Электроснабжение карьера

 

 

8 Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

8.1 Выбор и проверка выключателей на 10 кВ

 

Трансформаторная подстанция выбирается комплектной марки КТП с номинальной мощностью трансформатора 1000 кВА. Защита и управление питания ТП будет проводится выключателями.

Выберем предварительно вакуумный выключатель на 10 кВ ВВЭ-М-10-31,5/630 по максимальному рабочему току (Q1-Q2 на рисунке 8). Произведем проверку данного выключателя при КЗ в точке K₁.

Рисунок 8

Паспортные данные выключателя  ВВЭ-М-10-31,5/630:

, , , , , , , , .

а) Проверка на симметричный ток отключения:

Для выполнения этого требования должно соблюдаться неравенство:

, (34)

где – время от начала КЗ до момента расхождения контактов.

, (35)

где – время действия защиты (0,01).

Поскольку система ограниченной мощности, то периодическая составляющая тока КЗ зависит от времени, тогда примем:

. (36)

Ток КЗ в момент времени  через выключатель:

. (37)

Полученное значение тока меньше чем предельный ток отключения .

б) Проверка возможности отключения апериодической составляющей тока КЗ:

, (38)

где  – апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов ;

 – номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени ;

 – нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, %.

. (39)

, (40)

где – постоянная времени затухания апериодической составляющей.

По таблице 3.7 и 3.8 в [4] выбираем .

. (41)

Полученное значение меньше допустимого .

в) Проверка по включающей способности:

, (42)

где  – ударный ток КЗ в цепи выключателя;

 – наибольший пик тока включения.

, (43)

где  – ударный коэффициент.

По таблице 3.7 и 3.8 в [4] выбираем .

. (44)

Полученное значение меньше допустимого .

г) Проверка на электродинамическую  стойкость:

, (45)

где  – наибольший пик;

 – действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ.

д) Проверка на термическую  стойкость:

, (46)

где – тепловой импульс тока КЗ по расчету.

, (47)

где  – время отключения КЗ, определяется по времени действия основных релейных защит и полному времени отключения выключателей .

Полученное значение меньше допустимого .

8.2 Выбор автоматических выключателей

 

Автоматы выбирают по их номинальному току. Уставки токов расцепителей определяют по следующим соотношениям:

1. Отключающая способность  должна быть рассчитана на  максимальный ток КЗ, проходящий по защищаемому элементу:

 (48)

2. Для силовых одиночных электроприемников:

ток уставки теплового  расцепителя

; (49)

ток уставки электромагнитного  расцепителя

. (50)

3. Для группы силовых  электроприемников соответственно:

, . (51)

Пиковые значения токов  для группы приемников можно определить по выражению:

, (52)

где – пусковой ток наибольшего по мощности приемника, А;

 – максимальный ток группы  приемников, А;

 – номинальный ток наибольшего  по мощности приемника с коэффициентом использования, А.

8.3 Выбор автоматических выключателей для электроприемников

 

Результаты расчета уставок сведем в таблицу 9.

Таблица 9 – Выбор автоматов для ответвлений к ЭП

Ответвление	Iр., А	Iпк(3), кА	Iпк(1), кА	Iт.р, А	Iэ.р, А	Тип автомата	Iт, А	Iэ, А	Кч
ТП1-Оп.1-Оп.3	434,73	9,766	13,158	543	1565	ВА53-39	630	4410	2,21
ТП1-Оп.1-Оп.11	356,91	9,759	13,148	446	1285	ВА53-39	630	4410	2,21
ТП1-Оп.12-Оп.14	491,11	9,760	13,153	614	1768	ВА53-39	630	4410	2,21
ТП1-5	8,84	9,770	13,168	11	31,81	ВА51-25	12,5	125	78,16

8.4. Выбор остальных автоматических выключателей

 

Произведем выбор автоматического выключателя QF1, показанного на рисунке 8. Результаты расчета занесем в таблицу 10.

Таблица 10 – Выбор автомата QF1

Автомат	Iр, А	Iт.р., А	Iэ.р., А	Тип автомата	Iт, А	Iэ, А
QF1	1222,82	1528,53	4402,16	ВА-53-43	1600	4800

 

8.5 Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока

 

Трансформаторы тока выберем по максимальному току в нормальном режиме, по напряжению установки, по электродинамической и термической стойкости.

, , .

Подключаемые контрольно-измерительные  приборы сведем в таблицу 11.

На отходящие линии  выбираем ТПЛК-10-200-0,5/10Р со следующими техническими данными:

, , , , , номинальная вторичная нагрузка обмоток для измерений, .

Проверим TA по вторичной  нагрузке: .

