Дипломная работа: Проект электрокотельной ИГТУ

Sр=

SНОМ2 > Sр 120 ВА > 14,98 ВА

Проверка других трансформаторов напряжения по вторичной нагрузке аналогична.

На термическую и динамическую стойкость трансформаторы напряжения не проверяются, так как защищены предохранителем.

2. РУ-220 кВ.

Трансформатор напряжения НКФ –220-58У1 [13].

UНОМ = 220 кВ;SНОМ2 = 400 ВА.

5. Выбор ограничителей перенапряжения.

Выбор ограничителей перенапряжения производится по номинальному напряжению установки.

1.  ОРУ-220 кВ.

Выбираем ОПН –220.У1 [13]

2.  РУ-6 кВ.

Выбираем ОПН –6.У1 [13]

3.10 Выбор и проверка шин на термическую и электродинамическую стойкости

1. Произведем выбор шин РУ-6 кВ электрокотельной.

Исходные данные:

IРАС = = 4967,9 А.

IП.О. = 13,85 кА;

i У = 34,89 кА;

BK = IП.О.2 ∙ (tЗ + tОТК) = 13,85 2 ∙ (0,1 + 0,095) = 37,4 кА2 ∙ с.

Выбираем шины по условию нагрева. К величине рабочего тока близки алюминиевые четырёхполосные шины, сечением 4(120х10) мм2 с допустимым током IДОП = 5200 А [1].

Проверяем шины на термическую стойкость.

Определяем минимальное допустимое сечение шин:

где ВК –тепловой импульс от тока короткого замыкания, А2 ∙ с;

С = 91 – тепловой коэффициент для шин из алюминия [7].

Сечение шины S = 480 ∙ 10 = 4800 мм2

S ≥ SMIN

4800мм2 > 67,2 мм2

Шины термически устойчивы.

Проверяем шины на электродинамическую стойкость.

Сечение шины: h x b = 480 х10 мм2;

h = 0,48 м; b = 0,04 м.

Шины расположены на ребро.

Проверка производится по условию:

dРАСЧ £ dДОП

где dРАСЧ – максимальное механическое напряжение в материале шин в точке взаимодействия изгибающего момента;

dДОП =82,3 Мпа –допустимое максимальное напряжение [7].

Наибольшее усилие, действующее на среднюю фазу:

F = 1,76×iУД2× ×10-7,

где l=750 мм- расстояние между изоляторами одной фазы.

а=250 мм- расстояние между соседними фазами.

iУД-ударный ток в точке К-2

F =1,76×348902××10-7=642,74 Н

Определяем момент сопротивления динамическому воздействию:

W =

Определяем максимальное механическое напряжение в материале шин в точке взаимодействия изгибающего момента:

dМ =  МПа

dДОП ≥ dМ

82,3 МПа > 28,8 МПа

Шины динамическое воздействие выдержат.

3.10.1 ПРОВЕРКА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЕЙ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ТОКАМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

1.Кабель от РУ-6 кВ к асинхронным двигателям.

Кабель ААГУ-6 кВ (3х95)

Определяем минимальное допустимое сечение жилы кабеля по условиям термической стойкости:

С = 95 – коэффициент для кабеля с алюминиевыми жилами [7].

S ≥ SMIN

95 мм2 > 71,1 мм2

Кабель термическое действие тока выдержит.

2.Кабель от РУ-6 кВ к КТП.

Кабель ААГУ -6 кВ (3х10)

Минимальное допустимое сечение жилы кабеля по условиям термической стойкости:

S ≥ SMIN

10 мм2 < 71,1 мм2

Кабель термическое действие тока не выдерживает, поэтому выбираем кабель большего сечения.

Кабель ААГУ-6 кВ (3 х 95). IДОП = 215 А.

95 мм2 > 71,1 мм2

Кабель термическое действие тока выдержит.

3.Кабель от РУ-6 кВ до электрокотельной.

Кабель ААГУ -6 кВ 3(3х150)

Минимальное допустимое сечение жилы кабеля по условиям термической стойкости:

S ≥ SMIN

3х150 мм2 < 71,1 мм2

Кабель термическое действие тока выдержит.

3.11 РАСЧЕТ ТОКА ТРЕХФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В.

