Подсчёт электрических нагрузок

 

Активное сопротивление линии

 

                                   Rл=r0∙l, Ом                             (4.15)

 

где r0 – удельное электрическое сопротивление фазной жилы постоянному

         току при 20°С, Ом/км ([8] Приложение 3).

Полное сопротивление трансформатора определяют по формуле:

 

                            

, Ом                         (4.16)  

 

где   Uк – напряжение короткого замыкания, % (табл.16.1 [3]);

      Sнт – номинальная мощность трансформатора, кВА;

      Uн – номинальное напряжение трансформатора, кВ.

Полное сопротивление двигателя

 

                            

, Ом                         (4.17)

 

где Uн – номинальное напряжение электродвигателя, В.

    к – кратность пускового тока;

    Iн – номинальный ток электродвигателя, А.

Если в результате окажется, что ΔU < 30%, то электродвигатель запустится.

Проверим возможность пуска электродвигателя, установленного на ферме откорма КРС, подключенном в точке 1 к ВЛИ №2.

Паспортные данные двигателя: АИР 160S4У3

Рн=15 кВт; nн=1455 об/мин; Iн=28,5А; cosj=0,87;  Мпуск/Мн=2,0; Iпуск/Iн=7 [2].

 

Определим сопротивление линии                               

Rл=0,64∙0,12=0,077 Ом

Сопротивление трансформатора

Сопротивление сети

Zc=0,077+0,072=0,149 Ом

Сопротивление электродвигателя

Проверяем возможность пуска двигателя

Так как снижение напряжения 5,76%<30%, то условия пуска выполняются.

 

Проверим возможность пуска электродвигателя, установленного на кирпичном заводе, подключенном в точке 2 к ВЛИ №1.

Паспортные данные двигателя: АИР 180S4У3

Рн=22 кВт; nн=1460 об/мин; Iн=42,5А; h=90,5%; cosj=0,89; Мmax/Мн=2,4;  Мпуск/Мн=1,7;  Мmin/Мн=1,5;  Iпуск/Iн=7 [2].

 

Rл=0,87·0,18=0,16 Ом

 

 

Zc=0,16+0,072=0,232 Ом

 

 

Так как снижение напряжения 7,42%<30%, то условия пуска выполняются.

 

 

4.4 Выбор защиты отходящих от трансформаторной подстанции линий 400/230 В

 

 

Для защиты линий 0,4кВ используют автоматические выключатели серии ВА51Г. Технические данные приведены в таблице 5.3 [3]. Номинальный ток автоматического выключателя выбирается по условию

 

                                     Iн.а.³Iр.мах ,                             (4.18)

 

где Iр.мах – максимальный рабочий ток линии, А.

Ток срабатывания защиты от перегрузки Iт.р. для теплового или комбинированного расцепителя зависит от типа автоматического выключателя и определяется по выражению

 

                                     Iт.р.³1,25∙Iр.мах ,                         (4.19)

 

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя Iэ.р. должен быть отстроен от тока кратковременной перегрузки Iкр и определяется по условию

 

                                    Iэ.р³1,25∙Iкр ,                           (4.20)

 

                                    Iкр=Iп+IIр.мах ,                           (4.21)

 

где Iп – пусковой ток самого мощного двигателя, А;

    IIр.мах – максимальный рабочий ток линии без рабочего тока двигателя,

           учтенного пусковым током, А.

 

Выберем автоматический выключатель для защиты ВЛИ №1.

 

Максимальный рабочий ток линии

 

                           

, А                             (4.22)

            

где – максимальная мощность линии, А;

     - номинальное напряжение линии, В.

Принимаем автоматический выключатель ВА51Г-31 с Iн.а.=100А.

Ток срабатывания теплового расцепителя

 

Iт.р.³1,25∙76,1 ³ 95,07 А.

 

Принимаем Iу.т.р.=100А.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя

 

Iк.р.=42,5∙7+(76,1-42,5)=331,1 А;

Iэ.р.³1,25∙331,1 ³ 413,87 А.

 

Автоматические выключатели ВА51Г-31 комплектуются электромагнитными расцепителями с током уставки 14∙Iн, где Iн – ток уставки теплового расцепителя.