Сопротивление приборов найдем по формуле:

. (53)

Определим максимально  допустимое сопротивление соединительных проводов:

. (54)

Зная  можно определить сечение соединительных проводов:

. (55)

Выбираем контрольный  кабель КВВГ с медными жилами сечением 2,5мм².

Таблица 11 – Приборы измерения и контроля

Место установки	Прибор	Тип	Класс точн.	Нагрузка фазы, В·А
				А	B	C
Отходящие линии	Амперметр	Э – 335	1,0	0,5	-	-
	Счетчик активной энергии	ЦЭ6812	0,5	0,2	-	0,2
	Итого			0,7	-	0,2

 

 

9 Релейная защита

9.1 Защита трансформаторов КТП

 

Для трансформаторов  КТП должны предусматриваться защиты от следующих повреждений:

1) многофазных  замыканий в обмотках и на  выводах,

2) витковых  замыканий в обмотках (газовая  защита),

3) токов в  обмотках от внешних коротких  замыканий,

4) от токов  перегрузки,

5) понижения  уровня масла.

Для понижающих трансформаторов газовая защита или защита от повышения давления необходима при мощности 630 кВА и более. Газовая защита настраивается на сигнал при слабом газообразовании и действует на отключение при интенсивном. Если же трансформатор имеет дифференциальную защиту, отсечку или не имеет выключателя, то газовая защита и при интенсивном газообразовании настраивается на сигнал.

Токовая отсечка  без выдержки времени устанавливается  со стороны питания во всех случаях, если не предусмотрена дифференциальная защита.

Максимальная  токовая защита предусматривается  для защиты трансформаторов всех мощностей от внешних коротких замыканий и перегрузки.

Температурная сигнализация срабатывает при повышении температуры в баке трансформатора, что происходит в результате его перегрузки. Устанавливается на трансформаторах, к которым есть свободный доступ обслуживающего персонала или выполняется в качестве тепловых реле, которые отключают трансформатор при превышении его максимально допустимой температуры.

Защита КТП 1.

Ток срабатывания токовой отсечки:

. (56)

Ток срабатывания реле:

, (57)

где – коэффициент трансформации трансформаторов тока типа      ТПЛК-10-200/5.

Коэффициент чувствительности токовой отсечки:

. (58)

Максимальная токовая  защита.

Определяем ток срабатывания реле по условии отстройки от максимального рабочего тока трансформатора:

. (59)

Расчетный ток срабатывания реле определяется по выражению:

. (60)

Коэффициент чувствительности МТЗ:

. (61)

Результаты расчетов защит представлены в таблице 12.

Таблица 12 – Защита трансформаторов КТП

№ КТП	Номинальный ток трансформатора, А	Вид защиты	Уставки	Чувствительность
1	50,47	Ступенчатая токовая защита Тип ТТ: ТПЛК-10 200/5	ТО: МТЗ:

 

9.2 Газовая защита трансформаторов КТП

 

Газовая защита трансформатора предназначена для сигнализации и защиты при внутренних повреждений внутри бака и при понижении уровня масла. Выполнена на газовом реле типа ВF-80/Q.

Сигнальный орган газового реле выполняется с действием  на «сигнал» при слабом газообразовании внутри бака, при понижении уровня масло в газовом реле.

Отключающий орган газового реле выполняется с действием на «отключение» при резком снижении уровня масло в газовом реле, который создаётся при внутренних повреждений внутри бака.

9.3 Защита кабельных линий 10 кВ

 

Для линий распредсети U=10 кВ предусматриваются устройства релейной защиты, действующие на отключение линии при многофазных коротких замыканий, а также устройства защиты при однофазных замыканиях на землю, действующие либо на сигнал, либо на отключение.

Для нереактированных кабельных линий, питающих ТП, предусматривается двухступенчатая токовая защита (токовая отсечка без выдержки времени и максимальная токовая защита). При недостаточной чувствительности используем продольную дифференциальную защиту типа ДЗЛ-2.

Расчет защиты кабельной линии РП-КТП1.

1. Токовая отсечка без выдержки времени

а) Ток срабатывания защиты (отстройка от броска тока намагничивания):

, (62)

б) Ток срабатывания защиты (отстройка от тока трехфазного короткого замыкания в конце КЛ):

, (63)

Коэффициент чувствительности:

. (64)

Поэтому рассмотрим вариант  защиты с ДЗЛ-2.

Ток срабатывания защиты:

, (65)

Коэффициент чувствительности:

. (66)

2. Максимальная токовая защита

Ток срабатывания защиты:

, (67)

Коэффициент чувствительности:

. (68)

Составим таблицу 13.

Таблица 13 – Расчет защит кабельных линий 10 кВ

Линия	Вид защиты	Уставки	Чувствительность
РП - КТП-1	ДЗЛ-2	ДЗ: МТЗ:

9.4 Защита присоединений от однофазных замыканий на землю