Рис. 2.3

Приводим сопротивления системы электроснабжения высшего напряжения к напряжению 0,4 кВ:

R6/0,4 = R6 ∙ ∙ КТ2 = = 0,0002 мОм

X6/0,4 = X6 ∙ ∙ КТ2 = = 0,003 мОм

Сопротивление цехового трансформатора:

RТ = ∙106 = 31,5 мОм

XТ = ∙106 = 20,8 мОм

Удельные сопротивления жилы кабеля АВВГ-1 кВ (3х150 + 1х50):

R0Ф= 0,22 Ом/км;Х0Ф=0,06 Ом/км.[6]

Сопротивление жилы кабеля длиной L1 =0,058 км:

R1Ф = R0Ф ∙ L1=0,22 ∙ 0,058 = 0,012 Ом;

Х1Ф = Х0Ф ∙ L1=0,06 ∙ 0,058 = 0,0034 Ом.

Удельные сопротивления жилы кабеля АВВГ-1 кВ (3х6 + 1х4):

R0Ф= 5,55 Ом/км;Х0Ф=0,09 Ом/км.[9]

Сопротивление жилы кабеля длиной L2 =0,0458 км:

R2Ф = R0Ф ∙ L2=5,55 ∙ 0,0458 = 0,254 Ом.

Х2Ф = Х0Ф ∙ L2=0,09 ∙ 0,0458 = 0,0041 Ом;

Короткое замыкание в точке К-1:

Результирующее сопротивление:

Индуктивное сопротивление:

Х РЕЗ = Х 6/0,4 + Х Т = 0,003 + 20,8 = 20,803 мОм

Активное сопротивление:

R РЕЗ = R 6/0.4 +RТ +RДОБ = 0,0002 +31,5 +15 =46,5002 мОм

где RДОБ = 15 мОм –переходное сопротивление контактов [24]

Результирующее полное сопротивление:

Z РЕЗ = = 50,9 мОм

Значение тока короткого замыкания в точке К-1:

Ударный ток короткого замыкания:

iУ К-1 = ∙ КУ ∙ I К-1 = ∙ 1,05 ∙ 4,5 = 6,68 кА

где КУ =1,05 –ударный коэффициент [24].

Короткое замыкание в точке К-2:

1. Результирующее сопротивление:

Индуктивное сопротивление:

Х РЕЗ = Х 6/0,4 + Х Т + X1Ф =0,003 + 20,8 + 3,4 =24,2 мОм

Активное сопротивление:

R РЕЗ = R 6/0.4 +RТ + R1Ф + RДОБ = 0,0002 + 31,5 + 12 + 15 + 20 =

= 78,5 мОм

где RДОБ = 20 мОм –переходное сопротивление контактов [24]

Результирующее полное сопротивление:

Z РЕЗ = = 82,2 мОм

Значение тока короткого замыкания в точке К-2:

Ударный ток короткого замыкания:

iУ К-2 = ∙ КУ ∙ I К-2 = ∙ 1,03 ∙ 2,8 = 4,1 кА

где КУ =1,03 –ударный коэффициент [24].

Короткое замыкание в точке К-3:

1. Результирующее сопротивление:

Индуктивное сопротивление:

Х РЕЗ = Х 6/0,4 + Х Т + X1Ф + X2Ф = 0,003 + 20,8 + 3,4 + 4,1 =28,3 мОм

Активное сопротивление:

R РЕЗ = R 6/0.4 +RТ + R1Ф + R2Ф + RДОБ = 0,0002 + 31,5 +12 + 254 + 15 + 20 + 25 + 30 =387,5 мОм

где RДОБ = 25 мОм и 30 мОм –переходное сопротивление контактов [24]

Результирующее полное сопротивление:

Z РЕЗ = = 388,5 мОм

5.Значение тока короткого замыкания в точке К-3:

6.Ударный ток короткого замыкания:

iУ К-3 = ∙ КУ ∙ I К-3 = ∙ 1 ∙0,59 = 0,83 кА

где КУ =1 –ударный коэффициент [24].

Результаты расчетов токов трехфазного короткого замыкания заносим в сводную таблицу 3.26. .

Таблица 3.26. Сводная таблица расчета токов короткого замыкания
Точка К.З.	I К (3) , кА	i У , кА
К-1	4,5	6,68
К-2	2,8	4,1
К-3	0,59	0,83

3.12 ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В. ВЫБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Автоматические выключатели предназначены для автоматического размыкания электрических цепей при ненормальных режимах работы, для редких оперативных переключений при нормальных режимах, а также для защиты электрических цепей при недопустимых снижениях напряжения. Наименьший ток, вызывающий отключение автоматического выключателя, называют током срабатывания, а настройку расцепителя автоматического выключателя на заданный ток срабатывания – уставкой тока срабатывания.

1) Номинальный ток автоматического выключателя:

Выбирается по длительному расчетному току.

