Вибір високовольтного електрообладнання

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 17Следующая ⇒

На лініях напругою 6…10 кВ, що живлять цехові ТП, необхідно вибрати і перевірить вимикачі. Вимикачі обираються по номінальній напрузі, струму, типу, роду установки і перевіряються по електродинамічній, термічній стійкості і здібності відключати в режимі КЗ. Вибір проводиться по загальноприйнятій методиці, яка вивчається студентами. Результати розрахунку зводяться в таблицю, наприклад, в [18, табл.9.1].

Якщо джерело живлення задане і відомий тип комплектного розподільного устрою (КРУ), то вимикач вибирається такого типу, який встановлюється в цьому розподільному устрої заводом-виробником.

Відомі наступні приєднання цехових ТП до живлячих високовольтних ліній: глухе, через роз’єднувач-запобігач, вимикач навантаження з запобігачем. Останній застосовується частіше всього в магістральних схемах електропостачання. В цьому випадку необхідно вибрати і перевірити запобігачі і вимикачі навантаження по відомій методиці, викладеній, наприклад, в [18, підрозд. 9.5], а також в іншій довідковій літературі. Техничні дані по високовольтному обладнанню наведені практично у всіх довідниках по електропостачанню, наприклад, в [22, розд. 31].

Вибір низьковольтного обладнання

Попередній вибір способу каналізації електричної енергії по цеху проводиться, як правило, ще на стадії розрахунку електричних навантажень по вузлам (шинопроводам, силовим пунктам). При цьому можуть порівнюватися декілька варіантів систем електропостачання цеха по економічним критеріям (розрахунковим затратам). Необхідні для цього технічні дані та збільшені показники вартості для кабельних ліній напругою до 1000В наведені в [18, табл.4.14]; для комплектних конденсаторних установок в [18, табл.4.34] або в [26, табл.10.11], для комплектних цехових ТП в [18, табл.4.20], для магістральних і розподільних шинопроводів – в [24, підрозд.7.3; 28; 29], для комплектних силових пунктів різних типів – в [22, підрозд.30.5; 24; підрозд.7.4; 20, табл.162].

Захист і автоматика системи електропостачання

У курсовому проекті повинні бути виконані:

а) захист цехових електроприймачів напругою до 1000 В за допомогою запобіжників і автоматичних повітряних вимикачів (автоматів) на всіх необхідних ступінях системи електропостачання (на вводах від цехових ТП, на лініях, що відходять, до силових пунктів, на лініях від силового пункту до окремого електроприймача);

б) захист кабельної лінії напругою 6...10 кВ, що живить цехову ТП, з розрахунком струмів спрацьовування і часу спрацьовування реле обраних

захистів;

в) схеми обраних пристроїв автоматики.

Захист цехових електроприймачів напругою до 1000 В

Для електроприймачів цеху застосовуються наступні основні види захистів:

1) від перевантаження - теплові чи максимальні реле із зворотньо-

залежною характеристикою;

2) від КЗ - плавкі запобіжники або автомати з реле миттєвої дії;

3) від зниження напруги живильної мережі - утримуючі катушки магнітних пускачів (контакторів) чи нульові розчеплювачі напруги автоматів.

8.1.1. Плавкі запобіжники

Тип обираємого запобіжника визначається відповідно до обраного силового пункту (шинопроводу). Їхні технічні характеристики і номінальні струми плавких уставок приведені в [5; 7; 22].

Номінальний струм плавкої вставки запобіжника:

- для групи електроприймачів, що не мають пускових струмів,

Iн.вст ³ I p

(8.1)

- для відгалужень до одиночних електродвигунів при рідких і легких пусках

I =

Iпуск н.вст

2,5

; (8.2)

- при частих і тривалих (важких) пусках

I = Iпуск

; (8.3)

н.вст

1,6...2,0

- для групи електроприймачів, що мають пускові струми,

I » I пік

(8.4)

н.вст

2,5

де Ір - розрахунковий струм лінії; Іпуск - пусковий струм двигуна; Іпік

- піковий струм лінії, дорівнює сумі розрахункового струму і пускового найбільшого по потужності електродвигуна.

