В.2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА И ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ 5 страница

Проверка кабеля на термическую стойкость.

Проверку ЛЭП будем производить на примере жилого дома по адресу Соммера 1-4 (№ исходных данных 1), остальные расчеты аналогичны. Результаты расчетов сведем в таблицу 2.6.

 

Проверка кабеля на термическую стойкость к токам К.З. производится по формуле:

S_{т. стой.} = α * I_к.з. * √ t_пр.                                                      (2.20.)

 

Где: α – расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой температуры нагрева жилы кабеля: α = 7 для медных жил, α = 12 для алюминиевых жил;

I_к.з. – установивщийся ток К.З. на стороне 0,4 кВ, кА;

t_пр. – приведённое время срабатывания защиты, t_пр. = 0,098 с.

S_{т. стой.} = 12 * 21,9 * √ 0,098 = 82,3 мм²

 

Сечение выбранного кабеля проходит по уcловию термической стойкости, принимаем к прокладке выбранный кабель 2ААБл (4 * 185).

Если сечение выбранного кабеля меньше минимально – допустимого сечения по условию термической стойкости, то корректируем выбор сечение кабеля до ближайшего большего к сечению по условию проверки.

 

 

Таблица 2.6.

№ ТП.	№ ис. дан	Наименование потребителя.	Iк.з.,  кА	Sт. стой.,  мм².	Марка кабеля.	Примечания.
ТП–1	1	Жилой дом	21,87	82,3	2ААБл (4*185)	Удовл. требованию проверки.
ТП–1	2	Магаз. в жилом доме (1)
ТП–1	3	Жилой дом Щ1	21,87	82,3	2ААБл (4*240)	Удовл. требованию проверки.
ТП–1	4	Киноклуб, игровой клуб, аптека, магазин, тренаж. зал, тепловой узел. в жилом доме (3) Щ2	21,87	82,3	ААБл (4*240)	Удовл. требованию проверки.
ТП–1	5	Подземный гараж, овощехранилище.	21,87	82,3	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП–1	6	Хоккейная коробка, футбольное поле	21,87	82,3	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП–2	7	Жилой дом	21,85	82,1	2ААБл (4*185)	Удовл. требованию проверки.
ТП–2	8	Жилой дом	21,85	82,1	2ААБл (4*240)	Удовл. требованию проверки.
ТП–2	9	Подземный гараж, овощехранилище.	21,85	82,1	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП–2	10	Жилой дом	21,85	82,1	ААБл (4*185)	Удовл. требованию проверки.
ТП–2	11	Больница в жил. доме (10)
ТП–3	12	Ц.Т.П.	21,85	82,1	ААБл (4*185)	Удовл. требованию проверки.
ТП- 3	13	Жилой дом	21,83	82	ААБл (4*185)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 3	14	Жилой дом	21,83	82	ААБл (4*185)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 3	15	Подземный гараж, овощехранилище.	21,83	82	2ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 4	16	Жилой дом	21,83	82	2ААБл (4*240)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 4	17	Аптека в жилом доме (16)
ТП– 4	18	Жилой дом	21,87	82,3	2ААБл (4*95)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 4	19	Жилой дом Щ1.	21,87	82,3	2ААБл (4*240)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 4	20	Маг. “Бытовая химия.”, супермаркет,турфирма, быт. электромастерская, маг. “Мебель.”, аптека., в жилом доме (19). Щ2	21,87	82,3	ААБл (4*240)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 4	21	Жилой дом	21,87	82,3	ААБл (4*150)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 4	22	Маг. “Аккумуляторы.”, аптека, магазин “Автозапчасти.” В жилом доме (21).
ТП– 5	23	Жилой дом	21,96	82,5	ААБл (4*240)	Удовл. требованию проверки.
ТП –5	24	Банк, парикмахерская, маг. “Стройматериалы.”, маг. “Мебель.”, маг. “Продукты.” В жилом доме (23).
ТП– 5	25	Подземный гараж.	21,96	82,5	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 5	26	Жилой дом	21,96	82,5	2ААБл (4*95)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 5	27	Жилой дом	21,91	82,3	2ААБл (4*95)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 5	28	Жилой дом	21,91	82,3	2ААБл (4*95)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 6	29	Жилой дом	21,91	82,3	ААБл (4*150)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 6	30	Стоматология, в жилом доме (29).
ТП– 6	31	Магазин	21,79	81,8	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 6	32	Жилой дом Щ1	21,79	81,8	2ААБл (4*185)	Удовл. требованию проверки.
ТП- 6	32	Жилой дом Щ2	21,979	81,8	2ААБл (4*120)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 6	33	Подземный гараж т/к Мир	21,79	81,8	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 7	34	Жилой дом	21,86	82,1	ААБл (4*35)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 7	35	Школа	21,86	82,1	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 7	36	Жилой дом	21,86	82,1	ААБл (4*35)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 7	37	Т/к Мир	21,86	82,1	ААБл (4*35)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 8	38	Детский сад	21,86	82,1	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 8	39	Магазин	21,86	82,1	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 8	40	Эл. связь: Сибирьтелеком	22	82,7	ААБл (4*10)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 8	41	Жилой дом	22	82,7	ААБл (4*150)	Удовл. требованию проверки.
ТП– 8	42	Фирма “Адвокаты.”, МВД “Отдел по эконом. Преступлениям.”, в жилом доме (41)

