Условие выбора сечения жил кабеля по допустимому нагреву при нормальных условиях прокладки: номинальный ток должен быть меньше либо равен допустимому току.

 . (4.16)

Проанализировав данные табл. 4.2 можно сделать вывод, что выбранные сечения удовлетворяют нашим условиям.

4.2 Выбор ячеек КРУ

В качестве распределительного устройства 10 кВ применим закрытое распределительное устройство (ЗРУ). ЗРУ состоит из отдельных ячеек различного назначения.

Для комплектования ЗРУ-10 кВ выберем малогабаритные ячейки КРУ серии К-104 Кушвинского электромеханического завода. Данные ячейки отвечают современным требованиям эксплуатации, имеют двухсторонний коридор обслуживания, выкатные тележки с вакуумными выключателями, безопасный доступ к любому элементу КРУ. Релейный и кабельный отсеки отделены от отсека коммутационных аппаратов металлическими перегородками, все коммутации производятся только при закрытой наружной двери, имеются функциональные блокировки.

В состав КРУ серии К-104 входят вакуумные выключатели с электромагнитным приводом, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, предохранители, разъединитель с заземляющими ножами, релейный шкаф с аппаратурой, клапаны сброса давления в сочетании с датчиками дуговой защиты.

КРУ серии К-104 предназначены для установки в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических условий. Обслуживающая среда должна быть невзрывоопасной, не содержать агрессивных газов и испарений, химических отложений, не насыщенной токопроводящей пылью и водяными парами.

4.3. Выбор шин

В качестве сборных шин выбираем алюминиевые шины прямоугольного сечения размером 80х6 мм. Длительно допустимый ток при одной полосе на фазу составляет Iдоп = 740А. Условие выбора:

 ; (4.3.50)

 Проверим шины на электродинамическую стойкость к токам КЗ.

Шину, закрепленную на изоляторах можно рассматривать как многопролетную балку.

 Наибольшее напряжение в металле при изгибе:

 , (4.3.51)

где М – изгибающий момент, создаваемый ударным током КЗ, Н×м;

W – момент сопротивления, м3.

Изгибающий момент для равномерно нагруженной многопролетной балки равен:

 , (4.3.52)

где F-сила взаимодействия между проводниками при протекании по ним ударного тока КЗ, Н;

– расстояние между опорными изоляторами,

 , (4.3.53)

где – расстояние между токоведущими шинами, = 0,35 м;

 – коэффициент формы, =1,1.

Момент сопротивления:

 , (4.3.54)

где b,h – соответственно узкая и широкая стороны шины, м.

Тогда наибольшее напряжение в металле при изгибе:

Допустимое напряжение при изгибе для алюминиевых шин 70 МПа.

Следовательно выбранные шины удовлетворяют условиям электродинамической стойкости.

Для проверки возможности возникновения механического резонанса в шинах определим частоту свободных колебаний шин:

  (4.3.55)

где – пролет шины, =1,1 м;

 – модуль упругости материала шин, для алюминия =7,2×1010 Н/м2;

 – масса единицы длины шины,  = 0,666 кг/м;

 – момент инерции сечения шин относительно оси изгиба.

  (4.3.56)

Т. к. , то явление резонанса не учитываем.

Проверим шины на термическую стойкость к токам КЗ.

 Минимально допустимое сечение алюминиевых шин:

  (4.3.57)

где – периодическая составляющая тока КЗ в точке КЗ;

 – приведенное время КЗ.

  (4.3.58)

где – время действия апериодической составляющей времени КЗ;

 – время действия периодической составляющей времени КЗ.

Для времени отключения КЗ  и β” = 1:

  (4.3.59)

Выбранные шины удовлетворяют условиям термической стойкости, т.к.  , (4.3.60)

или .

4.4. Выбор выключателей

Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному исполнению и проверяются по параметрам отключения, а также на термическую и электродинамическую стойкость. Выбор высоковольтных выключателей произведен на основе сравнения каталожных данных с соответствующими расчетными данными.

 Выбор выключателей Q14-Q16.

 Выбираем вакуумный выключатель ВМКЭ-35А-16/1000 У1, это выключатель наружней установки. Он предназначен для коммутации электрических цепей в нормальном и аварийном режимах работы в сетях трёхфазного переменного тока и частотой 50 Гц для закрытых распределительных устройств в энергетике и промышленности. Выключатель имеет по полюсное управление встроенным электромагнитным приводом. Выключатели предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от минус 45 до +40°C.

Выбор выключателей Q1 – Q13.

Выбираем вакуумный выключатель BB/TEL-10-50/1000-У2.

