Выбор точек и расчет КЗ

Iн.а,А	Автомат			Рубильник	Разделитель
	Rа,мОм	Xа,мОм	Rn,мОм	R,мОм	R,мОм
70	2,4	2	1	-	-
100	1,3	1,2	0.75	0,5	-
150	0,7	0,7	0,7	0,45	-
200	0,4	0,5	0,6	0,4	-
400	0,15	0,17	0,4	0,2	0,2
600	11,12	0,13	0,25	0,15	0,15
1000	0,1	0,1	0,15	0,08	0,08
1600	0,08	0,08	0,1	-	0,06
2000	11,07	0,08	0,08	-	0,03
2500	0,06	0,07	0,07	-	0,03
3000	0,05	0,07	0,06	-	0,02
4000	0,04	0,05	0,05	-	-

 

 

Расчёт токов короткого замыкания (токов КЗ) необходим для последующего выбора

устойчивого к действиям токов КЗ оборудования и проводящих частей, а также для

расчёта уставок релейной защиты и защитных аппаратов. Мощность короткого

замыкания 10 кВ питающей подстанции принимаем равной отключающей

мощности

выключателя на питающей линии Sк = Sоткл = 216 МBА. Остальными данными для

расчёта будут являться параметры элементов электрической цепи. Расчёт

произведём в

именованных единицах (Ом, мОм), который заключается в определении активных и

индуктивных сопротивлений цепи КЗ (так как в состав цепи входят установки

среднего и низкого напряжений), приведённых к базисной ступени напряжения, при

нормальном режиме электроустановки. Для расчёта токов трёхфазного КЗ

 составляем

расчётную схему, в которой учитываем источник питания и все элементы схемы,

 которые влияют на значения токов КЗ, с указанием их параметров. Сечения

проводников и коммутационные аппараты предварительно выбраны по

номинальному

току. По расчётной схеме составляем схему замещения. В ней указываем

сопротивления всех элементов и намечаем точки для расчёта токов КЗ. Рассчитаем

 сопротивления элементов цепи КЗ, приняв за основную (расчётную) ступень U~ =

400

B. Сопротивление системы:

Хс=U2б/Sк=400 2/216=0,74мОм.

Сопротивление питающей кабельной линии Лl:

R_лl = Rо L (Uб/ Uср)2 = 1,24 х 0,9 (0,4/10)2 = 1,782 мОм;

Х_л1 = Хо L(Uб/ Uср)2 = 0,099 х 0,9 (0,4/10)2= 0,142 мОм,

5.2 Проверка элементов цеховой сети по токам КЗ

 Методика расчета:

Аппараты защиты проверяют:

1) на надежность срабатывания, согласно условиям

I_{к =}3 I_вс (для предохранителей);

I_{к =}3 I_н.р (для автоматов с комбинированным расцепителем);

I_{к =}1,4 I_о (для автоматов только с максимальным расцепителем I_н.р= 100 А;

I_{к =}1,25 I_о (для автоматов только с максимальным расцепителем I_н.р=100 А,

где I_к‒ 1- фазный ток КЗ, кА;

I_вс‒ номинальный ток плавкой вставки предохранителя, кА;

I_н.р‒ номинальный ток расцепителя автомата, кА;

I_о‒ ток отсечки автомата, кА;

2) на отключающую способность, согласно условиям

I_{откл =} 2 I

где I_откл‒ ток автомата по каталогу, кА;

I ‒ 3- фазный ток КЗ в установившемся режиме, кА;

3) на отстройку от пусковых токов

I_о= I_у(КЗ)= I_п (для электродвигателя);

I_о= I_у(КЗ)= I_пик, (для распределительного устройства с группой ЭД),

где I_у(КЗ)‒ ток уставки автомата в зоне КЗ;

I_п‒ пусковой ток электродвигателя, кА,

Основные понятия аппаратов защиты до 1 кВ

Расцепитель чувствительный элемент, встроенный в автомат, при срабатывании

воздействующий на механизм отключения.

Расцепитель максимального тока (электромагнитный или полупроводниковый) –

 устройство мгновенного срабатывания при токе КЗ.

Тепловой расцепитель (биметаллический или полупроводниковый) - устройство,

срабатывающее с выдержкой времени при перегрузке.

Расцепитель минимального напряжения - устройство, срабатывающее при

недопустимом снижении напряжения в цепи (до 0,3... 0,5)

Независимый расцепитель - устройство дистанционного отключения автомата или

по сигналам внешних защит.

