Расчет распределительной сети низшего напряжения и выбор коммутационно-защитной аппаратуры.

Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наибольшая длительно допустимая температура нагрева проводника, называется длительно допустимым током по нагреву. Значения максимальных длительно допустимых токов определены из условия допустимого теплового износа материала изоляции проводников различных марок и сечений, температуры окружающей среды и способа прокладки, безопасности обслуживания электрической сети, обеспечения срока службы и экономичности.

Сечения жил кабелей цеховых сетей выбираются по расчетному току таким образом, чтобы жилы при токах нагрузки, соответствующих работе в длительном режиме и в условиях нормированной для них температуры среды, не перегревались бы сверх допустимых пределов.

В сетях напряжением до 1000В сечение жил кабелей и проводов проводится по нагреву расчетным током. Для выбора сечений определяется расчетный ток

I_p= (А)

и по таблицам (лит.1) выбираем сечения, причем выбираемое сечение должно быть больше расчетного. Условие выбора сечения

I_дл.доп.> I_p

где I _дл.доп.- длительно допустимая токовая нагрузка на провода и кабели стандартного сечения, выбирается по таблице 14.

По условиям механической прочности сечения алюминиевых жил должны быть не менее 2, 5 - требование ПУЭ.

Значение коэффициента полезного действия = 0, 9, если не задано иного.

Выбираются сечения проводов и кабелей к каждому электроприемнику. Если выбирается не один, а два, три и более кабелей, проверяем кабели на условия прокладки

I*_дл.доп. I_p,

где I_дл.доп. определяется при заданных условиях прокладки и температуры окружающей среды

I*_дл.доп.= К1*К2*I_дл.доп.,

где К1 – поправочный коэффициент на фактическую температуру окружающей среды, принимаем К1=1, так как температура не задана.

К2 – поправочный коэффициент, учитывающий условия прокладки и определяемый в зависимости от числа проложенных кабелей. Значения коэффициента берем из (лит.1).

Для защиты кабельных и проводных линий и отдельных электроприемников применяем автоматические выключатели типа А 3710.Конкретные типы защитных автоматов выбираем по условиям выбора:

I_н.а. I _р.

I _н.р. 1, 25 I _p

I _отс. I _пуск.

где I _p – расчетный ток.

I _н.а. – номинальный ток автоматического выключателя;

I _н.р. – номинальный ток теплового расцепителя;

I _отс. – ток мгновенного срабатывания автоматического выключателя при коротких замыканиях (ток отсечки);

I _пуск.= К_п I _p,

где К_п – кратность пуска двигателя, в задании не задано, принимаем К_п =5

Также выбираем секционный автомат, который устанавливается между секциями шин и выбирается по полному значению тока

I_p= (А)

Значение S берем из итоговых данных таблицы 7.

Таблица 18

Типы автоматических выключателей

Результаты расчетов заносим в таблицу 19

Таблица 19

Выбор распределительной сети и ее защиты.

2.7. Выбор и расчет релейной защиты силового трансформатора или воздушной, или кабельной линии – согласно задания.

Выбор и расчет релейной защиты силового трансформатора

Защита, устанавливаемая на силовом трансформаторе, должна обеспечивать его отключение при межфазных и высоковольтных коротких замыканиях, при замыканиях на землю, или подавать сигнал о ненормальном режиме работе трансформатора.

Защита силового трансформатора цеховой подстанции обеспечивает:

1. Максимально-токовую защиту от коротких замыканий на стороне высшего напряжения.

2. Защиту от перегрузок на стороне низшего напряжения.

3. Газовую защиту—для трансформаторов мощностью от 630 кВА и выше.

1. Максимально-токовую защиту от К.З. предусматривают обычно в двухфазном двух релейном исполнений мгновенного действия.

