Курсовая Иванов

9.8.2. Проверка защитных аппаратов сети напряжением ниже 1000 В на отключающую способность

Проверка на отключающую способность осуществляется по выражению:

				IОТКЛ НОМ IКЗMAX			(9.32)
Таблица 9.2		Проверка автоматических выключателей
	Тип автоматического вы-					Предельная отключаю-	I ( 3 ) , кА
							К
РП			ключателя			щая способность, кА
СП 1			ВА-5135			9	6,1479
СП 2			ВА-5135			9	6,15195
СП 3			ВА-5135			9	6,05745
СП 4			ВА-5135			9	6,1776
СП 5			ВА-5135			9	6,3207
СП 6			ВА-5135			9	7,0875
Так, как		I	ОТКЛ НОМ	> I ( 3 ) , кА, то все автоматы выбраны правильно, и подхо-
				К

дят по отключающей способности к токам к.з. Токи к.з. по мере удаления от цеховой трансформаторной подстанции уменьшаются (по расчетам на НН – менее 5 кА (см. табл.9.1)) вследствие сопротивлений контактов, кабелей и пр., а автоматы типов ВА-51, АЕ-20 имеют предельную отключающую способность 6-8 кА, следовательно, эти автоматы удовлетворяют условиям проверки.

9.8.3. Расчет токов однофазного к.з. в сети напряжением ниже 1000 В

Для правильного выбора параметров релейной защиты и автоматики в системе электроснабжения наряду с токами трехфазных КЗ необходимо знать токи несимметричных КЗ – однофазных КЗ, для проверки чувствительности автоматов НН к таким КЗ.

Ток однофазного замыкания на землю в сети 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью, равен утроенному току нулевой последовательности и определяется по формуле:

									103
	I КЗ(1)				3 U			нн						,
			(2r	r		)2		(2x		x	0	)2
			1	0					1

где r1Σ= r2Σ, x1Σ= x2Σ – суммарные активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности, равные соответствующим сопротивлениям обратной последовательности,

r0Σ, x0Σ - суммарные активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности,

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	92

В общем случае:

r0 r0,тр rКВ rтт r0,ш. r0,каб. r1, К .

x0 x0,тр xКВ xтт x0,ш. r0,каб. ,

где сопротивления можно принять [2]:

r0Т= r1Т, x0Т=x1Т (для трансформатора с обмотками ∆/Yн-11 ) [9]; для шин и аппаратов – x0≈2x1;

для трехжильных кабелей - x0≈4x1;

для четырехжильных кабелей - x0≈2,5x1.

Определим сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей элементов цепи:

Сопротивления внешней питающей сети, приведенное к НН, мОм:

х	х	0,16 мОм,	х	х	0,16	мОм	х/ С 2 0,16 0,32	мОм;
1С	1		2С	1

х0с 0 , rС , r0С 0

Сопротивления кабельных линий на стороне ВН, приведённые к стороне НН, мОм:

r

2 r

2 3,67 7,34 мОм,

КЛ

КЛ1

х

(х

КЛ1

х

КЛ2

) х

КЛ0

2 х

КЛ1

4 х

КЛ1

6 3, 67 22

мОм.

КЛ

Пересчитаем сопротивления цехового трансформатора, мОм:

rтр. rтр.1 rтр.0

2 rтр.1 2 1,7 3, 4 мОм,

хтр. 2 хтр.1 2 5.6 11,2 мОм.

Сопротивления элементов автомата, мОм:

rкв. 3 (rкв.1

rконт. ) 3 (0,22 0,15) 1,11 мОм,

хкв. 3 хкв.1

3 0,1 0,3 мОм.

Сопротивление шины от выводов трансформатора до шин 0,4 кВ:

ХшΣ=3*0,06=0,18 мОм; RшΣ=3*0,1=0,3 мОм;

Значение переходного сопротивления: rпер.Σ =3*5,4 = 15,2 мОм Суммарное реактивное и активное сопротивление для точки к3:

х

х

х

х

тр.

x

кв.

x

ш

0,32 22, 02 11, 2 0,3 0,18 33,9 мОм,

С

КЛ

r

r / КЛ rтр. rкв. rш rпер. 7,34 2,06 1,11 0,3 16,38 26,86 мОм.

