В осуществлении современного технического прогресса важное место принадлежит электрификации. Применение электрической энергии в любой отрасли промышленности позволяет увеличить производительность труда, добиться высокого уровня механизации и автоматизации.
Мощное развитие электроэнергетической базы служит надежной предпосылкой дальнейшего развития отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта. Но все это невозможно без качественного и бесперебойного снабжения электрической энергией потребителя, будь то промышленное предприятие, сельское хозяйство или население.
Основным узловым вопросом, оптимальное решение которого определяет все свойства, особенности и техническую характеристику ПС, является главная электрическая схема. При этом под главной электрической схемой не следует понимать просто начертание электрических связей, присоединений и цепей. Необходимо определить тип, число и параметры оборудования и аппаратуры и, в первую очередь, главных трансформаторов, выключателей и другой к оммутационной аппаратуры, рациональную их расстановк у.
Наибольшее распространение получили электрические аппараты управления потоками электрической энергии для изменения режимов работы, регулирования параметров, контроля и защиты электротехнических систем и их составных частей. Как правило, функции таких электрических аппаратов осуществляется посредством коммутации (включения и отключения) электрических цепей с различной частотой, начиная от относительно редких, нерегулярных значений, до периодических высокочастотных, например, в импульсных регуляторах напряжения.
В электротехнических комплексах и системах применяют различные электрические и электронные аппараты. Эти аппараты отличаются между собой устройством, принципом работы, конкретным назначением и областью применения, номинальными параметрами, техническими характеристиками, а также графическими буквенными обозначениями.
Коммутационные аппараты
Бесконтактные коммутационные аппараты
Коммутационные и защитные аппараты по своим параметрам — напряжение, ток, частота, степень защиты оболочки, режим работы, допустимое количество циклов оперирования в течение одного часа, коммутационная износостойкость, коммутационная способность, механическая износостойкость, условия эксплуатации в части воздействия механических факторов внешней среды, электродинамическая и термическая стойкость к току КЗ, отключающая способность к току КЗ, а также климатическое исполнение и категория размещения — должны соответствовать условиям проектируемой установки.
Современные методы диагностирования электрических цепей электропоездов
... электрических аппаратов применяют переносные, бортовые и стационарные средства. Часть аппаратов, например, таких, как аппараты защиты, предпочтительнее диагностировать в процессе испытания и настройки, а коммутационные аппараты ... включении не нарушать режима работы цепи измеряемого объекта; обеспечивать малую ... diagnosis) - распознавание, определение. Техническая диагностика решает три типа задач. К ...
Целью дипломной работы является расчет и выбор коммутационного оборудования для ЛЭП-0,4кВ на основе предъявляемых современных требований к надежности и качеству, исходя из опыта разработок проектирования электрических подстанций.
1.1 Подстанции и их коммутационное оборудование
Трансформаторные подстанции 6…10/0,38 кВ, которые часто называют потребительскими, предназначены для питания распределительных линий напряжением 0,38 кВ, в большинстве случаев трехфазных четырехпроводных с заземленной нейтралью.
В распределительных сетях используются как однотрансформаторные, так и двухтрансформаторные трансформаторные подстанции мощностью от 25 до 630 кВ-А в большинстве случаев наружной установки. При специальном обосновании могут устанавливаться закрытые трансформаторные подстанции (ЗТП).
В настоящее время в большинстве случаев проектируются сети с комплектными трансформаторными подстанциями наружной установки, хотя для потребителей первой категории по надежности электроснабжения все более широко используются ЗТП.
Основные схемы первичных соединений распределительного устройства 10 кВ комплектной трансформаторной подстанции (КТП) приведены на рисунке 1.
Рисунок 1. Главные схемы соединений распределительного устройства РУ 10 кВ трансформаторных подстанций 10/0,38 кВ
Разъединитель, как правило, устанавливают на концевой опоре линии 10 кВ, а предохранители 10 кВ — в КТП. Вместо разъединителя в цепи трансформатора при соответствующем обосновании может быть использован выключатель нагрузки. Схема б также с одним трансформатором и шинами с выключателями нагрузки может применяться в сетях 10 кВ, не только с односторонним, но и с двусторонним питанием, когда по условиям надежности допускаются ручные послеаварийные переключения. Трансформатор присоединяют к шинам через разъединитель и предохранители.
При включенных выключателях нагрузки может осуществляться питание от одного источника с транзитом мощности через шины подстанции. В этой схеме допускается один из выключателей нагрузки заменить на разъединитель с выполнением соответствующих блокировок.
Схема е совмещает однотрансформаторную подстанцию с пунктом автоматического секционирования или пунктом автоматического включения резерва (АВР) линии 10 кВ. Схема применяется в сетях напряжением 10 кВ с односторонним и двусторонним питанием, в которых по условиям надежности электроснабжения требуются автоматическое и ручное секционирования линий 10 кВ.