Ток срабатывания защиты:

I_сз= Кн * I , А

где Кн -коэффициент надежности, зависит от типа максимально-токового реле, выбираем по таблице 20

Таблица 20

Значения коэффициентов для расчета релейной защиты для реле РТ-40

I -ток эксплуатационного трехфазного короткого замыкания

Ток срабатывания токового реле

I = ; A

коэффициент схемы Ксх учитывает схему включения вторичных обмоток трансформаторов тока, Ксх=1 или

Максимально-токовое реле подключается к линии на высокой стороне силового трансформатора с помощью трансформаторов тока с коэффициентом трансформаций К_т. Выбирается студентом, число обмоток вторичной обмотки всегда 5, для первичной обмотки выбираем любое число, чтобы ток зашиты получился единицы или десятки ампер.

2. Защита от перегрузок обычно выполняется в трехфазном трехлинейном исполнении на стороне низшего напряжения (660В, 380В, 220В)

Защита выполняется с выдержкой времени, большей времени пуска двигателя, подключенных к силовому трансформатору или питаемых им сети. Обычно выдержка времени 5—10 с.

Ток срабатывания защиты:

I = Кн* I

Ток срабатывания реле защиты:

I =

где Кв—коэффициент возврата реле.

Чувствительность защиты проверяется с помощью коэффициента чувствительности Кч

Кч =

Где - минимальный ток трехфазного короткого замыкания.

3. Газовая защита – это защита от внутренних повреждений в трансформаторе, осуществляемая газовым реле. Газовое реле реагирует на витковые и междуфазные замыкания внутри трансформатора.

Для трансформаторов мощностью от 400 кВА и выше газовая защита обязательна, она устанавливается на заводе-изготовителе и не требует расчета. Обычно применяют газовое реле типов ПГ-22, РГ3-61, РГ3-66.

Пример:

Рассчитать защиту силового трансформатора мощностью 630 кВА на напряжение 10/0, 4 кВ.

I =1110 А (на стороне 10 кВ)

I =9720 А (на стороне 0, 4 кВ)

=18450 А устанавливаем на подстанции

 

Для силового трансформатора предусматриваем:

1. Максимально-токовую защиту мгновенного действия от К.З. в двухфазном двухрелейном исполнений на стороне 10 кВ.

2. Защиту от перегрузок в трехфазном трехрелейном исполнении на стороне 0, 4 кВ.

3. Газовую защиту.

Расчет защит

1.МТЗ. Защиту выполняем с помощью токовых реле РТ-40 на постоянном оперативном токе.

Ток срабатывания защиты:

I = Кн* I =1, 2 =1332 А

 

Токовое реле присоединяем через трансформатор тока с коэффициентом трансформаций

Кт=800/5=160

-для включения вторичных обмоток трансформатора, включенных по схеме неполной звезды Ксх=1.

Ток срабатывания реле защиты:

I = =

Выбираем реле РТ-40/10 с током срабатывания от 5 до 10 А.

2.Защита от перегрузок выполняется на токовых реле РТ-40 с выдержкой времени 10с. Выдержка времени осуществляется реле времени.

Ток срабатывания защиты:

I = Кн* I =1, 2

Реле подключаем через трансформатор тока с Кт=12000/5=2400 по схеме звезда Ксх=1

Ток срабатывания реле:

I = =

 

Выбираем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания от 5 до 10А.

Проверяем чувствительность защиты:

Кч=

 

Защита достаточно чувствительна.

3.Газовую защиту не рассчитываем т.к. она установлена на заводе-изготовителе на трансформаторе с помощью газового реле ПГ-22.

Выбор и расчет релейной защиты воздушной или кабельной линии

 

Для кабельных линий в сетях 6…10 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты

Ø от многофазных замыканий,

Ø защита от перегрузок,

Ø защита от однофазных замыканий на землю.

1. Защиту от многофазных замыканий выполняем в двухфазном, двухрелейном исполнении и включаем в одни и те же фазы по всей сети для обеспечения отключения в случае двойного замыкания только одного места повреждения.