Ток однофазного КЗ в точке 3 на шине НН, кА:

Uнн 103

0, 4 103

I

(1)

3

3

3, 48 кА.

( I

(3)

3,94 кА)

КЗ

к3

(r

)2 (x

)2

33,962

26,862

Расчет тока однофазного КЗ в точке к4 шины РУ-0,4:

Суммарные сопротивления до точки к3: х к3 33,96 мОм,

без учета Rпер: r к3

10,48 мОм.

Сопротивления элементов линейного автомата от секции 0,4 кВ, мОм: rкв. 3 (rкв.1 rконт. ) 3 (0,11 0,15) 0,78 мОм,

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	93

хкв. 3 хкв.1 3 0,08 0,24 мОм.

Кабельная линия от шин НН до РУ-0,4 rКЛ 2 rКЛ1 2 26,86 53,72 мОм,

хКЛ (хКЛ1 хКЛ2 ) хКЛ0 2 хКЛ1 2,5 хКЛ1 4,5 3, 67 16,5 мОм.

Значение переходного сопротивления: rпер.Σ =3*5,34=16,2 мОм Суммарное активное и реактивное сопротивление для точки к4: r к 4 r к3 rКВ rКЛ.РУ rпер. 10,48 0,78 26,86 16,11 54,23 мОм,

x к 4 x к3 xкв. xКЛ.РУ 13,3 0,24 33,96 47,5 мОм.

Токи однофазного КЗ в точках к4:

						Uнн 103								0, 4 103
(1)				3									3
Iк4																2, 2 кА,
					)2 (x			)2
		(r					к4				54, 232 47.52
			к4

В качестве примера расчета тока однофазного КЗ на шинах СП-1-0,4 кВ рассмотрим расчёт для точки К5 - на вводе КЛ в СП-1.

Суммарные сопротивления до точки к4: х к 4 47.5 мОм, без учета Rпер: r к 4 54,23 мОм.

Сопротивления элементов 2-х автоматов от РУ-0,4, мОм: rкв. 2 (3 (rкв.1 rконт.)) 2 (3 (0,12 0, 25)) 2, 0 мОм,

хкв. 2 (3 хкв.1) 6 0,09 0,54 мОм.

Кабельная линия от шин РУ-0,4 до СП-1: rКЛ 2 rКЛ1 2 8,01 16,02мОм,

хКЛ (хКЛ1 хКЛ 2 ) хКЛ 0 2 хКЛ1 2,5 хКЛ1 4,5 0,37 1,665 мОм.

Значение переходного сопротивления: rпер.Σ =3*16,84=50,52 мОм Суммарное активное сопротивление до точки К5:

r к5 r к 4(безRпер) rКВ rКЛ.СП 1 rпер. 54,23 2,22 16,02 50,52 122,99 мОм,

Суммарное реактивное сопротивление для точки к5:

x к5 x к 4 xкв xКЛ.СП 1 47,5 0,54 1,665 49,71мОм,

Ток однофазного КЗ в точке к5 :

						Uнн 103								0, 4 103
(1)				3									3
Iк5																1, 7 кА.
					)2 (x			)2
		(r					к5				1232 49, 72
			к5

9.8.4. Проверка защитных аппаратов сети напряжением ниже 1000 В на чувствительность к токам КЗ

Расчет токов однофазных КЗ на остальных СП аналогичен, результаты представим в табл. 9.19, где произведем проверку чувствительности автоматических выключателей на линиях к однофазным КЗ по условию чувствительности:

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	94

I(кз1 ) 3 I н. расц.

(для автоматов с обратнозависимой характеристикой). Данное условие выполняется.

Таблица 9.19 Проверка чувствительности автоматов к однофазным КЗ в сети 0,4 кВ

Место установ-	№ точки	Тип выключателя	Iрц.ном, А	Iср.защ, кА	Iкз(1),кА	Кч, о.е.
ки	КЗ
Линейный тр-	К3	Э16	1600	10,5	13,48	1,23
ра
СП-1	К5	ВА-5135	630	0,32	4,67	12,30
СП-2	К14	ВА-5135	250	0,32	4,54	8,04
СП-3	К22	ВА-5135	40	0,32	3,01	16,91
СП-4	К31	ВА-5135	40	0,32	2,24	14,33
СП-5	К17	ВА-5135	160	0,32	3,48	9,06
СП-6	К40	ВА-5135	40	0,32	2,24	14,33

9.9. Распределение мощности конденсаторных установок в цеховой сети напряжением до 1 кВ

Поскольку выбранные ранее конденсаторные установки напряжение ниже 1000 В будут установлены в помещениях трансформаторных подстанций, то распределение мощности конденсаторных установок в цеховой сети напряжением до 1 кВ не производится.