Для мереж, що вимагають захисту від перевантаження (мережі з оболонкою, що горить, мережі освітлювальних установок, силові мережі з

можливістю перевантаження за технологією, мережі усіх видів у вибухонебезпечних зонах), повинні бути забезпечені умови:

- у приміщеннях вибухонебезпечних і пожежонебезпечних при

захисті провідників з гумовою ізоляцією

1,25Iн.вст £ Ідоп

; (8.5)

- у приміщеннях, не небезпечних по пожежі і вибуху при гумовій ізоляції, і у всіх приміщеннях при паперовій ізоляції

Iн.вст £ Ідоп

, (8.6)

де Ідоп - припустимий струм обраного перетину проводу.

Обраний запобіжник і його плавка вставка повинні забезпечувати надійне аварійне відключення ділянки при однофазних КЗ. Ця вимога виконується, якщо дотримуються наступні умови:

- для приміщень з нормальним середовищем

(1)

I к. з ³ 3Ін.вст

; (8.7)

- для приміщень з вибухонебезпечним середовищем

к. з н.вст

I (1) ³ 4І . (8.8)

Якщо в системі електропостачання мається декілька послідовно включених запобіжників (теплових реле), то для забезпечення селективності необхідно виконання умови

td > (1,73 - 3)tм , (8.9)

де td , tм

- час плавлення відповідно більшої та меншої плавких

вставок; визначається по захисним характеристикам.

8.1.2. Автоматичні вимикачі

Автоматичні вимикачі (автомати) забезпечуються спеціальним пристроєм релейного захисту, що у залежності від типу вимикача виконується у вигляді струмової відсічки, максимального чи двоступінчастого струмового захисту. Для цього використовуються електромагнітні і теплові реле, що називаються розчеплювачами.

Номінальним струмом автомата Ін.а називаєтья максимальний струм,

при якому вимикач може працювати тривалий час без ушкоджень.

Номінальним струмом разчеплювача Ін.розч називається зазначений у паспорті струм, протікання якого не викликає спрацьовування розчеплювача.

Струмом уставки розчеплювача Іу.розч називається найменший струм,

при протіканні якого розчеплювач спрацьовує.

На промислових підприємствах застосовуються автомати серії А-3100,

А-3700, АВМ, «Електрон», АЕ-200 та ін.

Загальні критерії вибору автоматів зводяться до наступного:

1) вибираються типи автомата і його розчеплювача (тепловий,

електромагнітний, комбінований і т.п.);

2) розраховується номінальний струм розчеплювача й округляється до стандартного паспортного значення (номінальний струм вимикача визначається номінальним струмом розчеплювача);

3) визначається уставка теплового (зворотньозалежного)

розчеплювача по струму спрацьовування в зоні перевантаження; якщо тепловий розчеплювач не регулюється, його номінальний струм дорівнює номінальному струму розчеплювача, розрахованого в п.2, а номінальна уставка на струм спрацьовування складає 1,25 номінального струму розчеплювача;

4) визначається струм уставки спрацьовування розчеплювача в зоні КЗ. Зони регулювання уставки струму спрацьовування задаються звичайно кратністю спрацьовування стосовно номінального струму

розчеплювача;

5) обрані уставки теплових (зворотньозалежних) і електромагнітних (миттєвих) розчеплювачів перевіряються на гранично припустимі співвідношення між струмами уставок спрацьовування розчеплювачів і припустимими струмами обраних провідників у зонах перевантаження і КЗ;

6) перевіряється надійність спрацьовування уставки розчеплювача автомата при КЗ;

7) по захисних характеристиках і паспортних даних автоматів визначаються час спрацьовування зворотньозалежних і миттєвих

розчеплювачів, селективность роботи послідовно включених захисних апаратів і будується діаграма селективності;

8) обрані автомати перевіряються на здатність, що відключає, і динамічну стійкість.

