Разработка системы электроснабжения промышленного предприятия (расстояние от районной подстанции до предприятия - 8 км)

Допустимое время протекания тока термической стойкости       t_ТЕРМ = 3 с;

Амплитудное значение тока динамической стойкости                 i_ДИН = 102 кА;

Собственное время отключения (с приводом)                                t_СВ = 0,055 с;

Проверка выключателей осуществляется:

6.3.1.1  По номинальному напряжению установки:

110 кВ     = 110 кВ                                             (41)

6.3.1.2  По наибольшему току длительного режима:

 1000 А    = = 182,4 А                                                (42)

6.3.1.3  По отключающей способности периодической составляющей тока К3:

= 40 кА   = 3,33 кА                                                    (43)

6.3.1.4  По отключающей способности  полного тока КЗ (суммы апериодической и периодической составляющей):

                                     (44)

             

70,71 кА  >  4,9 кА

где

β_НОМ = f (τ)  = 25 %      – степень асимметрии отключаемого тока, т.е. номинальное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, % из рис.15.1. [1] ;

τ   – минимальное время отключения КЗ :

τ = t_СВ + t_ЗАЩ = 0,055 + 0,01 = 0,065 с                                            (45)

  – апериодическая составляющая тока КЗ;

,                                                                               (46)

 = 0,188 кА, где

γ_t    – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;

= = 0,056                                                                   (47)

6.3.1.5  По термической стойкости к току К3:

·t_ТЕРМ                                                                                (48)

40²·3 = 4800 > 0,72 кА²·с          

где 

 – интеграл  Джоуля (тепловой импульс) определяется как:

= 3,33²· 0,065= 0,72 кА²·с,                                      (49)

где

t_КЗ   – максимальное время отключения КЗ:

t_КЗ = t_СВ + t_ЗАЩ = 0,055 + 0,01 = 0,065 с         

6.3.1.6   По электродинамической стойкости к току К3:

i_ДИН  = 102 кА  > = 7,73 кА                                                                        (50)

где 

 – ударный ток КЗ в точке К1.

6.3.2    Выбор разъединителей на стороне 110 кВ.

На стороне 110 кВ устанавливаются разъединители типа:

РНДЗ.2-110/1000 У1   для разъединителей QS1…QS4.

РНДЗ.1-110/1000 У1   для разъединителей QS5, QS6.

Номинальное рабочее напряжение                            110 кВ;

Номинальный рабочий ток                                         1000 А;

Предельный сквозной ток                                           80 кА.

6.3.3    Выбор трансформаторов напряжения на стороне 110 кВ.

На стороне 110 кВ устанавливаются трансформаторы напряжения типа НКФ-110-83 У1

Номинальное рабочее напряжение                            110 кВ;

Схема соединения                                                       1/1/1-0-0       

6.3.4  Выбор выключателей на напряжение 10 кВ.

В качестве секционных и выключателей на низкой стороне трансформаторов 110/10 кВ принимаются электромагнитные выключатели ВЭ-10-3600/31,5-У3:

Номинальное рабочее напряжение                                                    10 кВ;

Максимальное напряжение                                                                12 кВ;     

Номинальный рабочий ток                                                                 3600 А;

Номинальный ток отключения                                                          31,5 кА;

Ток термической стойкости                                                              31,5 кА;

Допустимое время протекания тока термической стойкости       t_ТЕРМ = 4 с;

Амплитудное значение тока динамической стойкости                 i_ДИН = 80 кА;

Время отключения                                                                              t_ОТКЛ = 0,06 с;

Проверка выключателей осуществляется:

6.3.4.1  По номинальному напряжению установки (41):

10 кВ     = 10 кВ                                    

6.3.4.2  По наибольшему току длительного режима (42):

 3600 А    = 2262 А,                           где

= = = 2262 А;

6.3.4.3  По отключающей способности периодической составляющей тока К3 (43):

= 31,5 кА   = 8,74 кА                                                           

6.3.4.4  По отключающей способности  полного тока КЗ (суммы апериодической и периодической составляющей), (44):

                                   

            

53,46 кА  >  14,8 кА

где

β_НОМ = f (τ)  = 20 %      – степень асимметрии отключаемого тока, т.е. номинальное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, % из рис.15.1. [1] ;

