица 2.3

Прибор		Тип	Кол	Рпотр,Вт	Qпотр,Вт	РS, Вт	QS, Вт
Вольтметр		Э-335	2	2	-	4	-
Счетчики энергии	активной	САЗ-681	5	4	9,7	20	48,5
	реактивной	СРЗ-682	5	6	14,5	30	72,5
Итого:						54	121

 

ВА.

Защитные аппараты:

Ограничители перенапряжения – служат для защиты изоляции электрооборудования подстанции от атмосферных (молнии), наведенных (со стороны оборудования подстанции) и коммутационных перенапряжений.

Выбираю ограничитель перенапряжения ОПН-П1-6/6,9/10/2УХЛ(1,2): О – ограничитель, П – перенапряжения, Н – нелинейный, П – полимерный, 1 – одноколонковый, 6 – для сетей 6 кВ, 6,9 – наиболее длительно допустимое рабочее напряжение, 10 – номинальный разрядный ток.

Токоведущие части.

В закрытых РУ 6кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами.

А.

Выбираем шину сечением F=75мм2 (25х3) с Iдоп=265А.

Проверка на термическую стойкость:

мм2< 75 мм2 – условие выполнено.

 

Проверка на электродинамическую стойкость:

Рассчитаю напряжение в шине из условия:

,

где =82 МПа – допустимое напряжение для алюминиевых шин.

,          (2.18)

где М – изгибающий момент, Нм; W – момент сопротивления, м3.

,          (2.19)

где f – удельная сила на изгиб шины,

l = 150см=1,5м – расстояние между опорными изоляторами.

Рис. 2.3. Расстояние между опорными изоляторами

,        (2.20)

где кф =1 – коэффициент формы, а =15см = 0,15м – расстояние между шинами.

Рис. 2.4.

 

Н/м.

Нм.

.     (2.21)

МПа.

– условие выполнено.

 

2.5 Расчет заземляющего устройства

В соответствии с ПУЭ для обеспечения нормальной работы оборудования подстанции и обеспечения безопасных условий для его эксплуатации необходимо выполнить заземляющее устройство ТП, выполненное в виде заземляющей сетки из соединенных продольных и поперечных стальных полос под РУ 6кВ.

Допустимое сопротивление заземляющего устройства на подстанции 35 кВ должно быть не более 4 Ом.

Рис. 2.5. Эскиз заземляющей сетки для РУ 6кВ

 

Дано: Ом×м – сопротивление верхнего слоя грунта,

Ом×м – сопротивление нижнего слоя грунта,

м – глубина верхнего слоя грунта,

м – глубина прокладки горизонтального заземлителя,

м – длина верхнего электрода (уголок равнополочный 50х50х5мм),

горизонтальный заземлитель – стальная полоса 40х4мм,

м – длина территории подстанции,

м – ширина территории подстанции,

укладываю 6 продольных полос общей длиной 39 м,

укладываю 6 поперечных полос общей длиной 26 м.

Эквивалентное сопротивление грунта:

,     (2.22)

где кс.г – коэффициент сезонности для горизонтального заземлителя, кг = 4,5;

кс.в – коэффициент сезонности для вертикального заземлителя, кв =1,8.

.

Сопротивление одной продольной полосы:

Ом, (2.23)

где – коэффициент сезонности.

Общее сопротивление всех продольных полос:

Ом,      (2.24)

где – коэффициент использования, – количество продольных полос.

Сопротивление одной поперечной полосы:

Ом, (2.25)

 

Общее сопротивление всех поперечных полос:

Ом.

Общее сопротивление сетки:

Ом.    (2.26)

Суммарное сопротивление естественных заземлителей и сетки:

Ом,       (2.27)

где Ом – сопротивление трос-опоры.

Вывод: < , 1,95Ом<4 Ом – условие выполнено.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ОХРАНА ТРУДА

 

С ростом технического прогресса человек оказывает всё большее влияние на состояние и формирование окружающей среды. Используя природу он зачастую загрязняет её. Это выражено в виде температурно-энергетического, волнового, радиационного, электромагнитного загрязнения. Электромагнитное загрязнение является одной из форм физического загрязнения. В основном оно возникает в местах скопления линий электропередач. Для предупреждения этого необходимо прокладывать высоковольтные линии электропередач вдали от населённых пунктов, дорог, создавать вокруг них санитарно-защитные зоны.

 Для предупреждения от прикосновения  используются основные средства  защиты: изоляция, защита от прикосновения к токоведущим частям, защита от замыкания между обмотками трансформатора, применение малых напряжений.

 Большое значение имеет также  комплектование электроустановок  машинами и аппаратами, проводниками  и кабелями вид исполнения, способ  устройства и класс изоляции которых соответствует номинальному напряжению сети и условиям окружающей среды. Монтаж электрических установок с необходимыми мероприятиями безопасности, заземлением электроустановок и защитным отключением (если заземление выполнять нецелесообразно) оборудование при однофазном замыкании на землю.