Автоматичні вимикачі А-3100 і А-3700

Автомати A-3100 випускаються з тепловими, електромагнітними і комбінованими розчеплювачами на струми від 15 до 600 А. Уставки розчеплювачів у них не регулюються.

Автомати А-3700 випускаються або з електромагнітними, або з електромагнітним і напівпровідниковим, або з тепловим і електромагнітним розчеплювачем.

Серія А-3700 складається з чотирьох величин (1, 2, 3, 4) на номінальні струми відповідно 160, 250, 400, 630 А. По роду захисту вони виконуються для селективного захисту і струмообмеження.

У селективних вимикачів у зоні КЗ регулюється час спрацьовування в межах τ =0,1...0,4с. Їхній захист виконується тільки на напівпровідникових розчеплювачах. Для селективного захисту

випускаються автомати тільки 3-й і 4-й величин.

Струмообмежуючі вимикачі випускаються всіх чотирьох величин. Їх максимально-струмовий захист виконаний на напівпровідникових і електромагнітних елементах. Розрізняють два види струмообмежуючих автоматів:

1) з напівпровідниковим і електромагнітним розчеплювачами. На напівпровідниковому розчеплювачі мається зона регулювання при перевантаженнях і КЗ. У першому випадку час спрацьовування регулюється в межах 4...16 с, у другому - при уставці струму спрацьовування (3...10) Ін.розч автомат спрацьовує без витримки часу;

2) з електромагнітним розчеплювачем. В обох випадках на електромагнітному розчеплювачу струм спрацьовування уставки дорівнює 10.

У селективних автоматів на напівпровідниковому розчеплювачі регулюється час спрацьовування при перевантаженні в межах 4, 8, 16 с і при КЗ з уставкой струму спрацьовування (3...10)Ін.расц і часу спрацьовування 0,1; 0,25; 0,45 с. Електромагнітний розчеплювач у цьому випадку відсутній.

Вибір автоматів

1. Номінальний струм розчеплювача будь-якого типу вибирається

по розрахунковому струму з умов

I н. розч ³ І р , ïü

І н. розч ³ І пік ïþ

(8.10)

Для окремих електродвигунів за умовами перевантаження пусковими струмами для автоматів з комбінованим розчеплювачем

I пуск

н. розч ³ К

, (8.11)

де К – величина, що визначається по захисним характеристикам, а для автоматів А-3100 – по таблиці 8.1.

2. Захист від перевантаження здійснюється вибором уставки теплового (зворотньозалежного) розцеплювача:

I у.тепл ³ І р ; ïü

І у.тепл £ 1,25Ідоп ïþ

(8.12)

де Іу.тепл - величина уставки теплового розцеплювача автомата.

Тип автомата	Номінальний струм розчеплювача	Значення К при часі пуску
Тип автомата	Номінальний струм розчеплювача	до 2 с	до 5 с	до 20 с
А-3110	15	7	3	2
	20…40	7	4	2
	50…100	7	4	3
А-3120	15; 20	12	4	2
	25; 30	12	6	2,5
	40…60	8	8	3,5
	80; 100	7	7	6
А-3130	120…250	6	6	6
А-3140	250…600	6	6	6

Таблиця 8.1. Значення К для вибору номінального струму розчеплювача

Для мереж, що вимагають захисти від перевантаження (§ 3.1.10 ПУЕ), мінімальні співвідношення між струмами уставок автоматів і припустимим струмом провідника для різних типів розчеплювачів, проводів і кабелів, а також категорій приміщень приведені, наприклад, у [22, табл. 23.8, 23.9].

3. Захист від КЗ здійснюється вибором уставки спрацьовування електромагнітного (максимального) розцеплювача:

I у. розч = mI н. розч , (8.13)

де m - кратність спрацьовування максимального розчеплювача стосовно його номінального струму.