Iэ.р.=14∙100=1400 А принять можно, т.к. в этом случае 413,87 < 1400.

 

 

 

Выберем автоматический выключатель для защиты ВЛИ №2.

 

.

Принимаем автоматический выключатель ВА51Г-33 с Iн.а.=160А.

 

Iт.р.³1,25∙97,5 ³ 121,9 А.

 

Принимаем Iу.т.р.=125А.

 

Iк.р.=28,5∙7+(97,5-28,5)=268,5 А;

Iэ.р.³1,25∙268,5 ³ 335,63 А.

 

Автоматические выключатели ВА51Г-33 комплектуются электромагнитными расцепителями с током уставки 14∙Iн, где Iн – ток уставки теплового расцепителя.

Iэ.р.=14∙125=1750 А принять можно, т.к. в этом случае 335,63 < 1750.

 

Выберем автоматический выключатель для защиты ВЛИ №3.

 

.

Принимаем автоматический выключатель ВА51Г-31 с Iн.а.=100А.

Iт.р.³1,25∙57,74 ³ 72,18 А.

Принимаем Iу.т.р.=80А.

 

Iк.р.=57,74 А;

Iэ.р.³1,25∙57,74 ³ 72,18 А.

 

Автоматические выключатели ВА51Г-31 комплектуются электромагнитными расцепителями с током уставки 14∙Iн,

Iэ.р.=14∙80=1120 А принять можно, т.к. в этом случае 72,18 < 1120.

 

Проверка ВЛ 380/220В по условию срабатывания защиты при однофазных коротких замыканиях.

 

Согласно ПУЭ в установках напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью для обеспечения быстрого срабатывания защиты от однофазных к.з. ток однофазного к.з. I(1)к должен соответствовать условиям:

 

                              а) I(1)к³3Iу.т.р                            (4.23)

 

                             б) I(1)к³1,4∙Iэ.р                           (4.24)

        

при номинальном токе автоматического выключателя до 100А 

или  I(1)к³1,25∙Iэ.р,

при номинальном токе автоматического выключателя выше 100А.

Ток однофазного к.з. I(1)к определим из выражения

 

                               

А                           (4.25)

 

где    Uф – фазное напряжение, В;

       zп – полное сопротивление петли (фазный провод + нулевой), Ом.

 

                                zп = R0ф ∙l+ R0n ∙l , Ом                    (4.26)

 

       R0ф , R0n - удельное электрическое сопротивление фазной и нулевой жилы соответственно постоянному току при 20ºС, Ом/км;

       l – расстояние до точки к.з., км;

       z(1)т – сопротивление трансформатора при однофазном к.з., Ом.

Если условие срабатывания защиты от однофазного к.з. не обеспечивается, то для его выполнения наиболее рациональной является установка защиты в нулевом проводе. Для этого используется реле РЭ – 571т, которое, реагируя на ток нулевого провода, воздействует на независимый расцепитель автоматического выключателя и отключает выключатель.

Ток срабатывания реле

 

                     Iср³1,4∙Iнб или Iср³1,25∙Iнб,                        (4.27)

 

где Iнб – ток небаланса, т.е. ток в нулевом проводе обусловленный

         несимметрией нагрузки. В особых  случаях он может 

         достигать 50%, т.е.

 

Iнб  £ 0,5∙Iр.мах .

 

Исходя из найденного значения тока срабатывания реле Iср принимают ток уставки реле Iу.р., он должен быть кратным пяти.

Проверяем выбранное реле по условию срабатывания при однофазном токе срабатывания

 

                         I(1)к³(1,25…1,4) ∙Iэ.р                           (4.28)

 

Проверим выбранный для защиты ВЛИ №1 автоматический выключатель ВА51Г-31 по условию срабатывания защиты при однофазном к.з.

 

;

 

а) 383,9 А ≥ 3∙100=300 А;

 

б) 383,9 А £ 1,4∙1400=1960 А.

 

Условие б) не выполняется, поэтому установим в нулевом проводе РЭ-571т. Ток срабатывания реле по условию отстройки от тока небаланса

 

Iср ³ 0,7 ∙ 76,1 = 53,27 А.

 

Принимаем Iу = 55 А и проверяем соблюдение условия:

 

I(1)к³1,4∙55=77 А , т.е 383,9 > 77.