Максимальный и тепловой расцепители устанавливаются во всех фазах автомата,

остальные по одному на автомат.

Ток срабатывания расцепителя (ток трогания) - наименьший ток, вызывающий

отключение автомата.

Уставка тока расцепителя - настройка его на заданный ток срабатывания.

Ток отсечки– уставка тока максимального расцепителя на мгновенное срабатывание.

Номинальный ток расцепителя -это наибольший длительный ток расцепителя, не

вызывающий отключения и перегрева.

Отключающая способность - наибольший ток КЗ, при котором отключение

произойдет

без повреждения.

 

Проводки (кабели) проверяют:

1) на соответствие выбранному аппарату защиты

2) на термическую стойкость

Шино-проводы проверяют:

3) на динамическую стойкость

4) на термическую стойкость

Действие токов КЗ бывает динамическим и термическим.

Динамическое. При прохождении тока в проводниках возникает механическая сила,

которая стремится их сблизить (одинаковое направление тока) или оттолкнуть  

(противоположное направление тока).

 

Термическое. Ток КЗ вызывает дополнительный нагрев токоведущих частей и

аппаратов.

Повышение температуры сверх допустимой снижает прочность изоляции, так как

время действия тока КЗ до срабатывания защиты невелико (доли секунды –

секунды), то согласно ПУЭ допускается кратковременное увеличение температуры

токоведущих частей где K_п- кратность пускового тока (для линии с ЭД) или тока   

перегрузки

Примечание.

 Обычно это линия с наиболее мощным ЭД ил и наиболее удаленным потребителем.

Для выполнения проверки составляется расчетная схема. В зависимости от способа

задания нагрузки применяется один из трех вариантов:

а) по токам участков

U= 3∙10 2l (R₀ соs+ Х₀ sin/ U_н

б) по токам ответвлений

U= 3∙10 i (R₀ соs+ Х₀ sin)/ U_н

в) по мощности отключения

U=10х5 (Р R₀ +Q Х₀)/ Uн

6 Расчет и выбор высоковольтного электрооборудования

 Электрические аппараты в системе электроснабжения должны нормально работать,

как в нормальном длительном режиме, так и в условиях аварийного

 кратковременного режима. К аппаратам предъявляется ряд общих требований по

надежной работе:

1)Соответствие номинальному напряжению и роду установки, отсутствие опасных

перегревов при длительной роботе в нормальном режиме.

2)Термическая и динамическая устойчивость при коротком замыкании.

При проектировании ГПП на стороне 110 кВ выбираем следующее оборудование:

трехфазный разъединитель с заземляющими ножами. Основное значение

разъединителя- изолировать участок цепи на ремонт электрооборудования, путем

создания видимого воздушного промежутка.

Выбираем разъединитель типа РДЗ-110, с номинальным напряжением 110 кВ, с

номинальным током 1000 А, термическая стойкость 35, 1кА, амплитуда предельного

сквозного тока короткого замыкания 80 кА, привод ПД-1У1. Выбираем отделитель

типа ОД-110/1000 с номинальным напряжением 110 кВ, номинальный ток 1000 А,

  термическая стойкость 31, 5 кА, амплитуда предельного сквозного тока короткого

 замыкания 80 кА, привод ПРО-1У1.

1) Проверка по длительному току в аварийном режиме:

2) Проверка на динамическую устойчивость:

3) Проверяем на термическую устойчивость:   

Условия выполняются, следовательно, окончательно выбираем к установке

отделитель типа ОД-110/1000

По расчетному максимальному току выбираем выключатель ВМП-10К с

 номинальным напряжением 10 кВ, номинальный ток 1500 А, динамическая

стойкость 52 кА, ток термической стойкости 14 кА, время термической

устойчивости 10 с, ток отключения при напряжении 6 кВ- 19, 3 кА, тип привода ПЭ  

11.

1) Проверка по длительному току

2) Проверка на динамическую устойчивость

3) Проверяем на термическую устойчивость

  

Условия выполняются, соответственно, окончательно выбираем к установке

выключатель ВМП-10К.

Таблица 4

 

ПБ-10 750  10 649, 8 10 150      

ПНБ-10 7500 10 649, 8 10 1500    

 

По механической прочности

По электрической прочности

Проходные изоляторы проверяют по условиям протекания длительного тока.

Условия выполняются, следовательно принимаем к установке проходные

изоляторы типа ПНБ-10 и ПБ-10

 

По электрической прочности

 Проходные изоляторы проверяют по условиям протекания длительного тока.

