Электроснабжение и технический учет электроэнергии цеха ЦГФУ ООО «Тобольск-Нефтехим»

На термическую  стойкость высоковольтные выключатели  проверяют по условию

                                                            ,                                           (3.15)

где В_к – тепловой импульс тока при удаленном КЗ;

I_т – ток термической стойкости выключателя в течение времени t, которое указывается в каталоге.

Тепловой импульс тока при удаленном  КЗ можно найти по упрощенной формуле:

                                                                                                                     

где t_откл – время от начала КЗ до его отключения;

 Т_а –  постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, обычно Т_а находится в пределах (0,005 – 0,2) с.

Время от начала тока КЗ до его отключения можно определить по формуле:

t_откл=t_р.з.+t_в                                                                                               

где t_р.з. – время срабатывания релейной защиты, для токовой отсечки примерно 0,1 с;

t_в – собственное время отключения выключателя.

Выбираем вакуумные выключатели. Выбор выключателей представлен  в табл.3.1. Секционный выключатель  выбирается такой же, как вводные.

К установке на отходящих к ТП линиях предлагаются вакуумные выключатели марки ВВ/ТЕL-10-20/630У2.

Данные выключатели предназначены  для коммутации электрических цепей  с изолированной нейтралью в  сетях трехфазного переменного  тока 50 Гц с номинальным напряжением 10 кВ.

Достоинствами выключателей данного типа являются:

- простая конструкция привода  с магнитной защелкой и высокая  надежность в работе;

- большой коммутационный и механический  ресурс;

- малые габариты и вес;

- работа в любом пространственном  положении;

- удобство установки во все типы КРУ и КСО;

- малое  потребление тока при включении  и отключении (10 и 1,5 А);

- возможность  управления по цепям постоянного  и  переменного оперативного  тока;

- защищенность  основных узлов от дуговых  и механических воздействий;

- умеренная  цена.

Выберем выключатели  на отходящих к ТП-1, ТП-2 и ТП-3 линиях

Для выбора выключателей необходимо знать следующие  расчетные параметры:

Рабочий ток  в утяжеленном режиме

         

                                            А

Тепловой импульс тока при коротком замыкании (Интеграл Джоуля)

 

                                                      

 кА²∙с

Таблица 3.3

Выбор выключателей 10 кВ

Место установки	Тип выключатея	Расчетные параметры		Каталожные данные	Условия выбора
ЦРП-1
Отходящие	BB/TEL-10-	Uн=10 кВ	Uуст=10 кВ		Uн і³ Uуст
линии ТП-	20/630У2	Iраб.ут=145 А	Iн=630 А		Iн > Iраб.ут
1,2		Iп0=16,55 кА	Iоткл=20 кА		Iоткл > Iп0
		iу=43,6 кА	iдин=51 кА		iдин > iу
		Вк=57,3 кА2Ч×с	Iт2tт=1200 кА2Ч×с		Iт2tт > Вк
Отходящие	BB/TEL-10-	Uн=10 кВ	Uуст=10 кВ		Uн і³ Uуст
линии ТП-	20/630У2	Iраб.ут=92 А	Iн=630 А		Iн > Iраб.ут
3		Iп0=16,55 кА	Iоткл=20 кА		Iоткл > Iп0
		iу=43,6 кА	iдин=51 кА		iдин > iу
		Вк=57,3 кА2Ч×с	Iт2tт=1200 кА2Ч×с		Iт2tт > Вк

 

3.2.4. Выбор высоковольтных кабелей

 

Выбор сечения высоковольтных кабелей производят в зависимости от ряда технических и экономических факторов:

- по номинальному напряжению;

- по длительно допустимому току.

Проверку производят:

- по экономической плотности  тока;

-  по  термической стойкости к токам  КЗ;

-  по  допустимому падению напряжения.

При расчетах вводят коэффициенты на прокладку кабелей  в зоне с расчетной температурой отличающейся от каталожной, на прокладку  нескольких кабелей в одной траншее, на использование кабеля с номинальным  напряжением больше напряжения сети, на прокладку кабеля в земле с удельным сопротивлением грунта отличающимся от каталожного.

Все каталожные данные кабелей даны в справочной литературе при температуре 25°С, а  в тюменской области среднегодовая  расчетная температура воздуха 7°С. Поправочный коэффициент на допустимый длительный ток равен 1,17. Кабели проложены открыто на кабельных эстакадах, поэтому остальные коэффициенты равны 1.

Для прокладки, применяем кабели с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией с  алюминиевой оболочкой в поливинилхлоридном шланге (ААШв).

Согласно  ПУЭ выбор кабелей производят по следующим условиям:

- по номинальному  напряжению

Uн≥Uуст                                                                                                

- по току (в данном случае  выбор кабеля производим по току утяжеленного режима)

Iн≥Iутж                                                                                       

- по экономической плотности  тока (при выборе кабеля по  этому условию аварийные режимы  в расчет не берутся, а полученные  значения сечения округляются до ближайшего стандартного ).

 

                                                      

- где S_эк – экономически выгодное сечение кабеля, мм²;

I_эк – экономическая плотность тока (для высоковольтных кабелей с бумажной изоляцией и числом работы больше пяти тысяч в год I_эк принимается равным 1,2 А/мм²);

по термической  стойкости

                                           

_{где Ст- коэффициент, учитывающий материал жил кабеля (для  алюминия Ст=0,09).}

_{- по допустимому  падению напряжения}

 

               

_{Выберем кабеля для ТП-1 (расстояние ТП-1 – ЦРП-2 – 0,3 км ).}

_{По номинальному напряжению, с учетом условий прокладки, выбираем кабель ААШв номинального напряжения 10 кВ.}

_{По утяжеленному режиму}

_{Iр = 145 А}

По таблицам выбираем стандартное  сечение 70 мм².

