Реконструкция схемы электроснабжения с заменой электрооборудования на распределительной подстанции

3. Реконструкция схемы электроснабжения с заменой электрооборудования на РП

В связи с износом существующего оборудования РП, произведем замену питающих и отходящих линий, а также замену РУ.

Выбор выключателей производится по следующим условиям:

                                                          (3.1)

где  – номинальное напряжение выключателя;

 – напряжение установки.

                                                  (3.2)

где  – номинальный ток выключателя;

 – расчетный ток.

                                                   (3.3)

где  – номинальный ток отключения;

 – ток короткого замыкания.

Выбор ячеек РУ производится по условиям:

                                              (3.4)

где  – номинальное напряжение ячейки РУ;

 – напряжение установки.

                                                  (3.5)

где  – номинальный ток ячейки РУ;

 – расчетный ток.

Для расчета токов короткого замыкания и токов нормального режима приведем расчетную схему рис 3.1. и схему замещения рис 3.2.

Рассчитаем параметры схемы замещения.

Кабельные линии:

                                                    (3.6)

где  – реактивное сопротивление кабельной линии, Ом;

 – удельное сопротивление одного километра линии, Ом/км;

 –  длинна линии, км.

Трансформаторы:

Т₃, Т₄, Т₅: ТМФ-630/10/04    U_k=5.5 %

Т₆, Т₇, Т₁, Т₂: ТМ-1000/10/04    U_k=5.5 %

                                             (3.7)

где  – реактивное сопротивление трансформатора, Ом;

 – напряжение короткого замыкания, %;

 – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Система :  – по данным Гомельэнерго

Расчет тока короткого замыкания производим по формуле:

                                                       (3.8)

где  – ток трехфазного металлического короткого замыкания, кА;

 – напряжение в рассматриваемой точке, кВ;

     – суммарное сопротивление от системы до точки короткого замыкания, приведенное к рассматриваемому месту короткого замыкания через коэффициент трансформации, Ом.

Далее проводим расчет токов коротких замыканий для указанных на рис 3.2. точек.

Расчет короткого замыкания в точке к1:

Расчет короткого замыкания в точке к2:

Для остальных точек короткого замыкания расчет ведется аналогично. Результаты расчета сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1. Токи коротких замыканий

Точка короткого замыкания	Ток короткого замыкания, кА
К1 К2 К3 К4 К5 К6 К7 К8 К9 К10 К11 К12 К13 К14 К15 К16	6.1 6 14.4 6 22 6.1 22.2 5.8 6.09 14.4 6 22.2 6 14.4 6 22.2	4.3 4.2 13.8 4.2 20.8 4.3 20.9 4.14 4.3 13.9 4.2 20.8 4.2 13.8 4.2 20.9	5.3 5.2 12.5 5.2 19.05 5.3 19.2 5 5.3 12.5 5.2 19.2 5.2 12.5 5.2 19.2	3.7 3.6 11.95 3.6 18 3.7 18.1 3.6 3.7 12 3.6 18 3.6 11.95 3.6 18.1	6.1 6 0.576 6 0.88 6.1 0.888 5.8 6.09 5.76 6 0.888 6 0.576 6 0.888

Определяем токи по участкам в нормальном режиме. Токи для нормального режима определяются следующим образом:

                                                       (3.9)

где  – ток протекающий через i-й выключатель, А;

 – мощность протекающая через i-й выключатель, кВА;

 – номинальное напряжение, кВ.

Рассчитаем токи на низкой стороне трансформаторов:

Произведем выбор выключателей по (3.1), (3.2), (3.3) и ячеек по (3.4), (3.5). Результаты выбора представлены в таблице 3.2.

Выводы: В данном разделе дипломной работы был произведен расчет токов короткого замыкания в характерных точках электрической сети предприятия. Результаты расчетов использовались для выбора электрооборудования, а в главе 4 будут использоваться для выбора уставок релейной защиты и автоматики. Также приведены замена электрооборудования на РП. Выключатели нагрузки были заменены на выкуумные выключатели, ячейки на современные К-Ин-97 выпускаемые фирмой Иносат. Конфигурация сети осталась неизменной.