Разработка принципиальной схемы технологической линии теплоизоляции труб
... трубопровода, тем больше вероятность замерзания жидкости. Уменьшает вероятность замерзания холодной воды применение изолированных неметаллических трубопроводов. Теплоизоляция трубопроводов с целью предотвращения конденсации влаги на ... данный вид теплоизоляции при прокладке газопроводов, такие изделия выдерживают большую механическую нагрузку, соответственно не только теплоизолируют трубопровод, но и ...
Схема г — распределительное устройство с двумя трансформаторами и шинами 10 кВ, секционированными выключателем нагрузки и разъедителем применяется в основном в сетях 10 кВ с двусторонним питанием, где допускается ручное секционирование линий 10 кВ.
Основной режим работы подстанции — питание каждого трансформатора от независимого источника по линии 10 кВ (секционный выключатель нагрузки отключен).
При включенном секционном выключателе нагрузки можно осуществить питание от одного источника с транзитом мощности через шины трансформаторной подстанции. Вместо секционного выключателя нагрузки может быть установлен масляный выключатель (с заменой выключателя нагрузки на разъединитель с левой стороны от него, схема г).
Принципиальная электрическая схема комплектной трансформаторной подстанции 10/0,38 кВ мощностью 25 … 160 кВ-А приведена на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема электрическая соединений КТП-25 … 160/10
Распределительное устройство (РУ) 10 кВ состоит из разъединителя QS с заземляющими ножами, устанавливаемого на ближайшей опоре линии 10 кВ, вентильных разрядников FV1 … FV3 для защиты оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений на стороне 10 кВ и предохранителей F1 … F3, установленных в водном устройстве высшего напряжения, обеспечивающих защиту трансформатора от многофазных коротких замыканий.
Предохранители соединены соответственно с проходными изоляторами и силовым трансформатором. Остальная аппаратура размещается в нижнем отсеке (шкафу), то есть распределительное устройство 0,38 кВ.
На вводе распределительного устройства 0,38 кВ установлены рубильник S, вентильные разрядники FV4 … FV6 для защиты от перенапряжений на стороне 0,38 кВ, трансформаторы тока ТА1 … ТАЗ, питающие счетчик активной энергии PI, и трансформаторы ТА4, ТА5, к которым подключено тепловое реле КК, обеспечивающее защиту силового трансформатора от перегрузки.
Включение, отключение и защита отходящих линий 0,38 кВ от коротких замыканий и перегрузки осуществляются автоматическими выключателями QF1 … QF3 с комбинированными расцепителями. При этом для защиты линий от однофазных коротких замыканий в нулевых проводах воздушной линии N1 … 3 установлены токовые реле КА1 … КA3, которые при срабатывании замыкают цепь обмотки независимого расцепителя. Реле настраиваются на срабатывание при однофазных коротких замыканиях. в наиболее удаленных точках сети. Линия уличного освещения от коротких замыканий защищена предохранителями F4 … F6.
1.2 Защитная и коммутационная аппаратура
Трансформаторы 10/0,4 кВ в сельских и городских распределительных электрических сетях мощностью до 0,63 MB-А включительно, как правило, защищаются плавкими предохранителями на стороне 10 кВ и весьма часто также плавкими предохранителями на стороне 0,4 кВ. Возможно и такое сочетание, как предохранители на стороне 10 кВ и автоматические выключатели на стороне 0,4 кВ. На стороне ВН трансформаторов закрытых подстанций (ЗТП) плавкие предохранители применяются в сочетании с выключателями нагрузки (ВНП) — разъединителями с автоматическим приводом, которые отключаются при срабатывании плавкого предохранителя хотя бы на одной из фаз.
Организация ремонта предохранителей
... отключения, Время плавления плавкого элемента предохранителя, Преддуговое время предохранителя Время дуги Время отключения предохранителя (полное время), Потери мощности при номинальном токе, Характеристики энергетического воздействия тока, протекающего через предохранитель, ... действия Предохранители бывают плавкими (одноразовыми) и автоматическими (многоразовыми). Плавкий предохранитель (рис. ...
Плавким предохранителем называется коммутационный аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи посредством расплавления специальных токоведущих частей (плавких вставок) под воздействием тока, превышающего определенное значение, с последующим гашением возникающей электрической дуги.