Обрана уставка спрацьовування розчеплювача перевіряється по умові

I у. розч ³ 1,25І пік .

У мережах, що захищаються тільки від струмів КЗ (не потребуючі захисти від перевантаження), струм уставки спрацьовування для автоматів, що мають тільки електромагнітний розчеплювач, обмежується умовою захисту проводів [22]:

I у. розч £ 4,5І доп

; (8.14)

для автоматів з нерегульованою зворотньозалежною від струму характеристикою (незалежно від наявності відсічки)

I н. розч £ І доп

; (8.15)

для автоматів з регульованою зворотньозалежною характеристикою і миттєвим розчеплювачем (відсічкою)

I у.тепл £ 1,5Ідоп

(8.16)

4. За умовою надійного спрацьовування при однофазних КЗ і забезпечення безпеки людей провідність фазних і нульових провідників повинна бути така, щоб забезпечувалося співвідношення (§ 1.7.79 ПУЕ):

для автоматів, що мають нерегульований розчеплювач,

(1)

I к.з ³ 3І н. розч

; (8.17)

для автоматів, що мають регульовану зворотньозалежну від струму характеристику,

I ³ 3І

(1)

к. з у.тепл

; (8.18)

для автоматів, що мають тільки електромагнітний розчеплювач

(відсічку), при номінальному струмі вимикача до 100 А

к.з у. розч

I (1) ³ 1,4І ; (8.19)

при номінальному струмі вимикача більш 100 А

(1)

I к.з ³ 1,25І у. розч

; (8.20)

у вибухонебезпечній зоні (§ 7.3.139 ПУЕ) для автоматів, що мають зворотньозалежну від струму характеристику,

к.з н. розч

I (1) ³ 6І . (8.21)

Автоматичні вимикачі серії АВМ

Ці вимикачі випускаються з розчеплювачем трьох видів:

1 – миттєвої (0,095 с) дії;

2 – з годинним механізмом, відключенням струмів перевантаження з залежною витримкою часу, а струмів КЗ – миттєво;

3 – з годинним механізмом і механічним сповільнювачем, що створює при відключенні струмів КЗ незалежну витримку часу. Для цих автоматів

захист від перевантажень і КЗ забезпечується вибором уставок

розчеплювачів:

- для розчеплювачів 1-го типу

I у. розч @ 1,25І пік

- для розчеплювачів 2-го і 3-го типів

(8.22)

I у. розч << І к.з ; (8.23)

tср > 1,5tпуск . (8.24)

Після вибору уставки розчеплювача визначається час його спрацьовування tср при кратності струму Іпуск/Ірозч по захисним характеристикам [18].

Вимикачі серії "Електрон"

Автомати серії «Е» мають регульовану залежну частину характеристики і кратність миттєвого спрацьовування розчеплювача ступінями 3-5-7-10-кратній величині уставки струму розчеплювача.

Максимально-струмовий захист цих вимикачів здійснюється на напівпровідникових реле, характеристики яких набудовуються безпосередньо в експлуатації. Умова вибору вимикача:

I н. розч ³ І р . (8.25)

5. Селективність спрацьовування захисту радіальних цехових мереж визначається за допомогою захисних (струмочасових) характеристик запобіжників і автоматів, що приведені в [18, § 23.7].

Технічні дані по запобіжникам і автоматам приведені в [22, § 30.3; 20;

24; 26; 31]. Діаграма селективності, побудована для обраних захисних апаратів і розрахункової схеми, дозволяє визначити час спрацьовування для кожного захисного апарата при перевантаженнях, пускових струмах, струмах КЗ і селективність (вибірковість) обраних захистів.

Час відключення головної ділянки мережі повинний бути на 0,4...0,5с більше, ніж час відключення наступного (у напрямку до споживача) ділянки. Для забезпечення селективності число ступіней захисту повинно

бути не більш трьох.