9.10. Анализ качества напряжения цеховой сети и расчет отклонения напряжения для характерных режимов силовых электроприемников (самого мощного и самого удаленного)

Наиболее наглядно анализ качества напряжения отражается эпюрой отклонения напряжения. Общее отклонение напряжения характеризуется исходной схемой электроснабжения. Величина напряжения на источнике питания за счет встречного регулирования напряжения в зависимости от режима работы следующая:

1.в максимальном режиме (1,05-1,1)UНОМ

2.в минимальном режиме UНОМ

На цеховых трансформаторных подстанциях устанавливают трансформаторы, которые имеют устройства ПБВ с пределом регулирования 2×2,5%.

Величина отклонения напряжения рассчитывается по формуле:

V UC ΔU UH , UH

где ∆U – потери напряжения в элементах сети; UН – номинальное напряжение сети;

140211.65 ПЗ

Изм. Кол.уч. Лист № док Подп.

Дата

(9.33)

Лист

95

UС – напряжение системы.

Эпюры анализа качества напряжения для характерных электроприемников представлены ниже.

Расчет будем производить:

1.Для самого мощного электроприемника (ЭП- № 2; Рном = 60,0 кВт);

2.Для самого удаленного (ЭП- № 34; Рном = 17 кВт).

Оценка качества напряжения для самого мощного электроприемника. Максимальный режим.

Uном 6000 В - номинальное напряжение источника питания.

Umax 1.05 Uном

Umax 6.3 103 В - напряжение источника питания в максимальном ре-

жиме.

Мощность на четвертом уровне электроснабжения:

SIV 1295770 0.5 ВА

Мощность передаваемая по кабельной линии №1:

S1 1295770 0.5 ВА

Ток протекающий по кабельной линии №1:

Iраб.1					S1
					Uном
	3

Iраб.1 37.406 A

Потеря напряжения в кабельной линии №1:

L1 0.15 км

r0 0.92Ом/км x0 0.085Ом/км

cos 0.6 sin 0.8

U1 3 Iраб.1 L1 r0 cos x0 sinU1 6.025 В

Напряжение в конце кабельной линии №1:

U1 Umax U1

U 6.292 103	В
1

Отклонение напряжения относительно номинального:

	V1		U1 Uном 100
			Uном

V1 4.94 %

Потеря напряжения в трансформаторе:

Рк.з. 11.6 кВт

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	96

Sном.тр. 1000 кВА

Рк.з. 100 Ua Sном.тр.

Ua 1.16 %

Uк 5.5 %

Up Uк2 Ua2

Up 5.376 %

Мощность третьего уровня:

SIII 1060.35 0.5 кВА

Коэффициент загрузки трансформатора:

SIII

Sном.тр.

0.53

Uтр Ua cos Up sinUтр 2.649 %

Uтр1 Uтр	Umax
		100
Uтр1 278.176		В
U2 U1 Uтр1
U 6.051 103		B
2

Приведем напряжение U2 к стороне НН.

Uнн 380 В

Uвн 6000 В

Коэффициент трансформации:

Uнн Ктр Uвн

Ктр 0.038 U2нн U2 Ктр

U2нн 388.2 В

Отклонение напряжения относительно номинального:

Uном.нн. 380 В

V2	U2нн Uном.нн. 100
		Uном.нн.
V2 2.158		%
						Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док		Подп. Дата		140211.65 ПЗ
				97

Потеря напряжения в кабеле, соединяющем РУ-0,4 и СП-1:

L2 0.035 км r0 0.78Ом/км

x0 0.062Ом/км

cos 0.67 sin 0.86

S2 65340 ВА S2

Iраб.2 3 Uном.нн.

Iраб.2 99.274 A

U2 3 Iраб.2 L2 r0 cos x0 sinU2 3.466 В

Напряжение в конце кабеля, у СП-1:

U3 U2нн U2

U3 384.734 В

Отклонение напряжения в конце кабеля относительно номинального:

	V3		U3 Uном.нн. 100
			Uном.нн.