Принцип действия и виды плавких предохранителей. Плавкий предохранитель как защитный аппарат применяется в электрических сетях уже более 100 лет. В основе его работы лежит известный закон Джоуля — Ленца (1841 г.), согласно которому прохождение электрического тока по проводнику сопровождается выделением теплоты Q (в джоулях):
где I — ток, проходящий по проводнику, A,
Плавкая вставка предохранителя является участком защищаемой электрической цепи, имеющим меньшее сечение и большее сопротивление R, чем остальные элементы этой цепи. Поэтому при прохождении по цепи тока КЗ плавкая вставка нагревается сильнее других элементов защищаемой цепи, раньше расплавляется и тем самым спасает электрическую установку от перегрева и разрушения. Но для прекращения прохождения тока КЗ, т. е. отключения электрической установки от питающей электросети, недостаточно расплавления вставки, необходимо еще погасить возникшую в этом месте электрическую дугу. Быстрое гашение дуги является важнейшей задачей плавкого предохранителя.
По способу гашения электрической дуги плавкие предохранители, применяемые для защиты трансформаторов, делятся на две основные группы:
— предохранители с трубками из газогенерирующего материала (фибры или винипласта), который обильно выделяет газы при высокой температуре горения электрической дуги; возникающие в этот момент высокое давление (в предохранителях типа ПР напряжением до 1000 В) или продольное дутье (в предохранителях ПСН напряжением выше 1000 В) обеспечивают быстрое гашение электрической дуги;
— предохранители с наполнителем (кварцевым песком), в которых электрическая дуга гасится в канале малого диаметра, образованном телом испарившейся плавкой вставки, между крупинками (гранулами) кварцевого песка; такие предохранители обычно называют кварцевыми .
Расчет электрической цепи постоянного тока и напряжения
... методы определения токов, напряжений и узловых потенциалов. Проверить на практике законы Ома, законы Кирхгофа, баланс мощностей. контурный ток напряжение электрический Согласно своему варианту было получено задание, представляющее собой схему электрической цепи, показанную на ...
Автоматические воздушные выключатели (автоматы).
Автоматические воздушные выключатели предназначены для автоматического отключения электрических цепей до 1000 В при токах КЗ и перегрузках, а также для отключения и включения токов нагрузки оперативным персоналом. Кроме того, эти аппараты широко используются для выполнения устройства автоматического включения резерва — АВР на двухтрансформаторных подстанциях и на распределительных щитах с двумя вводами, где схема АВР дает команду на отключение рабочего и включение секционного или другого резервного автоматического выключателя, нормально находящегося в отключенном положении.
В каждом автоматическом выключателе предусматривается один или несколько так называемых расцепи теле и — устройств, воздействующих на его отключение или включение. По принципу действия, способу выявления аварийной ситуации и назначению различают расцепители электромагнитные, тепловые, полупроводниковые, минимального напряжения, независимые и др.
Электромагнитные расцепители
Таким образом, время срабатывания самого электромагнитного расцепителя не зависит от тока и по аналогии с мгновенно действующей релейной защитой электромагнитный расцепитель называют также отсечкой. Основным назначением отсечки является отключение междуфазных КЗ, но в ответственных электроустановках стремятся обеспечить быстрое отключение также и однофазных КЗ на землю, что может достигаться путем увеличения токов при этом виде КЗ (например, установкой трансформаторов со схемой соединения обмоток ∆/Y или Y/Y, см. § 3), а также использованием специальных расцепителей или реле в нулевом проводе, которые могут быть настроены на значительно меньшие токи срабатывания, чем электромагнитные расцепители.
На трансформаторах с выключателями на стороне 10 кВ, где все устройства релейной защиты могут воздействовать на отключение также и автоматического выключателя 0,4 кВ (§ 8, рис. 19), электромагнитные расцепители не используются, а автомат отключается с помощью независимого расцепителя (электромагнита отключения).
Независимый расцепитель
Независимые расцепители используются и при выполнении на двухтрансформаторной подстанции устройства АВР (рис. 3), которое при длительном исчезновении напряжения на источнике А (или Б) отключает автоматический выключатель АВ\ (или АВ 2 ) и затем включает секционный автомат ABC
Воздушные автоматические выключатели
... работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки. Автоматические выключатели применяются не только для отключения приемников при токах короткого замыкания, но и для нечастых включений ... зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или масляными. В цепях с напряжением до 500 В применяются в основном воздушные выключатели. 2. Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями ...
Рис. 3.
В автоматических выключателях могут устанавливаться также тепловые или полупроводниковые расцепители, имеющие обратно зависимую от тока характеристику выдержки времени и предназначенные для защиты электрооборудования от токов перегрузки и удаленных КЗ.
Тепловой расцепитель
Тепловой расцепитель рассчитан на прохождение тока, равного его номинальному току /ном. т в течение сколько угодно большого времени. Расцепитель срабатывает, если ток в защищаемой цепи превышает его номинальное значение на 20— 35%, но при этом время срабатывания очень велико (минуты), что и является первым принципиальным недостатком теплового расцепителя.
комбинированными.