Выключатели вакуумные внутренней установки серии BB/TEL предназначены для коммутации электрических цепей в нормальном и аварийном режимах работы. Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному выполнению, месту установки и проверяются по параметрам отключения, а также на электродинамическую и термическую стойкость.

Все каталожные и расчётные данные выключателей, сведены в табл.4.6.

Таблица 4.6

Выбор выключателей

Для выключателей Q14-Q16: ВМКЭ-35А: I∞=50 кА, tп=4 с;

Расчет теплового импульса тока при КЗ:

,(4.4.61)

где I¥ -действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;

 tоткл –время от начала КЗ до его отключения.

 tоткл=tз+tвык, (4.4.62)

где tз –время действия релейной защиты, для МТЗ tз = 0,5-1с. Примем tз =1 с.

 tвык –полное время отключения выключателя, для выключателей ВМКЭ-35А и BB/TEL-10 время отключения- tвык=0,05 с.

 Tа –постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, для данной точки КЗ:

  (4.4.63)

где X∑ , R∑ - соответственно суммарное индуктивное и активное

сопротивления цепи до точки КЗ.

tоткл=1+0,07=1,07 с

 Т.к. при расчёте токов КЗ в точке К-1 активное сопротивление учитывается, то

 Тогда тепловой импульс тока при КЗ для Q13-Q15:

Интеграл Джоуля для Q14-Q16:

  (4.4.64)

Для выключателей Q1-Q13: BB/TEL-10: I∞=50 кА, tп=4 с;

 tоткл =1+0,07=1,07 с.

Т.к. при расчёте токов КЗ в точке К-2 активное сопротивление учитывается, то

Тогда тепловой импульс тока при КЗ для Q1-Q13:

Интеграл Джоуля для Q1-Q13:

4.5. Выбор трансформаторов тока

Для выбора трансформаторов тока составим таблицу табл. 4.5.

Таблица 4.5

Выбор трансформаторов тока

Проверим трансформаторы тока ТПОЛТ-10, устанавливаемые внутри помещения на электродинамическую стойкость при КЗ

;                                     (4.44)

гдеkt – кратность термической устойчивости, приводится в каталогах,          kt = 65;

t – время термической устойчивости, приводится в каталогах, t=1 с;

tпр – приведенное время КЗ, tпр=1,005 с;

I∞ – действующее значение периодической составляющей тока КЗ,

I∞ = 10,51 кА.

.

Проверим трансформаторы тока, устанавливаемые внутри помещения на термическую стойкость при КЗ:

  (4.45)

,

.

Из расчета следует, что выбранные трансформаторы тока ЗРУ удовлетворяют условиям выбора.

4.6. Выбор трансформаторов напряжения

Условие выбора:

Uном ≥ Uном. сети (4.46)

Выберем трансформаторы напряжения типа НАМИ-10-ХЛ2, номинальное напряжение которого 10 кВ и номинальная мощность в третьем классе точности 500 В×А. Предельная мощность 1000 В×А.

4.7. Выбор предохранителей

Плавкими предохранители обеспечивают защиту трансформаторов напряжения. Для их защиты выберем предохранители типа ПКТМ-10, технические данные которого представлены в таблице 4.7.

 Таблица 4.7

Технические характеристики предохранителя ПКТМ-10

4.8. Выбор ограничителей перенапряжения

Ограничители перенапряжений нелинейные с полимерной внешней излоляцией предназначены для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования подстанций и сетей переменного тока. Ограничители перенапряжений устанавливаются в сетях переменного тока частотой 50 Гц с изолированной нейтралью и включаются параллельно защищаемому объекту.

Ограничители перенапряжений типа: ОПН-П1-3IIУХЛ1, ОПН-П1-6IIУХЛ1 и ОПН-П1-10IIУХЛ1.

Конструктивно ограничители перенапряжения выполнены в виде блока последовательно соединенных оксидно-цинковых варисторов, заключенного в полимерную покрышку.

Технические данные которого представлены в таблице 4.8.10.

Таблица 4.8.10

Технические данные ОПН

V ВЫБОР И РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

5.1. Назначение релейной защиты

Лидирующее положение в разработке, производстве и внедрении микро-процесссорных защит в России занимают два предприятия:

ООО «АББ Реле-Чебоксары» и НТЦ "Механотроника"-г.Санкт-Петербург.

Блоки БМРЗ НТЦ «Механотроника» предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений от 0,4 до 220 кВ. Эти блоки не уступают многим зарубежным образцам по техническим и эксплуатационным характеристикам, при этом их стоимость значительно ниже.

Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-ДА-47
(в дальнейшем - БМРЗ), предназначен для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления, измерения и сигнализации присоединений напряжением 10 кВ.

БМРЗ обеспечивает функции защиты, автоматики и управления синхронных и асинхронных двигателей.