Условия выполняются, следовательно принимаем к установке проходные

 изоляторы типа ПНБ-10 и ПБ-10

7 Релейная защита

 

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой

невозможна нормальная и надежная работа современных энергетических систем и

предназначенная для защиты энергосистем и ее элементов от опасных последствий

повреждений и ненормальных режимов. Релейная защита производит

автоматическую ликвидацию аварии (при возникновении ненормальных режимов)  

или ее локализацию (отключение поврежденного элемента).

Она тесно связана с другими видами электрической автоматики, предназначенной

для предотвращения развития аварийных нарушений и быстрого восстановления

нормального режима работы энергосистемы и электроснабжения потребителей;

 автоматического повторного включения (АПВ); автоматического включения

резервных источников питания (АВР); автоматической частотной разгрузки (АЧР) и   

др.

  Релейная защита – непрерывно изменяющаяся и расширяющаяся область

электроэнергетики, использующая сейчас микропроцессорную аппаратуру и

компьютерные программы не только для защиты, но и для комплексного

управления

электроустановками.

Есть еще одно определение: релейной защитой называется устройство, реагирующее

на возникновение в электрической установке аварий или ненормальных режимов.

Релейная защита представляет собой электрическую схему, состоящую из одного

или несколько реле, специальных электрических или неэлектрических приборов,

работающих при возникновении аварийного или ненормального режима.

 Релейная защита автоматически определяет участок с

аварией или ненормальным режимом и подает команду на отключение  

соответствующего выключателя или сигнал обслуживающего персонала

8 Расчет защитного заземления

 Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках (ЭУ) с

изолированной нейтралью (ИН) - это значит:

- определить рас четный ток замыкания на землю и сопротивление

 - определить расчетное сопротивление грунта

- выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;

- уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

Примечание.

При использовании естественных заземлений, где Rи, Rc- сопротивление

искусственных и естественных заземлений, Ом. Сопротивление заземления

железобетонных фундаментов здания, связанных между собой металлическими

конструкциями, определяется

по формуле,R е=P/S2 где р = 100 Ом · м (суглинок);

 S- площадь, ограниченная периметром здания,

Определение I и R3

В любое время года согласно ПУЭ R3=/I3

 где сопротивление заземляющего устройства, Ом (не более 10 Ом);

I3 - расчетный ток замыкания на землю, А (не более 500 А).

Расчетный (емкостный) ток замыкания на землю определяется приближенно I3 =

Vн (35Lкл + Lвn) / 350

где Vн - номинальное линейное напряжение сети, кВ; Lкл,

Lал -длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, км.

          Примечание.

В электроустановках с ИН до 1кВ R3=125/I 3

При мощности источника до 100 кВ· А- не более 10 Ом.

По этой же формуле рассчитывают R3, если ЗУ выполняется общим для сетей до и  

выше 1 кВ.

Выбор и расчет сопротивления электродов

 Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземления определяется

по формуле

rв = О,3р

Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле

rp=0,4p/Ln lg 2L/bt

где Ln- длина полосы, м;

   b- ширина полосы, м; для круглого горизонтального заземлителя b = 1,1d;

t- глубина заложения, м.

Определение сопротивлений с учетом коэффициента использования.

Rв=rв/qв; Rг=rг/qг

где Rв и Rг- сопротивление вертикального и горизонтального электродов с учетом

коэффициентов использования, Ом;

qв и qг- коэффициенты использования вертикального и горизонтального

электродов,

q= (тип ЗУ, вид заземлителя, a/L, Nв.),

а - расстояние между вертикальными заземлителями, м;

 L -длина вертикального заземлителя, м;

Nв - число вертикальных заземлителей.

Пример:

Дано:

А хВ = 15 х 12м

 Vл = 20 кВ лэ

    L = 0,4 кВ

р = 300 Ом· м (супесь)

 t = 0,7 м

Климатический район - IV

 Вертикальный электрод уголок (75 х 75), La = 3 м Вид ЗУ - контурное

Горизонтальный электрод полоса (40 х 4 мм)

              Требуется:

- определить количество вертикальных и длину горизонтальных заземлителей

-показать размещение ЗУ на плане

-определить фактическое значение сопротивления ЗУ.

          Решение:

1. Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода r =0,3рК

  =0,3·300·1,3=117 Ом.

 К= F(верт., IV) = 1,3.