полупроводниковые
Условные обозначения автоматических выключателей начинаются с букв А (автомат) или ВА (выключатель автоматический), Далее ряд букв и цифр мер, буква С показывает, что выключатель селективный (имеется регулируемая выдержка времени).
мер, буква С показывает, что выключатель селективный (имеется регулируемая выдержка времени).
Выбор автоматических выключателей.
Как коммутационный аппарат, предназначенный для отключения токов КЗ, автоматический выключатель выбирается по максимальному значению тока КЗ в месте его установки, т. е. при металлическом трехфазном КЗ. В связи с малой вероятностью металлических КЗ (§ 8) при выборе автоматов отходящих линий 0,4 кВ в ряде случаев учитывается меньшее значение тока КЗ через переходное сопротивление до 15 мОм. Но для вводных и секционных автоматических выключателей трансформаторных подстанций (рис. 3) такое допущение не принимается, и их коммутационная способность, электродинамическая и термическая стойкость должны соответствовать максимальному току КЗ.
Как защитный аппарат автоматический выключатель не должен срабатывать при номинальных токах и допустимых перегрузках, должен селективно и с достаточной чувствительностью отключать все виды КЗ, причем с минимальным временем. При недопустимых перегрузках защищаемого элемента автомат должен отключаться раньше, чем произойдет повреждение защищаемое элемента.
Условия и примеры выбора автоматических выключателей до 1000 В рассмотрены в работе [7].
На стандартных подстанциях 10/0,4 кВ с трансформаторами мощностью 0,25; 0,4 и 0,63MB-А, где автоматические выключатели используются как коммутационные и защитные аппараты, применяются следующие типы автоматов.
На однотрансформаторных подстанциях на вводе 0,4 кВ могут устанавливаться автоматы серий А-3700 с комбинированными расцепителями. Электромагнитные расцепители срабатывают с временем около 0,1 с. На двухтрансформаторных подстанциях (рис. 11,6) на вводах трансформаторов и на секционном выключателе ABC устанавливаются селективные автоматы серий АВМ, «Электрон» или ВА.
Расчет и проектирование отпаечной тяговой подстанции постоянного тока
... от которой получает питание данная тяговая подстанция проходит через территорию тяговой подстанции, где секционируется высоковольтным выключателем и разъединителями. Выключатель и разъединитель нормально включены и образуют рабочую цепь, по которой осуществляется передача мощности ...
Номинальный ток автоматического выключателя выбирается по номинальному току защищаемого трансформатора с учетом его допустимой длительной перегрузки при отключении одного из двух трансформаторов и включении секционного автомата.
Электромагнитный или ему подобный полупроводниковый независимый расцепитель должен надежно, с достаточной чувствительностью реагировать на все виды КЗ на шинах основного щита 0,4 кВ подстанции (точка К1 на рис. 3, а), а также на вторичных сборках с целью дальнего резервирования КЗ (точки K2 и К3).
2 ВЫБОР КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ
2.1 Выбор выключателей
Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи в различных режимах работы. Выключатели должны надежно отключать токи нормального режима и режима КЗ, а также малые индуктивные и емкостные токи без появления при этом опасных коммутационных перенапряжений.
При проектировании электроустановок первоначально намечают типы выключателей, а затем производят их выбор по следующим параметрам [1,7]:
а) по напряжению электроустановки
, (1)
где — номинальное напряжение установки;
— номинальное напряжение выключателя;
б) по длительному току в нормальном и форсированном режимах работы
(2)
в) по отключающей способности
При выборе выключателя по отключающей способности сначала производится проверка на симметричный ток отключения по условию:
(3)
где
Далее проверяют выключатель на возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ
, или ; (4)
где
— нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, %, которое берется по каталогу для выбранного выключателя. Если отсутствует для данного типа выключателя, то оно может быть определенно по кривой представленной на рисунке 2.1 или рассчитано для момента времени по выражению:
, (5)
апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя ;
процентное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе КЗ, которое определяется по выражению:
(6)
Если условие (2.3)
Выбор автоматических выключателей
... номинального тока расцепителя; уставки по току срабатывания в зоне токов короткого замыкания (ток отсечки); уставки по времени срабатывания в зоне токов перегрузки; уставки по времени срабатывания в зоне токов короткого замыкания (для селективных выключателей). Автоматические выключатели ...
; (7)
Или
Рисунок 4. Нормированное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе.
Проверка выключателя по включающей способности производится по условию:
(9)
где
— начальное значение периодической составляющей тока КЗ в месте установки выключателя,
— номинальный ток включения выключателя, равный номинальному току отключения (начальное действующее значение периодической составляющей);
— наибольший пик тока включения.
На электродинамическую стойкость выключатель проверяется по двум условиям:
(10)
где
наибольший пик сквозного предельного тока КЗ.
