Электроснабжение цеха

Номинальное напряжение и ток аппаратов защиты, а также ток и мощность отключение являются паспортными данными; при  выборе они не должны быть меньше соответствующих параметров электроустановки, для которой предназначается этот аппарат.

При выборе аппаратов необходимо учитывать где (внутри или снаружи помещения) они будут установлены. В зависимости от этого различают аппараты внутренней и наружной установки.

По  конструктивному исполнению аппараты выбирают, исходя из того, что каждый аппарат по конструктивному и технико-экономическим показателям должен наилучшим образом соответствовать данной электроустановке.

Аппараты первичных  цепей электрических станций  и подстанций следует проверять  на электродинамическую и термическую  устойчивость в расчете на наиболее тяжелый аварийный  режим, при котором возникают наибольшие механические и тепловые нагрузки на элементы аппаратов.

В высоковольтных линиях при размыкании электрической  сети с током между расходящимися  контактами возникает дуговой разряд. Для отключения цепей с большими силами токов созданы масляные выключатели высокого напряжения, в которых электрическая дуга гасится с помощью масла. Включается и выключается масляный выключатель приводом, воздействующим на вал выключателя.

Для нашей сети выберем по [табл.10.1.1] масляный выключатель типа ВМПЭ-10(масляный выключатель на 10 кВ со встроенным электромагнитным приводом). Сравним его данные с расчетными в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

Параметры	Выключатель	≥	Расчетные данные
Номинальное напряжение	Uном=10 кВ	=	Uс=10 кВ
Номинальный ток	Iном=630 А	>	Iр.макс.=423 А
Ток отключения	Iном.откл.= 20 кА	>	Iп.о.=1,52 кА
Электродинамическая устойчивость	ι дин.=52 кА	>	ι3 у=27 кА
Термическая устойчивость	Ιтер *t. тер=1600 кА2*с	>	Вк=3,5 кА2*с

 

Так как все параметры выключателя  удовлетворяют условиям, то масляный выключатель типа ВМПЭ-10 выбран правильно.

Помимо  выключателей для размыкания электрических  цепей используют разъединители. Они предназначены для отделения оборудования распределительного устройства от напряжения на время ремонта, а также для изменения схемы РУ. По технике безопасности требуется, чтобы выключение производилось без нагрузки и во время ремонта был заземлен с обеих сторон.  

Предварительно  выберем разъединитель наружной установки типа РЛДН-10/630 (разъединитель  внутренней установки с наличием линейного контакта двухколонковой конструкции). Сравним его данные с расчетными в таблице 3.

 

Таблица 3

   

Параметры	Разъединитель	≥	Расчетные данные
Номинальное напряжение	Uном=10 кВ	=	Uс=10 кВ
Номинальный ток	Iном=630 А	>	Iр.макс.=423 А
Электродинамическая устойчивость	ι дин.=35 кА	>	ι3 у=27 кА
Термическая устойчивость	Ιтер *t. тер=1600 кА2*с	>	Вк=3,5 кА2*с

 

Все параметры разъединителя удовлетворяют  поставленным условиям, то  разъединитель  типа РЛДН-10/630 выбран правильно.

Для защиты электрических сетей, кроме  выключателей и разъединителей используют короткозамыкатели и отделители.

Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного короткого замыкания на линиях электропередач при повреждениях в трансформаторах понижающих подстанций. Выберем короткозамыкатель типа КЗ-110, сравним его данные с расчетными в таблице 4.

Таблица 4

Параметры	Короткозамыкатель	≥	Расчетные данные
Номинальное напряжение	Uном=110 кВ	=	Uс=110 кВ
Электродинамическая устойчивость	ι дин.=42 кА	>	ι3 у=27 кА
Термическая устойчивость	Ιтер *t. тер=648 кА2*с	>	Вк=3,5 кА2*с

Отделители  предназначены для отключения трансформаторов понижающих подстанций при аварийных режимах. Они выполняются в виде разъединителей с усиленными контактами, снабженных специальными приводами для автоматического отключения аппаратов. Выберем отделитель типа ОД-110/600, сравним его данные с расчетными в таблице 5.

Таблица 5

Параметры	Отделитель	≥	Расчетные данные
Номинальное напряжение	Uном=110 кВ	=	Uс=110 кВ
Номинальный ток	Iном=600 А	>	Iр.макс.=423 А
Электродинамическая устойчивость	ι дин.=80 кА	>	ι3 у=27 кА
Термическая устойчивость	Ιтер *t. тер=1440 кА2*с	>	Вк=3,5 кА2*с

Все параметры  короткозамыкателя и отделителя удовлетворяют поставленным условиям, следовательно, они выбраны правильно.

Для контроля за параметрами сети выберем  трансформатор тока типа ТПОЛ-10 классом  точности 0,5, сравним его данные с расчетными   в таблице 6.