Iав ? Iн.дл

2) Номинальный ток теплового расцепителя:

Выбирается по длительному расчетному току линии:

Iн.тр ? Iн.дл

Для двигателя:

Iн.дл = Iном

Iном - номинальный ток двигателя

Для группы эл. приёмников:

Iн.дл = Iрасч

Iрасч –максимальный расчетный ток

3) Ток срабатывания электромагнитного расцепителя:

Должен быть не меньше 125% тока пускового или максимально кратковременного:

Iср.эмр ? 1,25 · Iкр

Для двигателя:

Iкр = Iпуск

Iпуск – номинальный пусковой ток двигателя

Для группы эл. приёмников:

Iкр = Iпуск.макс+( åIном.расч – Iном.макс)

Iпуск.макс - номинальный пусковой ток самого мощного двигателя в группе;

Iном.макс - номинальный ток самого мощного двигателя в группе;

åIном.расч – расчетный максимальный ток, взятый из таблицы нагрузок.

Паспортные данные потребителей РН, IH, IПУСК взяты из [3] и из таблицы 2.1.

1. Насос аккумуляторных баков:

РН = 11 кВт;IHОМ = 22 А;IПУСК = 132 А.

Следуя выше указанным условиям выбираем ток автомата Iав=25 А.

Тип автоматического выключателя:

где Iн.тр=25 А – номинальный ток теплового расцепителя;

Iср.эмр = 10 ∙ Iн = 10 ∙ 25 =250 А –

уставка срабатывания электромагнитного расцепителя.

Iкр = Iпуск =132 А.

Проверка:

1) Iав ≥ Iн.дл.

25 А ≥ 22 А

2)  Iн.тр. ≥ Iн.дл.

25 А ≥ 22 А

3) Iср.эмр ≥ 1,25 ∙ Iкр

10 ∙ 25 ≥ 1,25 ∙ 132

250 А ≥ 165 А

2. Дренажный насос:

РН = 7,45 кВт;IHОМ = 14,8 А;IПУСК = 103,6 А.

Выбираем ток автомата Iав=16 А.

Тип автоматического выключателя:

Iкр = Iпуск = 103,6 А.

Проверка:

1) Iав ≥ Iн.дл.

16 А ≥ 14,8 А

2) Iн.тр. ≥ Iн.дл.

16 А ≥ 14,8 А

3) Iср.эмр ≥ 1,25 ∙ Iкр

10×16 ³ 1,25 ∙ 103,6

160 А ≥ 129,5 А

Выбор магнитных пускателей и тепловых реле.

Магнитный пускатель предназначен для пуска и останова асинхронных электродвигателей, выполняет функции защиты минимального напряжения. Тепловое реле служит для защиты электродвигателя от тока перегрузки превышающей 15…20 минут, в пределах 10…20% от номинального тока электродвигателя.

Магнитный пускатель выбирается по условию:

I Н.П ? I Н.ДВ

где: I Н.П –номинальный ток магнитного пускателя, А;

I Н.ДВ – номинальный ток электродвигателя, А.

Тепловое реле выбирается по условию:

1. По номинальному току двигателя рассчитывается ток срабатывания реле:

I СР.Т ≈ 1,1…1,2 ∙ I Н.ДВ

2. По I СР.Т выбирается тепловое реле и указываются токи несрабатывания IНЕСР.

1.Насос аккумуляторных баков:

РН = 11 кВт;IH.ДВ = 22 А.

По условиям приведенных выше условий выбираем пускатель ПМЛ-2200 [12].

I Н.П = 25 А.

Проверка: I Н.П ? I Н.ДВ

25А > 22 А

I СР.Т = 1,1 ∙ 22 = 24,2 А

Выбираем тепловое реле РТЛ-102104IНЕСР = 13…25 А [12] .

2.Дренажный насос:

РН = 7,45 кВт;IH.ДВ =14,8 А.

Выбираем пускатель ПМЛ-2200 [12].

I Н.П = 25 А.

Проверка: I Н.П ? I Н.ДВ

25 А >14,8 А

I СР.Т = 1,1 ∙ 14,8 = 16,3 А

Выбираем тепловое реле РТЛ-102104IНЕСР = 13…25 А [12] .

3.13 ВЫБОР ПРОВОДНИКОВ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

При выборе сечения проводников в электрических сетях учитываются как рабочие, так и возможные аварийные режимы сетей.

Сечение проводов и кабелей напряжением до 1000В определяется по условию нагрева в зависимости от расчетного значения длительно допустимой токовой нагрузке при 25 0С. Основным показателем рабочего режима линий и других элементов сети является длительная или расчетная токовая нагрузка.