На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ в соответствии с выражением (12) .
Согласно ПУЭ намеченные к установке выключатели должны быть проверены по параметрам переходного восстанавливающегося напряжения (ПВН) на контактах выключателя. ПВН появляется на контактах выключателя после погасания в нем электрической дуги [5,7] .
Для воздушных выключателей рекомендуется выполнить сначала приближенную проверку скорости восстановления напряжения [8]:
, (11)
где — расчетный ток трехфазного КЗ;
— количество линий, не считая поврежденной.
Если условие
Для уточненной проверки выключателей по параметрам восстанавливающегося напряжения необходимо сопоставить расчетную кривую переходного восстанавливающегося напряжения с нормированной. Расчетная кривая ПВН не должна выходить за пределы нормированной характеристики ПВН выключателя и один лишь раз должна пересекать линию запаздывания.
2.2 Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей
Разъединитель, как коммутационный аппарат, предназначен для отключения и включения электрической цепи без тока и для создания видимого разрыва цепи между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.
Таблица 1
Расчетные и каталожные данные выключателя
Расчетные параметры цепи
Каталожные данные выключателя
Условие выбора выключателя
Специальными типами разъединителей являются отделители и короткозамыкатели, которые применяются в распределительных устройствах выполненных по упрощенным схемам, обычно на подстанциях. Короткозамыкателем создается искусственное КЗ на стороне высокого напряжения трансформатора подстанции с целью повышения чувствительности релейной защиты линии. Отделители предназначены для автоматического отключения поврежденного участка цепи в бестоковую паузу [7].
Расчёт токов короткого замыкания и выбор трансформаторов тока
... месторасположение ее в сети. 1. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 1.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания Схема замещения исследуемой сети для расчета токов короткого замыкания (КЗ) представлена на рис. 1.1. токов КЗ Расчет Первоначально определим ток короткого замыкания в точке К 1 ...
Выбор разъединителей и отделителей произвожу по номинальному напряжению установки, номинальному длительному току, по конструкции и роду установки, а проверку произвожу в режиме КЗ на термическую и электродинамическую стойкость.
Короткозамыкатели выбираю и проверяю по тем же условиям, что и разъединители, но без проверки по току нагрузки.
Расчетные величины для выбора разъединителей, отделителей и короткозамыкателей те же, что и для выключателей.
Условия выбора разъединителей, отделителей и короткозамыкателей свожу в таблицы 5.
Таблица 2
Условия выбора разъединителей
Каталожные данные разъединителя
Условие выбора
3.1 Расчет однофазного короткого замыкания
Рис. 4. Схема двухтрансформаторной подстанции 10/0,4 кВ
Рисунок 5. Схема замещения упрощенная
Рисунок 6. –
Для кабельных линий:
Х пкл1 = х 0п * L кл1 ; (82)
Х пкл1 = 0,26 * 20 = 5,2 мОм; (83)
R пкл1 = 2* r 0 * L кл1 ; (84)
R
R
R
Х пш = х 0пш * L ш ; (88)
Х пш = 0,26 * 2 = 0,52 мОм; (89)
R
Х пкл2 = 0,26 * 7 = 1,82 мОм; (91)
Z
R
R
Х п2 = Х пкл1 + Х пш ; (94)
Х п2 = 5,2 + 0,52 = 5,72 мОм; (95)
Z
Z
R
R
Х п3 = Х п2 + Х пкл2 ; (100)
Таблица 3
Сводная ведомость токов короткого замыкания
Точка
Ток однофазного короткого замыкания на землю в точке К1 определяю по соотношению:
(108)
Исходя из ранее заданных условиях о том
(109)
С учетом переходных сопротивлений контактов и дуги суммарное сопротивление вычисляю следующим образом
=280,781 мОм (110)
3.2 Расчет трехфазного короткого замыкания
Ток трехфазного металлического короткого замыкания на землю в точке К1 (максимальный ток короткого замыкания) определяю по соотношению
(111)
Ток трехфазного металлического короткого замыкания на землю в точке К1 с учетом переходного сопротивления (минимальный ток короткого замыкания) определяю по выражению
(112)
где
3.3 Расчет токов коротких замыканий на термическую стойкость
Расчет токов коротких замыканий предназначен для выбора защитной и коммутационной аппаратуры и проверки оборудования на термическую стойкость.
Расчеты выполняю при следующих условиях:
1. Параметры схемы замещения трансформатора прямой, обратной и нулевой последовательностей одинаковы и составляют
, (113)
где
(114)
где
2. Активные и реактивные сопротивления прямой последовательности кабеля и петли фаза-нуль соответственно
(115)
(116)
, (117)
где
и 
— активное и индуктивное удельные сопротивления кабелей
Из данной таблицы определяю значения
(118)
(119)
Таблица 4
Значения сопротивлений кабелей напряжением до 1 кВ
4 ВЫБОР НИЗКОВОЛЬТНОЙ АППАРАТУРЫ НА, СТОРОНЕ 0,4 кВ
4.1 Выбор силового распределительного шкафа
Для приема и распределения электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В применяют силовые распределительные шкафы и пункты.