2. Определяется предельное сопротивление совмещенного R=125/I=125/20=6,25

Ом (для ЛЭП ВН);

I 3= Vлэn ·35·Lкл/350 = 20·35·10/350=20 А

3.Определяется количество вертикальных электродов:

без учета кронирования (расчетное) N=r/R=117/12=9,75 Принимается N'=10

   с учетом экранирования Nв = N/n=10|0.69+14.5 Принимается Nв = 15.

  F(тиn ЗУ, вид заземления, L, N8) =F (контурное, вертикальное, 2, 10) = 0,69.

3. Размещается ЗУ на плане и уточняются расстояния, наносятся на план. Так как

контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1, то длина по периметру

  закладки равна Ln =(А+ 2) х 2 +(В+ 2) х 2 = (15 + 2) х 2 + (12 + 2) х 2 = 62 м.

тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам

устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся между ними. Для

равномерного распределения электродов окончательно принимается N8 = 16, тогда

Ав=14/4=3,5м                  А а=17/4=4,25м

Где:

 А в=расстояние между электродами по ширине объекта, м;

А а - расстояние между электродами по длине объекта,;

nв количество электродов по ширине объекта;

пА - количество электродов по длине объекта.

Для уточнения принимается среднее значение отношения A/L=1|2(3.5=4.25)/3=1,3

Тогда по таблице 1.13.5 уточняются коэффициенты n в = 0,56;

 N r= 0,32.

  Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и

горизонтальных

электродов Rг = 54,2 Ом.

К с=1,8

R в=117/160,56=13,1Ом

ЗУ эффективно

Ответ:

ЗУ объекта состоит из:

Nв = 16;

 Lв = 3 м; 75х75

аА = 4,25 м;

ав = 3,5 м;

Ln = 62 м; полоса- 40 х 4 мм;

R зу=10,6Ом

 

Наибольшие допустимые значения R3 для 3-фазных сетей

Напряжение сети,кВ	Режим нейтрали	R з.нб, Ом	Вид ЗУ
110 и выше	ЗН	0,5	Заземление
3...35	ИН	10
0,66 0,38 0,22	ГЗН	2 4 8	Зануление
0.66;0,38;0,22	ИН	4	Заземление

 

     Удельное сопротивление грунта (р)

Грунт	Торф	Глина,земля садовая	Чернозем	Суглинок	Каменистая почва	Супесь	Песок с галькой
P, Ом· м	20	40	50	100	200	300	800

9 Охрана труда при эксплуатации электрооборудования цеха

 Электроустановки должны находиться в технически исправном состоянии,  

обеспечивающем безопасные условия труда.

Электроустановки должны быть укомплектованы испытанными, готовыми к

использованию защитными средствами, а также средствами оказания первой

медицинской помощи в соответствии с действующими правилами и нормами.

Требования к персоналу

Работники, принимаемые для выполнения работ в электроустановках, должны

иметь профессиональную подготовку, соответствующую характеру работы. При   

отсутствии профессиональной подготовки такие работники должны быть обучены

 (до допуска к самостоятельной работе) в специализированных центрах подготовки

персонала (учебных комбинатах, учебно-тренировочных центрах и т.п.).

Профессиональная подготовка персонала, повышение его квалификации, проверка

знаний и инструктажи проводятся в соответствии с требованиями государственных

и отраслевых нормативных правовых актов по организации охраны труда и

безопасной работе персонала.

Проверка состояния здоровья работника проводится до приема его на работу, а

также периодически, в порядке, предусмотренном Минздравом России.

Совмещаемые профессии должны указываться администрацией организации в

направлении на медицинский осмотр.

Электротехнический персонал до допуска к самостоятельной работе должен быть

обучен приемам освобождения пострадавшего от действия электрического тока,

 оказания первой помощи при несчастных случаях.

Персонал, обслуживающий электроустановки, должен пройти проверку знаний

настоящих Правил и других нормативно-технических документов (правил и

инструкций по технической эксплуатации, пожарной безопасности, пользованию

защитными средствами, устройства электроустановок) в пределах требований,

предъявляемых к соответствующей должности или профессии, и иметь

соответствующую группу по электробезопасности.

Работнику, прошедшему проверку знаний по охране труда при эксплуатации

 электроустановок, выдается удостоверение установленной, в которое вносятся

результаты проверки знаний. Работники, обладающие правом проведения

специальных работ (верхолазные работы, работы под напряжением на токоведущих

частях, испытания оборудования повышенным напряжением), должны иметь об

этом

запись в удостоверении.

 Работник, проходящий стажировку, дублирование, должен быть закреплен

распоряжением за опытным работником. Допуск к самостоятельной работе должен

быть также оформлен соответствующим распоряжением руководителя организации.