1) Выбор сечения проводников по расчетной токовой нагрузке заключается в соблюдении условия:

Iдл.доп ≥ К ∙ Iрасч

где Iдл.доп - длительно допускаемый ток проводника, А;

Iрасч - расчетная или длительная токовая нагрузка проводника, А;

К –коэффициент (для взрывоопасной среды принимается равным 1,25; для нормальной среды равным 1).

2)  После выбора сечения проводится его проверка на согласование с защищающим аппаратом:

Iдл.доп ≥ КЗ ∙ Iзащ

где Iзащ –ток защиты автоматического выключателя, А;

КЗ –коэффициент защиты (для взрывоопасной среды принимается равным 1,25; для нормальной среды равным.

Насос аккумуляторных баков:

РН = 11 кВт;IH.ДВ = 22 А.

Так как среда в помещениях электрокотельной нормальная, то К=1; КЗ=1.

Выбираем кабель: АВВГ-1 кВ (4х10) – кабель с алюминиевыми жилами, с поливинилхлоридной изоляцией, с поливинилхлоридной оболочкой, без защитного покрова.

I дл.доп= 45 А [1].

Проверка:

1)  Iдл.доп ≥ К ∙ Iрасч

45A >1 ∙ 22 A

2)  Iдл.доп ≥ КЗ ∙ Iзащ

45 A >1 ∙ 10 A

Шины 0,4 кВ:

Шины выбираются по расчетному току и проверяются по условию нагрева.

Из таблицы нагрузок Iрасч = 170,8 А

Выбираем алюминиевые шины А (20х3) одна полоса на фазу [1] .

Iдоп = 215 А [1]

Проверка:

215 А > 1 ∙ 170,8 А

4. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

4.1 РАСЧЁТ ЗАЩИТЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Двигатели напряжением выше 1000 В, обслуживающие неответственные механизмы, при незначительной их мощности (до 200—300 кВт) могут защищаться плавкими предохранителями. Выбор предохранителей в этих случаях производится по кривым рис. 20-13 [8]. Из кривых следует, что при IП.В.НОМ>IДВ.НОМ и при крайности пускового тока 6—7 предохранители обеспечивают время пуска двигателя 4—60 с в соответствии с условиями пуска; здесь IП.В.НОМ— номинальный ток плавкой вставки; IДВ.НОМ — номинальный ток двигателя при полной загрузке. Если плавкие предохранители не обеспечивают требований, предъявляемых к защите двигателей, применяют релейную защиту.

На синхронных и асинхронных двигателях напряжением выше 1000 В. устанавливают релейную защиту от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

1)  многофазных замыканий в обмотке статора и на её выводах;

2)  замыканий на землю в обмотке статора;

3)  токов перегрузки;

4)  снижения напряжения;

Для синхронных двигателей предусматривается, кроме того, защита от асинхронного режима и замыкания в цепи возбуждения.

Для защиты от многофазных КЗ в обмотках статора двигателей мощностью до 5000 кВт используется токовая отсечка без выдержки времени мощностью 5000 кВт и выше - продольная дифференциальная защита. Обе защиты действуют на отключение выключателей или другого отключающего аппарата, а для синхронных двигателей и на автомат гашения поля (АГП). Токовая отсечка выполняется одним реле, включенным на разность фазных токов (для электродвигателей мощностью до 2000 кВт), или двумя реле, включенными на фазные токи (для двигателей мощностью 2000-5000 кВт). Продольная дифференциальная защита в двухфазном исполнении применяется для двигателей мощностью 5000 кВт и более, а также для двигателей мощностью менее 5000 кВт, если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности.

Исходные данные:

Тип двигателя

ДАЗО 4 – 400ХК – 4У3. РН=315 кВт;UН=6 кВ;сosφ=0.86;η=0.937;КП=5.1

Номинальный ток:

А

Определим пусковой ток электродвигателя:

 А

Определим полную мощность электродвигателя:

кВ·А

Для определения тока двигателя в нормальном и аварийном режимах используем трансформатор тока типа ТКЛ-10-У3 0.5/10Р с коэффициентом трансформации . Для питания выбрали кабель ААГУ 6 кВ (3*35)

Ток трёхфазного замыкания на выводах статора кА. Время пуска 8 секунд.

Токовая отсечка.

Определим ток срабатывания защиты (защита отстраивается от многофазных КЗ): , где КОТС=1.5 коэффициент отстройки, для реле РТ-40 и при защите асинхронного двигателя.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22