Для нашей схемы электроснабжения приемников электрической энергии, расположенных в крытом помещении, выбираем силовой шкаф серии ШР11 типа ШР11-73407-22У3, степень защиты I Р22 (приложение 1).
Номинальный ток шкафа 400 А. Размеры шкафа составляют 600 х 350 х 1600 мм.
4.2. Выбор рубильника, установленного в силовом шкафу
В силовом шкафу установлен вводной рубильник. Рубильник выбирается из условия соответствия его номинального тока, номинальному допустимому рабочему току питающего кабеля.
(120)
Устанавливаем рубильник трехполюсный, тип Р16 (приложение 1); номинальное напряжение 380В; номинальный ток рубильника 400А; ток электродинамической стойкости 30кА; термическая стойкость односекундная 144кА 2 – с; число полюсов – три; вид привода – боковая рукоятка; масса 2,8кг.
(121)
4.3 Выбор предохранителей силового шкафа
Предохранитель – это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.
В большинстве предохранителей отключение цепи происходит за счет расплавления плавкой вставки, которая нагревается протекающим через нее током защищаемой цепи. После отключения необходимо заменить плавкую вставку на исправную. Эта операция производится вручную или автоматически заменой всего предохранителя.
Основными элементами предохранителя являются корпус, плавкая вставка (плавкий элемент), контактная часть, дугогасительное устройство и дугогасительная среда.
Выбор предохранителя произвожу по напряжению установки, по току, по конструкции и роду установки, по току отключения.
Сечение проводов и напряжением до 1000 В по условию нагрева выбираю в зависимости от длительно допустимой токовой нагрузки. Выбор сечения произвожу:
а) по условию нагрева длительным расчётным током
I
I
I
I
I
На двухтрансформаторной ПС установлены 2хТМ-630 кВт, со следующими техническими характеристиками: 
, 
, 
Выбор предохранителя осуществляю по следующим условиям:
1. Номинальное напряжение предохранителя
(1
2. Номинальный ток плавкой вставки
— ток плавкой вставки должен быть не меньше максимального рабочего тока.
— в связи с тем что отсутствует двигательная нагрузка, то по ПУЭ п.3.1.9 в сетях, допускается не выполнять расчетной проверки приведенной кратности тока КЗ, если обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников, аппараты защиты имели кратность не более: 300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;
Следовательно проверка чувствительности защиты оборудования предохранителем по минимальному току короткого замыкания (кратность минимального тока короткого замыкания по отношению к номинальному току плавкой вставки должна быть больше 3 для невзрывоопасных помещений и 4 для взрывоопасных)
(137)
Предохранители плавкие (ГОСТ 17242–71) предназначены для защиты электрических сетей от токов перегрузки и короткого замыкания.
Выбор предохранителя провожу исходя из условия:
где
Принимаю для силового распределительного шкафа предохранители с наполнителем, с закрытым разборным патроном серии ПН2. Тип предохранителя ПН2–400, номинальное напряжение до 500 В, номинальный ток предохранителя 400 А, плавкой вставки 350 А, предельный ток отключения 40 кА.
4.4 Выбор силового распределительного пункта
От силового шкафа получает питание силовой распределительный пункт. Силовой шкаф и распределительный пункт (шкаф) соединены между собой силовым кабелем марки ААШВ с алюминиевыми жилами сечением 120 мм² и допустимой токовой нагрузкой 270 А.
К распределительному пункту присоединены пять потребителей электрической энергии. Из стандартно выпускаемых распределительных пунктов выбираем распределительный пункт, трехфазный, серии ПР24 с автоматическими выключателями серии А3700.
Распределительные пункты серии ПР24 изготовляют в соответствии с ТУ16 – 536.432 – 74.
Расцепители являются составной частью автоматов, которые контролируют заданный параметр защищаемой цепи и воздействуют на расцепляющее устройство, отключающее автомат.
Выбор автоматы выключателей производится по номинальному напряжению и току, конструктивному выполнению и месту установки, отключаемому току и мощности.
4.5 Выбор воздушного автоматического выключателя QF1 распределительного пункта
Стандартно устанавливаемые выключатели в распределительном пункте – это выключатели серии А3700, которые предназначены для замены рубильников и предохранителей. Автоматические выключатели серии А3700 выпускают в различных исполнениях.
Выбираем автомат селективный типа А3744С с полупроводниковым расцепителем максимального тока.