 

Таблица 6 

 

Параметры	Трансформатор тока	≥	Расчетные данные
Номинальное напряжение	Uном=10 кВ	=	Uс=10 кВ
Номинальный ток	Iном=600 А	>	Iр.макс.=423 А
Электродинамическая устойчивость	ι дин.=81 кА	>	ι3 у=27 кА
Термическая устойчивость	Ι2тер*t. тер=1015 кА2*с	>	Вк=3,5 кА2*с

 

   Выберем трансформатор напряжения типа НТМИ-10 классом точности 0,5, сравним его данные с расчетными в таблице 7.

 

Таблица 7 

Параметры	Трансформатор напряжения	≥	Расчетные данные
Номинальное напряжение	Uном=10 кВ	=	Uс=10 кВ
Напряжение  на вторичной нагрузке	Sном=200 В*А	>	S2=190 В*А

Параметры трансформатор тока и напряжения удовлетворяют условиям, значит, они  выбраны правильно.

 

2.6. Расчет заземляющего устройства

 

Для электроустановок различных назначений и напряжений следует применять одно общее заземляющее устройство с наименьшим сопротивлением.

В установках напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединяют нейтрали трансформаторов и генераторов, должно быть не более 4 Ом. Такие же пределы значений сопротивления установлены для заземляющих устройств, предназначенных для заземления электрооборудования в установках напряжением до 1000В с изолированной нейтралью.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников. В качестве заземлителей используют в первую очередь естественные заземлители: проложенные в земле стальные водопроводные трубы, стальная и свинцовая броня кабелей проложенных в земле, металлические конструкции зданий и сооружений  и т. д. Не допускается    жидкостей, газов, алюминиевые оболочки кабелей, алюминиевые проводники и кабели, проложенные в блоках, каналах и туннелях. Если естественных заземлителей недостаточно, применяют искусственные заземлители.

Определим необходим  ли нам вообще искусственные заземлители. Для этого найдем расчетный ток  I_з замыкания на землю по формуле [2]

 

 

I_з= U_ном *(35*l_к+ l_в) / 350,                                     (2.29)

 

 

где U_ном – номинальное напряжение сети, U_ном=380В

       l_к – длина кабельной линии от КТП до щитовой в цехе, l_к=0,5 км

       l_в – длина воздушной линии, l_в = 0

 

 

I_з =380 *(35*0,5+0)/350 = 19 (А)

 

 

Определим сопротивление заземляющего устройства R_з по формуле [2]

 

R_з =125/ I_з ,                                         (2.30)

 

R_з =125/19=6,6 (Ом)

 

Так как R_з > 4 Ом, то необходима установка искусственных заземлителей, поэтому примем R_з=4 Ом.

Цех построен во второй климатической зоне, грунт – суглинок, сопротивление естественных заземлителей R_е равно 8 Ом. 

В объекте  проектирования предусмотрен внутренний заземляющий контур для соединения с электрооборудованием. Внутренний заземляющий контур выполнен из полосы размером 40 4 мм проложенной на высоте 0,7 м, он соединен с внешним контуром в четырех местах.

Внешний заземляющий контур выполнен  тоже из полосы 40 4 мм заложенной на глубине 0,7 м. По периметру полосы будут забиты прутковые стержни диаметром 12 мм на минимальном расстоянии 5 м друг от друга.

Найдем  периметр участка Р, по которому будет  проложена стальная полоса по формуле [2]

 

Р= 2(а+b+4) ,                                                    (2.31)

где а – длина цеха, а=6м

    b – ширина цеха, b=18м.

 

Р= 2(66+18+4)=158 (м)

 

Определим предварительное число забиваемых по периметру стержней n по формуле [2]

 

n = Р/А,                                             (2.32)

 

где А – минимальное расстояние между двумя стержнями, А=5м.

 

n =158/5=32 (шт)

 

Определим сопротивление искусственных заземлителей R_и по формуле [2]                                                        

 

 

R_и =R_е *R_з/(R_е – R_з ) ,                                    (2.33)

 

R_и =8*4 / (8 - 4) = 8 (Ом)

 

Определим расчетное удельное сопротивление ρ_р.в. для вертикальных заземлителей по формуле [2]

 

ρ_р.в=К_сез.в.* ρ ,                                              (2.34)

где К_сез.в – коэффициент сезонности для вертикальных заземлителей по [ 2], К_сез.в=1,45

       ρ – удельное сопротивление грунта по [2, табл.8.1], ρ=100 Ом*м

 

ρ_р.в=1,45*100=145 (Ом*м)

Определим расчетное удельное сопротивление  ρ_р.г. для горизонтальных заземлителей по формуле [2]

 

ρ_р.г=К_сез.г.* ρ ,                                           (2.35)

 

где К_сез.г – коэффициент сезонности для горизонтальных заземлителей по [2], К_сез.г = 3,5

 

ρ_р.г= 3,5*100 =350 (Ом*м)

 

Для расчета сопротивления одного вертикального  заземлителя r_в воспользуемся упрощенной формулой [2]