6. Всі апарати захисту, встановлені в мережі низької напруги,

перевіряються на здатність, що відключає, при КЗ:

I ³ І . (8.26)

відк. запоб . к . з

Значення граничного струму відключення запобіжників і автоматів приведені в [22, § 30; 24; 26].

Установочні автомати перевіряються також на динамічну стійкість ударному струму КЗ:

Iдин ³ іу . (8.27)

Релейний захист і автоматика

У курсовому проекті повинні бути приведені:

а) схема і розрахунок релейного захисту кабельної лінії напругою

6...10 кВ, яка живить цехову трансформаторну підстанцію;

б) схеми обраних пристроїв автоматики.

8.2.1. Захист кабельної лінії напругою 6...10 кВ

Мережі напругою 6...10 кВ є мережами з малим струмом замикання на "землю". Цехові підстанції одержують електроенергію звичайно через кабельну лінію. Для цієї лінії повинні передбачатися наступні види захистів:

1) від багатофазних замикань на "землю";

2) від однофазних замикань на "землю";

3) від перевантаження.

Загальні вимоги і вказівки по виконанню захисту викладені в [18,

§15.7] і ін.

8.2.2. Автоматика в системі електропостачання цеху

Пристрої автоматики в цехових мережах застосовуються для забезпечення:

1) автоматичного включення резервного живлення (АВР), що передбачається для споживачів категорії I і може встановлюватися на

силових трансформаторах, відповідальних вимикачах і т.п. Для цього

можуть використовуватися автомати серії АВМ, "Електрон" і контактори;

2) автоматичного регулювання потужності конденсаторних батарей (АРК), яке приймається на підставі рішення, прийнятого в результаті техніко-економічного обґрунтування аналізу форм графіка і величини навантажень споживачів електроенергії. Регулювання може здійснюватися по різних параметрах у залежності від місцевих умов і вимог;

3) автоматичного регулювання економічно доцільного режиму трансформаторних підстанцій з числом трансформаторів не менш двох і коли добовий графік навантаження нерівномірний. Остаточне рішенні приймається на підставі техніко-економічного розрахунку;

4) автоматичного керування електричним освітленням;

5) автоматичного регулювання напруги.

Приклад 8.1. Вибрати номінальні струми й уставки спрацьовування розчеплювачів для захисних апаратів цехової мережі, зображеної на рис.8.1.

Рис. 8.1. Розрахункова схема цехової мережі

Вихідні дані: номінальна потужність трансформатора 1000 кВА; тип автомата A1-АВМ-20, А2-А-3700, A3-АЕ-20; розрахунковий струм лінії Л-1 ІР1 = 310А; номінальний струм асинхронного КЗ двигуна IН=15А;

кратність пускового струму двигуна Кп=5; час пуску двигуна τ =5с; по

технологічних умовах в електричній мережі можливі перевантаження.

Вибір автомата A1

У комплектних підстанціях КТП, КНТП потужністю 630 і 1000кВА вводні шафи типу ШН-8 мають автомати типу АВМ, отже, цей тип і приймаємо до установки в даній КТП.

1. Номінальний струм вводного автомата вибирається виходячи не з розрахункового навантаження, а по найбільш важкому режиму роботи трансформатора з урахуванням його 40%-й перевантаження в аварійному

режимі:

I н.а =

1,4Sн.т

3U н

= 1,4 ×1000

1,73 × 0,38

= 2000 А

2. Номінальний струм розчеплювача

ІН.РОЗЧ = 2000 А

приймаємо розчеплювач типу 3.

3. Струм уставки спрацьовування в зоні струмів перевантаження

(теплового розчеплювача)

ІУ.ТЕПЛ = 1,25ІН.РОЗЧ = 1,25×2000 = 2500 А.

Час перевантаження по захисній характеристиці можна регулювати на

розчеплювачі від 10 до 3 с.