С учетом теплового поправочного коэффициента номинальный ток полупроводникового расцепителя равен
;
где К = 0,85 – тепловой поправочный коэффициент.
Технические данные автомата А3744С: номинальное напряжение 380 В, номинальный ток автомата 400А, предел регулирования номинального тока расцепителя 400А, 500А, 630А, пределы регулирования уставки во времени срабатывания в зоне токов КЗ – (3, 5, 7, 10) I н.пр. , калибруемые значения уставки во времени срабатывания в зоне токов КЗ – 0,1 с; 0,25 с; 0,4 с. Защиты в зоне перегрузки нет.
Ток нагрузки в цепи в точке К1:
(138)
Кратковременную токовую нагрузку автомата
Пиковый расчетный ток:
. (139)
где К
Ток несрабатывания автомата
Где К
Условия выбора автомата
4.6 Выбор автоматов QF2, QF3, QF4, QF5 для цепей питания
Потребляемый ток в точке К1 равен 41,266 А.
С учетом теплового поправочного коэффициента номинальный расчетный ток электромагнитного расцепителя токоограничивающего автомата QF 2 равен:
(140)
Нагрузочный ток в точке замещения К1
(141)
Аналогично, расчетные значения при выборе автомата
(143)
Пиковый расчетный ток в точке замещения К2:
Условия выбора автомата
Номинальный ток в точке замещения К2 равен 163,86 А.
Номинальный расчетный ток электромагнитного расцепителя автомата
(145)
Пусковой ток в точке замещения К3
Пиковый расчетный в точке замещения К3
Ток несрабатывания электромагнитного расцепителя автомата
Условия выбора автомата
Выбираю автоматический воздушный выключатель типа А3732ФУЗ с электромагнитным расцепителем, который срабатывает в зоне токов КЗ. Его параметры: номинальное напряжение до 660 В. Номинальный ток электромагнитного расцепителя ().
Кратность стандартной установки равна К
Для защиты нагревательной и осветительной установок от возможных перегрузок и токов КЗ устанавливаю автоматы типа 3716ФУЗ с термобиметаллическими и электромагнитными расцепителями. Автоматы имеют следующие технические данные: номинальное напряжение до 660 В, номинальный ток автомата 80А.
Номинальные токи термобиметаллического расцепителя 16А, 20А, 32А, 40А, 50А, 63А, 80А. Номинальная уставка тока трогания электромагнитного расцепителя в зоне КЗ равна 250А и 400А.
Уставка токов электромагнитного и термобиметаллического расцепителей не регулируются.
Термобиметаллические расцепители 1-го и 2-го габаритов допускают возможность замены в условиях эксплуатации расцепителями другого номинального тока без дополнительных регулировки.
Ток срабатывания теплового расцепителя автомата в зоне токов перегрузки равен:
Номинальный ток термобиметаллического (теплового) расцепителя принят равным
Номинальная уставка тока трогания электромагнитного расцепителя в зоне токов КЗ принята равной
Условие выбора автоматов типа 3716ФУЗ для нагрузок электрических цепей выполняется:
4.7 Проверка кабеля на термическую стойкость
Проверка термической стойкости кабеля основана на расчете теплового импульса – количества тепла, которое выделяется в активном сопротивлении кабеля при протекании через него тока короткого замыкания за время начала короткого замыкания до полного погашения дуги при его отключении.
Значение температуры кабеля не должно превышать критическое для данных типов кабеля и изоляции. Допустимая температура для кабеля АВВГ составляет 150°С. Расчет перегрева кабеля от пиковых токов проводится по упрощенному алгоритму, который дает несколько завышенное значение температуры кабеля.
Время действия тока зависит от параметров установленной защитной и коммутационной аппаратуры. Минимально допустимое сечение кабеля мин s по термической стойкости определяю по выражению
где
среднее значение постоянной времени апериодической слагающей то- ка короткого замыкания (
С – постоянная времени, зависящая от вида изоляции и материала жил кабеля, определяется при условии, что температура нагрева проводников при коротком замыкании не превышает допустимую – 150°С для поливинилхлоридной и резиновой изоляции. Данную постоянную выбираем из таблицы 5.
Таблица 5
Значения функции С и расчетных значений температуры для кабелей
В качестве расчетной точки КЗ принимаю такую точку на расчетной схеме, при КЗ в которой проводник или электрический аппарат подвергается наибольшему электродинамическому или термическому воздействию.