V3 1.246 %

Расчет потери напряжения в кабеле от СП-1 до ЭП №2. соответственно токовая нагрузка и длина этого участка:

I1 75.21 A

L1 0.006 км

Сечение кабеля на этом участке равно 16 мм2

r0 1.84Ом/км x0 0.073Ом/км

cos 1 0.8 sin 1 0.6

U4 3 I1 L1 r0 cos 1 x0 sin 1

U4 1.185 В

Напряжение в месте присоединения кабеля питающего ЭП №2:

U4 U3 U4

U4 383.55 В

Отклонение напряжения в конце кабеля относительно номинального:

	V4		U4 Uном.нн. 100
			Uном.нн.

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	98

V4 0.934 % 0.934 5

Минимальный режим.

Uном 6000 В - номинальное напряжение источника питания.

Umin 1.0 Uном

Umin 6 103 В - напряжение источника питания в минимальном режи-

ме.

Мощность на четвертом уровне электроснабжения:

SIV 0.7 1295770 0.5 ВА

Мощность передаваемая по кабельной линии №1:

S1 0.7 1295770 0.5 ВА

Ток протекающий по кабельной линии №1:

Iраб.1					S1
					Uном
	3

Iраб.1 26.184 A

Потеря напряжения в кабельной линии №1:

L1 0.15 км

r0 0.92Ом/км x0 0.085Ом/км

cos 0.6 sin 0.8

U1 3 Iраб.1 L1 r0 cos x0 sinU1 4.218 В

Напряжение в конце кабельной линии №1:

U1 Umin U1

U 5.995 103	В
1

Отклонение напряжения относительно номинального:

	V1		U1 Uном 100
			Uном

V1 0.042 %

Потеря напряжения в трансформаторе:

Рк.з. 11.6 кВт Sном.тр. 1000 кВА

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	99

Рк.з. 100 Ua Sном.тр.

Ua 1.16 %

Uк 5.5 %

Up Uк2 Ua2

Up 5.376 %

Мощность третьего уровня:

SIII 0.7 1060.35 0.5 кВА

Коэффициент загрузки трансформатора:

SIII

Sном.тр.

0.371

Uтр Ua cos Up sinUтр 1.855 %

Uтр1 Uтр	Umin
		100
Uтр1 185.451		В
U2 U1 Uтр1
U 5.834 103		В
2

Приведем напряжение U2 к стороне НН.

Uнн 380 В

Uвн 6000 В

Коэффициент трансформации:

Uнн Ктр Uвн

Ктр 0.039 U2нн U2 Ктр

U2нн 382.351 В

Отклонение напряжения относительно номинального:

Uном.нн. 380 В

	V2		U2нн Uном.нн. 100
			Uном.нн.

V2 -0.,062619%

Потеря напряжения в кабеле, соединяющем РУ-0,4 и СП-1:

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	100

L2 0.035 км r0 0.78Ом/км

x0 0.062Ом/км

cos 0.67 sin 0.86

S2

Iраб.2 3 Uном.нн.

Iраб.2 99.274 A

U2 3 Iраб.2 L2 r0 cos x0 sinU2 3.466 В

Напряжение в конце кабеля, у СП-1:

U3 U2нн U2

U3 378.885 В

Отклонение напряжения в конце кабеля относительно номинального:

	V3		U3 Uном.нн. 100
			Uном.нн.

V3 0.293 %

Расчет потери напряжения в кабеле от СП-1 до ЭП №2. соответственно токовая нагрузка и длина этого участка:

I1 75.21 A

L1 0.006 км

Сечение кабеля на этом участке равно 16 мм2

r0 1.84Ом/км x0 0.073Ом/км

cos 1 0.8 sin 1 0.6

U4 3 I1 L1 r0 cos 1 x0 sin 1

U4 1.185 В

Напряжение в месте присоединения кабеля питающего ЭП-№2:

U4 U3 U4

U4 377.701 В

Отклонение напряжения в конце кабеля относительно номинального:

	V4		U4 Uном.нн. 100
			Uном.нн.

V4 0.605 % 0.605 2.5

Послеаварийный режим.

			Лист
Изм. Кол.уч. Лист № док Подп. Дата	140211.65 ПЗ
	101