Защита устанавливается двухступенчатая – одна ступень в виде токовой отсечки, вторая – в виде максимальной токовой защиты с независимой характеристикой выдержки времени.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты:

где - расчетный ток защищаемой линии,

K_сх- коэффициент схемы,

K_cзп – коэффициент самозапуска нагрузки,

К_н – коэффициент надежности,

К_в- коэффициент возврата реле

Значения коэффициентов берем в лит.1

К_т- коэффициент трансформации трансформаторов тока. Выбирается студентом, число обмоток вторичной обмотки всегда 5, для первичной обмотки выбираем любое число, чтобы ток зашиты получился единицы или десятки ампер.

Для защиты выбираем реле РТ-40.

Коэффициент чувствительности защиты:

Ток срабатывания максимальной токовой отсечки:

 

2. Защита от однофазных замыканий на землю выполняется с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности. Защита действует на отключение без выдержки времени по требованиям безопасности, должна отключать элемент, питающий поврежденный участок.

Ток срабатывания защиты нулевой последовательности:

 

где К_отс – коэффициент отстройки, К_отс= 1, 1 1, 2

К_бр – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока, К_бр=4 5

 

I_cо – емкостной ток замыкания на землю, выбирается из таблицы 15

l – длина линии, км

Коэффициент чувствительности защиты

 

Таблица 21

Емкостные токи замыкания на землю, А

 

Вид линии	Напряжение, кВ
Воздушная	0, 015	0, 015	0, 1
Кабельная, сечение 16-35	0, 37-0, 52	0, 52-0, 7	-
Кабельная, сечение 50-95	0, 6-0, 82	0, 75-1, 0	3, 7-4, 1
Кабельная, сечение 120-240	0, 9-1, 2	1, 1-1, 4	4, 4-5, 2

 

 

Пример

Рассчитать защиту кабельной линии сечением 240 к цеху, расчетный ток линии I_p=250A, длина линии 1, 1 км.

I_{к.з.макс.} = 12480 А

I_{к.з.мин.} = 12330 А

Решение:

Для кабельных линий в сетях 6 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий, защита от перегрузок, защита от однофазных замыканий на землю.

Защиту от многофазных замыканий выполняем в двухфазном, двухрелейном исполнении и включаем в одни и те же фазы по всей сети для обеспечения отключения в случае двойного замыкания только одного места повреждения.

Защита устанавливается двухступенчатая – одна ступень в виде токовой отсечки, вторая – в виде максимальной токовой защиты с независимой характеристикой выдержки времени.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты:

где - расчетный ток защищаемой линии, I_p=250A

K_сх- коэффициент схемы, для схемы неполная звезда К_сх= 1

K_cзп= 1, 2

К_в= 0, 85

К_н= 1, 3

К_т- коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Для защиты выбираем реле РТ-40, а также трансформаторы тока

ТЛ-10-II с коэффициентом трансформации n_т = 800/5

А

Выбираем реле РТ-40/6 с током уставок от 1, 5 до 6 А.

Коэффициент чувствительности защиты:

Защита достаточно чувствительна.

Ток срабатывания максимальной токовой отсечки:

где - максимальный ток к.з. (из таблицы 4).

А

Выбираем реле РТ-40/100 с током уставок от 25 до 100 А.

Защита от однофазных замыканий на землю выполняется с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности. Защита действует на отключение без выдержки времени по требованиям безопасности, должна отключать элемент, питающий поврежденный участок.

Ток срабатывания защиты нулевой последовательности:

где К_отс – коэффициент отстройки, К_отс= 1, 1 1, 2

К_бр – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока, К_бр=4 5

I_cо – емкостной ток замыкания на землю, для кабелей сечением

240 мм² в сети 6 кВ

l – длина линии, км

А

Коэффициент чувствительности:

Защита достаточно чувствительна.