τ   – минимальное время отключения КЗ :

τ = t_ОТКЛ + t_ЗАЩ = 0,06 + 0,01 = 0,07 с                                            

  – апериодическая составляющая тока КЗ;

,                                                                                

 = 2,436 кА, где

γ_t    – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ;

= = 0,279                                                                  

6.3.4.5  По термической стойкости к току К3 (48):

·t_ТЕРМ                                                                               

31,5²·4 = 3969 > 134,44 кА²·с   

где 

 – интеграл  Джоуля (тепловой импульс) определяется как (49):

= 8,74²·1,76 = 134,44 кА²·с,                                  где

t_КЗ   – максимальное время отключения КЗ:

t_КЗ = t_СВ + t_ЗАЩ = 0,06 + 0,2 + 0,5  + 0,5  + 0,5  = 1,76 с, где

0,2с     – время срабатывания предохранителей 10 кВ на ТП;

0,5с     – отстройка МТЗ фидера 10 кВ от времени срабатывания предохранителей 10 кВ;

0,5с     – отстройка МТЗ на секционном выключателе от МТЗ фидера 10 кВ с ГПП;

0,5с     – отстройка МТЗ шин 10 кВ ГПП от МТЗ на секционном выключателе 10 кВ;

6.3.4.6   По электродинамической стойкости к току К3 (50):

i_ДИН  = 80 кА  > = 22,66 кА                                                                       где 

 – ударный ток КЗ в точке К2.

6.3.5.  Выбор трансформаторов напряжения на стороне 10 кВ

На стороне 10 кВ устанавливаются трансформаторы напряжения типа НТМИ-10-66 У3:

Номинальное рабочее напряжение                            10 кВ;

Схема соединения                                                        Y₀ /Y₀ /    -0  

6.3.6.  Определение минимально-допустимого по термической стойкости токов К3 сечения кабельных линий 10 кВ.

Считая, что за сопротивлением x_С система бесконечной мощности, принимаем, что периодическая составляющая тока К3 неизменна во времени.

Определяем минимально-допустимое сечение по термической стойкости отходящих кабелей по выражению:

,                                                                                 (51)

где 

С_Т – термический коэффициент, зависящий от материала проводника: для кабелей напряжением 10 кВ с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией  95 ;

тогда                                        =  122,05 мм²

Так как > 50 , то выбирается ближайшее большее стандартное сечение 150 мм². Отходящие от ГПП кабели 10 кВ не могут быть меньше этого сечения.

7.  Выбор типа, числа и мощности трансформаторов цеховых ТП, количества ТП в каждом корпусе и мест их расположения.

7.1.  Выбор типа и  количества трансформаторов цеховых ТП.

Выбираем трансформаторы типа:

ТМН – 1000                                                                           ТМН – 1600

S =  1000 кВ∙А;                                                                      S =  1600 кВ∙А;

U_вн = 10 кВ;                                                                            U_вн = 10 кВ;

U_нн = 0,4 кВ;                                                                           U_нн = 0,4 кВ;

Р_хх = 2,1 кВт;                                                                         Р_хх = 2,8 кВт;

Р_кз = 12,2 кВт;                                                                        Р_кз = 18 кВт;

I_хх = 1,4% ;                                                                             I_хх = 1,5%;

U_кз = 1,4 %.                                                                             U_кз = 1,3 %.

Если основную нагрузку, т.е. 80 – 85% составляют электроприемники I и II категории, то применяются две трансформаторные подстанции.

Если нагрузка III категории, то применяется одна трансформаторная подстанция.

Если преобладает нагрузка III категории, но есть потребители I и II категории, то применяется одна трансформаторная подстанция, но предусматривается на вторичном напряжении резервирующая перемычка.

7.2.   Выбор коэффициента загрузки трансформаторов.

Для 2-х трансформаторной подстанции коэффициент загрузки  0,75.

Для одно-трансформаторной подстанции с резервирующей перемычкой  0,8.

Для одно-трансформаторной подстанции  0,95.

7.3.  Выбор единичной мощности трансформаторов.

Единичная мощность трансформаторов определяется как функция удельной плотности нагрузки цеха  (табл. 1.1).

Рекомендуется принимать к установке трансформатор (КТП) мощностью