4. Струм уставки спрацьовування розчеплювача (відсічки) у зоні КЗ знаходиться по кратності спрацьовування [22], рівної 4…8-кратному значенню номінального струму розчеплювача:

ІУ.РОЗЧ = 4×2000 = 8000 А

На селективній приставці розчеплювача встановлюються незалежні від

струмів КЗ витримки часу 0,25; 0,4; 0,6 с. Встановлюємо витримку часу дії КЗ, рівну 0,6 с.

Вибір автомата А2

Відхідні лінії КТП комплектуються шафами типу ШН-4, ШН-5 з автоматами серії A-3110 і А-3700. Приймаємо автомат серії А-3700.

1. Номінальний струм автомата беремо рівним 400 А:

I н.а ³ І розч ; 400А > 310А.

Вибираємо селективний автомат А3734С с напівпровідниковим розчеплювачем [31].

2. Номінальний струм розчеплювача по [31] беремо рівним 320 А:

I н. розч ³ І доп ; 320А > 310А.

3. Струм уставки спрацьовування в зоні струмів перевантаження

(теплового розчеплювача)

ІУ.ТЕПЛ = 1,25ІН.РОЗЧ = 1,25×320 = 400А.

4. Струм уставки розчеплювача в зоні КЗ (відсічки) знаходиться по

кратності спрацьовування, рівній 3, 5, 7, 10 секунд стосовно номінального струму розчеплювача [31]. Беремо кратність рівною трьом:

ІУ.РОЗЧ = 3ІН.РОЗЧ = 3×320 = 960А.

5. По захисним характеристикам [18] чи по довідковим таблицям

[18; 31] видно, що в зоні перевантажень можна регулювати уставку за часом спрацьовування в межах 4, 8, 16 с, а в зоні КЗ - у межах 0,1; 0,25;

0,4 с. Встановлюємо витримку часу відповідно 8 і 0,25 с.

Вибір автомата A3

Асинхронний електродвигун одержує живлення від силового пункту ПР-41-4302 без вводного вимикача. В якості лінійних вимикачів встановлюються автомати АЕ-2043 з комбінованим розчеплювачем і номінальним струмом 63 А.

1. Номінальний струм автомата ІН.А = 63 А.

2. Номінальний струм розчеплювача

I пуск

5 ×15 A

н. розч = К =

= 18,7

де значення К взято з таблиці 8.1 при часі пуску до 5 с.

Округляючи значення номінального струму розчеплювача до найближчого стандартного значення [22], беремо

ІН.РОЗЧ = 20A.

3. Струм уставки спрацьовування теплового розчеплювача в зоні

перевантажень

ІУ.ТЕПЛ = 1,25ІН.РОЗЧ = 1,25×20 = 25А.

4. Струм уставки спрацьовування електромагнітного розчеплювача

[22]

ІУ.РОЗЧ = 12ІН.РОЗЧ = 12×20 = 240А.

(Для автоматів АЕ-20 кратність спрацьовування електромагнітного

розчеплювача не регулюється і дорівнює 12).

5. Тепловий розчеплювач у зоні навантаження при струмі 1,25 номінального спрацьовує за час не більш 20 хв, а при пусковому струмі, рівному 75 А, спрацьовує (по захисній характеристиці) за 10с. Час же пуску двигуна складає 5с. Отже, виключені помилкові спрацьовування теплового розчеплювача при пусках двигуна.

6. Електромагнітний розчеплювач при струмах, що перевищують уставку електромагнітного розчеплювача, спрацьовує миттєво (0,04с).

Далі, якщо вибрати перетини ліній Л-1, Л-2, розрахувати струми трьох- і однофазного КЗ у точках 1, 2, 3 і побудувати діаграму селективності, то можна перевірити надійність спрацьовування автоматів

при струмах КЗ і перевантаженнях по співвідношеннях, зазначеним у

підрозділі 8.1, а також селективність роботи апаратів у зазначеній схемі при режимах пускових і КЗ.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 412; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!