5.2. Функции БМРЗ

Трехступенчатая максимальная токовая защита (МТЗ) от междуфазных замыканий выполнена с контролем двух фазных токов. Первая и вторая ступени имеют независимую время-токовую характеристику. Третья ступень имеет независимую или зависимую характеристику. Выбор типа характеристики третьей ступени МТЗ производится программным ключом S109. БМРЗ обеспечивает возможность работы третьей ступени МТЗ с двумя типами зависимых характеристик - пологой (аналогичной характеристикам реле РТ-80, РТВ-IV) и крутой (аналогичной характеристике реле РТВ‑I). Выбор зависимой характеристики производится программным ключом S111.

Третья ступень МТЗ может быть использована с действием на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию. Блокировка действия третьей ступени на отключение производится программным ключом S117.

Любая ступень МТЗ может быть выведена из действия программными ключами S101, S102, S103 для первой, второй и третьей ступени соответственно.

Предусмотрена возможность выполнения направленной второй ступени МТЗ. Условие пуска (направленная или ненаправленная) вводится программным ключом S113.

БМРЗ обеспечивает две программы уставок МТЗ. Переключение программ уставок производится подачей сигнала на дискретный вход “Программа 2”.

БМРЗ обеспечивает автоматический ввод ускорения первой и второй ступеней МТЗ по включению выключателя. Ускорение третьей ступени может быть введено программным ключом S116, при условии работы третьей ступени на отключение. Ускорение вводится на 1с.

Защита от потери питания выполнена по факту снижения частоты, действует на вторую ступень МТЗ и может быть выведена из действия программным ключом S42.

Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) выполнена с контролем 3U0 и 3I0 и двумя выдержками времени. ОЗЗ может быть использована в следующих конфигурациях:

-     с контролем напряжения нулевой последовательности;

-     с контролем тока нулевой последовательности;

-     комбинированная (с контролем напряжения и тока нулевой последовательности);

-     направленная .

Выбор конфигурации ОЗЗ производится программными ключами S24, S25, S26.

ОЗЗ действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S21).

В БМРЗ установлены два реле сигнализации срабатывания ОЗЗ с замыкающими контактами - “ОЗЗ-1” и “ОЗЗ-2”. Реле “ОЗЗ-1” срабатывает по окончанию отработки выдержки времени, заданной уставкой ТОЗЗ1. Если введено действие ОЗЗ на отключение, то одновременно со срабатыванием реле “ОЗЗ-1” выдается команда на отключение выключателя. Реле “ОЗЗ-2” срабатывает после отработки выдержки времени, заданной уставкой ТОЗЗ2.

БМРЗ обеспечивает две программы уставок ОЗЗ. Переключение программ уставок производится одновременно со сменой программ МТЗ подачей сигнала на дискретный вход “Программа 2”.

Дифференциальная токовая отсечка (ДТО) выполнена с контролем двух токов. По окончанию отработки выдержки времени, заданной уставкой ТДТО выдается команда на отключение выключателя. ДТО может быть выведена из действия программным ключом S100. БМРЗ обеспечивает две программы уставок ДТО. Переключение программ уставок производится одновременно со сменой программ МТЗ подачей сигнала на дискретный вход “Программа 2”.

БМРЗ реализует функции датчика логической защиты шин (ЛЗШД) для структуры ЛЗШ с параллельным включением датчиков (ЛЗШ-Б). Выходной дискретный сигнал “ЛЗШД” выдается замыканием контактов выходного реле при пуске любой ступени МТЗ (при условии работы третьей ступени на отключение). Предусмотрена возможность блокировки действия третьей ступени МТЗ на ЛЗШД (ключ S116).

Защита минимального напряжения (ЗМН) выполнена с контролем двух линейных напряжений и напряжения обратной последовательности. Контроль линейных напряжений может быть блокирован программным ключом S70, контроль напряжения обратной последовательности блокируется ключом S73. ЗМН действует на отключение и на сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S71). Предусмотрена блокировка ЗМН при пуске первой и второй ступени МТЗ (ключ S72).

ЗМН срабатывает только при включенном выключателе.

БМРЗ реализует функции дуговой защиты. Выходной дискретный сигнал “Дуговая защита” выдается замыканием контактов выходного реле при пуске МТЗ и подаче на вход дискретного сигнала “Дуговая защита 1” или “Дуговая защита 2”. Дуговая защита действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S411).

5.3. Функции сигнализации

БМРЗ обеспечивает формирование выходных сигналов “Аварийное отключение 1”, “Аварийное отключение 2” и “РПВ”, “Вызов”, “Неисправность БМРЗ/выключателя” и “Отказ БМРЗ”.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6