Выбираем по экономической плотности  тока

Найдем рабочий ток кабеля

 А

Находим сечение:

 мм²

Ближайшее сечение 70 мм²

Проверяем по термической стойкости 

 

Sт=√57,3/0,09=84,1 мм2

Ближайшее большее сечение 95 мм²

По результатам расчетов принимаем  к укладке кабель ААШв 3х95

Проверяем по допустимому падению  напряжения

 

 %

 

Падение напряжения в кабеле находится  в пределах нормы (допускается для двигателей 5%).

Аналогично выбираются кабели к  другим ТП. Конечные и промежуточные  результаты сведем в таблицу 3.4.   

 

Таблица 3.4

Условие выбора	ТП-1	ТП-2	ТП-3
По току ут. реж.	70мм2	70 мм2	50 мм2
По эк.плотн. тока	70 мм2	70 мм2	50 мм2
По терм. стойк.	95 мм2	95 мм2	95 мм2
Пад. напр.	1,46%	1,54%	1,38%
Итого:	95 мм2	95 мм2	95 мм2

 

Уже имеющиеся кабели полностью  отвечают вышеизложенным требованиям, поэтому и принимаем их к установке. Марки кабелей, сечения и их длины  приведены в таблице

Таблица 3.5

к ТП-1	ААШв 3*120	300м
к ТП-2	ААШв 3*120	344м
к ТП-3	ААШв 3*120	250м

 

 

3.3. Выбор низковольтного электрооборудования.

 

3.3.1. Расчет токов короткого замыкания  на стороне 0,66 кВ.

 

Расчет токов короткого замыкания  на стороне 0,66 кВ (шинах ТП) необходим для выбора вводной и секционирующей коммутационной аппаратуры на ТП и выбора и расчета уставок релейной защиты. Расчет будем производить с приведением к напряжению 0,66 и 10кВ.

Рассчитаем токи КЗ на секциях шин  ТП-1.Для расчета токов КЗ на низкой стороне составим схемы замещения активных и реактивных сопротивлений.

 

    Eсист      X_с         X_кл       X_тр   К2

    Eсист      R_с         R_кл       R_тр   К2

Рис. 3.4 а,б Схемы замещения активных и реактивных сопротивлений.

где R_с и X_с соответственно активное и реактивное сопротивление системы. В данном случае под сопротивлением системы понимается сопротивление участка цепи до шин ЦРП-2;

R_кл и X_кл- сопротивления кабельной линии ЦРП-2-ТП;

R_тр и X_тр- сопротивления трансформатора ТП.

Метод расчета токов короткого  замыкания аналогичен приведенному выше. Результаты сведем в таблицу. Для выбора релейной защиты необходимо знать токи КЗ, приведенные на напряжение 10 кВ, а для выбора коммутационной аппаратуры на ТП на напряжение 0,66 кВ. Поэтому приведем токи КЗ на оба класса напряжений.

 

      Таблица 3.6

	Iкз, кА (0,66)	Iуд, кА (0,66)	Iкз, кА (10)	Iуд, кА (10)
ТП-1 max	34	90,8	2,15	5,7
ТП-1 min	30,5		2
ТП-2 max	34	90,8	2,15	5,7
ТП-2 min	30,5		2
ТП-3 max	23,1	60,4	1,5	3,8
ТП-3 min	21,4		1,4

 

 

3.3.2. Выбор автоматических выключателей  на цеховых ТП.

 

Низковольтные автоматические выключатели  выбирают по номинальному напряжению, току и проверяют по току отключения. По условию, вводной выключатель рассчитывается по току утяжеленного режима, а секционный по рабочему току.

Приведем рабочие токи и токи утяжеленного режима к напряжению 0,66 кВ. Коэффициент трансформации трансформатора n_т=16.

I*р=Iр nт

I*рут=Iрут nт

Рассчитаем рабочие токи и токи утяжеленного режима для ТП-1/2.

 I*_р=72*16=1152 А

I*_рут=145*16=2320 А

Аналогично рассчитаем токи для  других ТП. Результаты и условия  выбора автоматов для ТП-1/2/3 сведем в таблицу.

 

Таблица 3.7

Место установки	Тип аппарата	Расчетные данные	Каталожные данные	Условия выбора
ТП-1/2 ввод	ЭО25В	Uн=0,66 кВ	Uн=0,66 кВ	Uн≥Uуст
		I*рут=2320 А	Iн=2500 А	Iн>Iрут
		Iпо=34 кА	Iоткл=35 кА	Iоткл ≥Iпо
ТП-1/2 секц	ЭО25В	Uн=0,66 кВ	Uн=0,66 кВ	Uн≥Uуст
		I*р=1152 А	Iн=2500 А	Iн>Iр
		Iпо=34 кА	Iоткл=35 кА	Iоткл ≥Iпо
ТП-3 ввод	ЭО25В	Uн=0,66 кВ	Uн=0,66 кВ	Uн≥Uуст
		I*рут=1472 А	Iн=2500 А	Iн>Iрут
		Iпо=23,1 кА	Iоткл=35 кА	Iоткл ≥Iпо
ТП-3 секц	ЭО25В	Uн=0,66 кВ	Uн=0,66 кВ	Uн≥Uуст
		I*р=736 А	Iн=2500 А	Iн>Iр
		Iпо=23,1 кА	Iоткл=35 кА	Iоткл ≥Iпо