4. Проектирование релейной защиты и автоматики схемы заводского распределения электроэнергии по территории предприятия

В виду замены электрооборудования и ячеек на РП необходимо произвести расчет релейной защиты и автоматики.

Расчет максимальной токовой защиты (МТЗ) производится следующим образом: выбирается ток срабатывания реле, проверяется чувствительность защиты к токам короткого замыкания, выбирается по условию селективности время срабатывания защиты и выбранное время проверяется по условию термической устойчивости защищаемого элемента.

Для отстройки от переходных токов нагрузки после отключения внешних коротких замыканий должно выполнятся следующее условие:

                                                          (4.1)

где  – первичный ток срабатывания МТЗ, А;

 – коэффициент надежности, учитывающий погрешность реле и необходимость запаса; ;

 – коэффициент самозапуска, показывающий во сколько раз увеличится ток нагрузки линии после отключения короткого замыкания; ;

 – максимальный ток нагрузки линии, А.

Определяем первичный ток срабатывания реле на выключателе Q₁, по формуле (4.1):

Расчет токов срабатывания МТЗ для остальных выключателей аналогичен. Результаты расчета сводим в таблицу 4.1.

Проведем выбор трансформаторов тока.

Трансформаторы тока выбираем исходя из следующих условий:

                                                      (4.2)

где  – номинальный первичный ток трансформатора, А;

 –ток рабочего режима при максимальной нагрузке, А.

                                                   (4.3)

где  – номинальное напряжение трансформатора тока, кВ;

 –напряжение установки, кВ.

Номинальный вторичный ток трансформатора тока принимаем 5 А.

Приведем пример выбора трансформатора тока для защиты выключателя Q₁:

Выбираем трансформаторы тока ТПЛ-10К: , .

Выбранный трансформатор удовлетворяет условиям проверки. Оставшиеся трансформаторы тока выбираются аналогично. Результаты выбора сведены в табл. 4.1.

Рассчитаем ток срабатывания реле:

                                                                                       (4.3)

где      - ток срабатывания реле, А;

 - ток срабатывания защиты, А;

 - коэффициент трансформации трансформатора тока.

                                                                               (4.3)

где     - номинальный первичный ток трансформатора тока, А;

 - номинальный вторичный ток трансформатора тока, А;

Для остальных реле токи срабатывания рассчитываются аналогично. Результаты расчета сведены в таблицу 4.1.

Чувствительность защит будет обеспечена, если при любом виде  короткого замыкания в защищаемом элементе ток, протекающий через токовое реле защиты, превышает величину уставки реле, количественно чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности:

                                                                                     (4.6)

где  - минимальный ток короткого замыкания, протекающий через защиту, в данном случае – это ток двухфазного короткого замыкания, А (см. табл. 3.1)

 - ток срабатывания i-й защиты, А

Из расчетов видно, что коэффициенты  чувствительности удовлетворяют требованиям, т.е. К_ч,i > 2.

Рассчитаем время срабатывания защит.

Выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу, т.е. последующая защита должна иметь большую выдержку времени, чем предыдущая на ступень селективности  равную 0,2с. Максимальную токовую защиту всех последующих участков отстраиваем от повреждений на предыдущих участках для соблюдения требования селективности.

По характеристикам автоматических выключений, установленных на стороне низкого напряжения трансформаторов, определяем время их срабатывания 

                                                                    (4.7)

где  - время срабатывания защиты, с;

 - время срабатывания предыдущей защиты, с;

 - ступень селективности, с;                                          

 - время отключения выключателя, с.

 

По полученным данным строим карту селективности (рис. 4.1).

В качестве защиты присоединений предлагается  к установке микропроцессорное реле БМРЗ – КЛ -11 производства МТЦ «Механотроникс» (Санкт-Петербург). У данного типа защит  есть возможность установки