 

Выбор выполнен правильно.

 

Проверим выбранный для защиты ВЛИ №2 автоматический выключатель ВА51Г-33 по условию срабатывания защиты при однофазном к.з.

 

;

 

а) 532,7 А ≥ 3∙125=375 А;

 

б) 532,7 А £ 1,25∙1750=2187,5 А.

 

Условие б) не выполняется, поэтому установим в нулевом проводе РЭ-571т. Ток срабатывания реле по условию отстройки от тока небаланса

 

Iср ³ 0,625 ∙ 97,5 = 60,94 А.

 

Принимаем Iу = 65 А и проверяем соблюдение условия:

 

I(1)к³1,4∙65=91 А , т.е 532,7 > 91.

Выбор выполнен правильно.

 

Проверим выбранный для защиты ВЛИ №3 автоматический выключатель ВА51Г-31 по условию срабатывания защиты при однофазном к.з.

 

а) 355,4 А ≥ 3∙80=240 А;

 

б) 355,4 А ≤ 1,4∙1120=1568 А.

 

Условие б) не выполняется, поэтому установим в нулевом проводе РЭ-571т. Ток срабатывания реле по условию отстройки от тока небаланса

 

Iср ³ 0.7∙Iрmax ³ 0.7 ∙ 57,74 = 40,4 А.

 

Принимаем Iу = 45 А и проверяем соблюдение условия:

 

I(1)к³1,4∙45=63 А , т.е 355,4 > 63.

 

Выбор выполнен правильно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ЗАЩИТА ОТ АТМОСФЕРНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

 

 

Основная задача грозозащиты линий напряжением 380/220 В заключается в обеспечении безопасности людей и животных, предупреждении возникновения пожаров. С этой целью траверсы, а также арматуру железобетонных опор соединяют с нулевым проводом и заземляют.

Грозозащитные заземления должны выполнятся:

- через 120 м;

- на опорах  с ответвлениями к вводам в  помещения, в которых может быть  сосредоточено большое количество  людей (школы, ясли и др.) или представляющие большую хозяйственную ценность (животноводческие помещения, склады, мастерские и др.);

- на конечных  опорах, имеющих ответвление к  вводам;

- за 50 м от конца  линии (предпоследняя опора);

- на опорах  в створе пересечения с ВЛ  более высокого напряжения.

Повторные заземления нулевого провода выполняются на концах ВЛ или ответвлениях от них длиной более 200 м, а также на вводах в помещения, электроустановки которых подлежат заземлению.

Для защиты оборудования от перенапряжений в ТП с воздушными вводами со стороны 10 и 0,38 кВ устанавливают вентильные разрядники. Они подключаются к заземлённым элементам ТП.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. РАСЧЕТ ПОВТОРНЫХ ЗАЗЕМЛЕНИЙ И ЗАЗЕМЛЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ

 

 

Рассчитать заземляющий контур трансформаторной подстанции напряжением 10/0,4 кВ, расположенной в третьей климатической зоне. От подстанции отходят три воздушные линии 380/220 В, на которых в соответствии с ПУЭ намечено выполнить двенадцать повторных и грозозащитных заземлений. Удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности = 80 Ом·м.  Заземляющий контур выполняется в виде прямоугольного четырёхугольника путём заложения в грунт вертикальных стальных стержней длиной 5 м и диаметром 12 мм, соединённых между собой стальной полосой 40х4 мм. Глубина заложения стержней – 0,8 м, полосы – 0,9 м.

Определяем расчётное сопротивление грунта для стержневых заземлителей

 

                           

, Ом·м                      (6.1)

 

где   кс – коэффициент сезонности;

      к2 – коэффициент, учитывающий состояние грунта при измерении;

     -  удельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности, Ом·м.

Сопротивление вертикального заземлителя из круглой стали

 

                   

                   (6.2)

 

где  l – длина заземлителя, м;

     d – диаметр стержня, м;

     hср - глубина заложения, м.

.

Сопротивление повторного заземления не должно превышать 30 Ом при = 100 Ом·м и ниже.

Для повторного заземления принимаем один стержень длиной 5 м и диаметром 12 мм.