Проверка допустимости перегрева кабеля при протекании по нему пикового тока в течение времени срабатывания защиты
-
Определяю масса m проводникового материала
где
2. Определяю количество теплоты, необходимое для нагрева массы проводникового материала m от начального значения температуры tн до критического значения температуры tк (по таблице 4)
3.Определяю потери активной мощности при протекании пикового тока, выделяющиеся в виде тепла и нагревающие кабель
где ρ – удельное сопротивление ( для алюминия ρ = 0,028 мкОм м
4.Нахожу время, в течение которого при мощности Р в кабеле будет выделено найденное количество теплоты:
5.Сравниваю реальное время нагрева кабеля при протекании пикового тока со временем Т. Если время протекания пикового тока меньше времени Т, то делаю вывод о том, что кабель и его изоляция не нагреются до недопустимого уровня температур, и, следовательно, время срабатывания тепловой защиты от перегрузки выбрано правильно.
5 МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ
Соблюдение правил техники безопасности является главным условием предупреждения производственного травматизма. Большое значение для этого имеют инструктажи по технике безопасности: вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и текущий.Несоблюдение правил безопасности и неосторожное обращение с электротехническим оборудованием может привести к тяжёлым поражениям и даже к смертельным исходам.
Различают два вида электропоражения – электрический удар и электрическую травму. Безопасность работ в электрических установках зависит от многих факторов: влажности помещения, его температуры, содержания токопроводящей среды.
Персонал, обслуживающий электроустановки, должен быть снабжён всеми необходимыми защитными средствами, обеспечивающими безопасность обслуживания этих электроустановок.
Защитными средствами называют такие приборы, аппараты и приспособления, которые служат для защиты персонала, работающего вблизи находящихся под напряжением частей электротехнических установок.
Защитные средства делятся на две группы:
— средства коллективной защиты, которые предназначены для защиты персонала от поражения током высокого напряжения. К ним относят переносные указатели напряжения и токоизмерительные клещи, переносные ограждения и временные защитные заземления;
- индивидуальные защитные средства, предохраняющие от воздействия дуги, продуктов горения и механических повреждений. К ним относят: защитные очки, брезентовые рукавицы, противогазы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основная цель и задачи, поставленные в данной дипломной работе, выполнены полностью. Дипломная работа выбора коммутационной аппаратуры для ЛЭП-0,4 кВ выполнена с соблюдением всех требований ПТЭ и ПТБ.
Согласно схемы подстанции 10/0,4 кВ, на которой используются автоматические воздушные выключатели (автоматы) с независимым расцепителем выбраны коммутационные аппараты напряжением 10кВ . Произведен расчет токов однофазного и трезфазного короткого замыкания.
Для распределения электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В выбраны силовой распределительный шкаф серии ШР11 типа ШР11-73407-22У3 и распределительный пункт, тип ПР24–7515–54УЗ напольного исполнения.
Произведен расчет и выбор коммутационных аппаратов напряжением 10кВ и
В распределительном пункте для защиты от токов КЗ выбраны автоматы типа
При выполнение работы мне пришлось применить навыки самостоятельного решения конкретных электротехнических задач, связанных с выбором коммутационной аппаратуры до 1000 В, на основе приобретенных знаний при изучении общетехнических и профилирующих дисциплин. Выполнение дипломной работы способствовало закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных мною за время обучения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/diplomnaya/na-temu-avtomaticheskie-vyiklyuchateli/
-
Абрамова Е.Я., Алешина С.К., Чиндяскин В.И. Расчет подстанции в системах электроснабжения [Текст]:/ Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. 2-е изд.,- Оренбург: 2014.- 91 с.
-
Барыбин Ю.Г. Справочник по проектированию электроснабжения промышленных предприятий [Текст]:/ Под ред. Ю.Г. Барыбин, Л.Г. Федоров. – М.: Энергоатомиздат, 1990-576 с.
-
Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. [Текст]:/ Под ред. Б.Н. Неклепаева.-М.:Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. –152 с.
-
Гук Ю.Б., Кантан В.В., Петрова С.С. Проектирование электрической части станций и подстанций. [Текст]:/ Л.: Энергоатомиздат,1985.-312 с.
-
Околович М.Н. Проектирование электрических станций. [Текст]:/ — М.: Энергоатомиздат, 1982.- 400 с.
-
Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций: [Текст]:/ Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1989.- 608 с.
-
Леньков Ю.А. Методическая разработка к курсовому проекту по курсу «Электрическая часть станций». [Текст]:/ — Алма-Ата, изд. РУМК, 1988.- 47 с.
-
Нормы технологического проектирования тепловых электрических ставнций и тепловых сетей. [Текст]:/ — М.:ЦНТИ Информэнерго, 1981. – 122 с.
-
Долин А.П., Шонгин Г.Ф. Открытые распределительные устройства с жесткой ошиновкой. [Текст]:/ – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 192 с.
-
Электротехнический справочник. Т.2./Под ред. профессоров МЭИ (гл. ред. И.Н. Орлов) [Текст]:/ — М.: Энергоатомиздат, 1986. – 712 с.