2.5 КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

 

Выбор мощности силовых трансформаторов ТП должен производиться с учетом нагрузочной и перегрузочной способности трансформаторов

Компоновка и размещение ТП должны предусматривать возможность круглосуточного беспрепятственного доступа в нее персонала энергоснабжающей организации. При этом схема ТП должна обеспечивать возможность эксплуатации энергоснабжающей организацией оборудования напряжением свыше 1000 В и силовых трансформаторов, а абонентам - оборудования напряжением ниже 1000 В. Допускается размещение в одном помещении оборудования, эксплуатируемого энергоснабжающей организацией и абонентом при условии, что РУ напряжением свыше 1000 В и силовые трансформаторы защищены от доступа к ним персонала абонента (например, сетчатыми ограждениями и устройствами). В ТП, как правило, следует устанавливать силовые трансформаторы с глухозаземленной нейтралью.

 

3. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

 

3.1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

 

В электрических системах на электрооборудовании электростанций, в электрических сетях и на электроустановках потребителей электроэнергии могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы.

Повреждения в большинстве случаев сопровождаются значительным увеличением тока и глубоким понижением напряжения в элементах энергосистемы.

Повышенный ток выделяет большое количевтво тепла, вызывающее разрушение в месте повреждения и опастный нагрев неповреждённых линий и оборудования, по которым этот ток проходит.

Понижение напряжения нарушает нормальную работу потребителей электроэнергии и устойчивость параллельной работы генераторов и энергосистемы в целом.

Ненормальные режимы обычно приводят к отклонению величин напряжения, тока и частоты от допустимых значений. При понижении частоты и напряжения создаётся опастность нарушения нормальной работы потребителей и устойчивости энергосистемы, а повышение напряжения и тока угрожает повреждением оборудования и линий электропередачи.

Таким образом, повреждения нарушают работу энергосистемы и потребителей электроэнергии, а ненормальные режимы создают возможность возникновения повреждений или растройства работы энергосистемы.

Для обеспечения нормальной работы энергетической системы и потребителей электроэнергии необходимо как можно быстрее выявлять и отделять место повреждения от неповрежденной сети, восстанавливая таким путем нормальные условия работы энергосистемы и потребителей.

Опастные последствия ненормальных режимов также можно предотвратить, если своевременно обнаружить отклонение от нормального режима и принять меры к его устранению (например: снизить ток при его возрастании, повысить напряжение при его снижении и т.д.).

В связи с этим возникает необходимость в создании и применении автоматических устройств, выполняющих указанные операции и защищающих систему и ее элементы от опастных последствий повреждений и ненормальных режимов.

Первоначально в качестве защитных устройств применялись плавкие предохранители. Однако по мере роста мощности и напряжения электрических установок и усложнения их систем коммутации такой способ защиты стал недостаточным, в силу чего были созданы защитные устройства, выполняемые при помощи специальных автоматов-реле, получивших название релейной защиты.

Релейная защита элементов распределительных сетей должна отвечать требованиям ПУЭ, которые предъявляются ко всем устройствам релейной защиты: быстродействия, селективности, надёжности и чувствительности.

Быстродействие релейной защиты должно обеспечивать наименьшее возможное время отключения коротких замыканий. Быстрое отключение к. з. Не только ограничивает область и степень повреждения защищаемого элемента, но и обеспечивает сохранение бесперебойной работы неповреждённой части энергосистемы, электростанции или подстанции.

Селективным (избирательным) действием защиты называется такое действие, при котором автоматически отключается только повреждённый элемент электроустановки (трансформатор,. Линия, электродвигатель и т. д.). Обеспечение селективной работы устройств защиты – одна из важнейших задач, решаемых при проектировании и обслуживании этих устройств. Приближённо считается, что защита должна действовать без замедления при всех к. з., обуславливающих остаточные напряжения ниже (0,6 … 0,7) U_ном. на сборных шинах.Надёжность функционирования релейной защиты предпологает надёжное срабатывание устройства при проявлении условий на срабатывание и надёжное несрабатывание устройства при их отсутствии. Надёжность функционирования релейной защиты должна обеспечиваться устройствами, которые по своим параметрам и исполнению соответствуют назначению и условиям применения, а также надлежащим обслуживанием этих устройств.

Чувствительностью релейной защиты называют её способность реагировать на все виды повреждений и аварийных режимов, которые могут возникать в пределах основной защищаемой зоны и зоны резервирования. [14].

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надежная работа современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов работы.

При возникновении повреждений защита выявляет и отключает от системы поврежденный участок, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.

При возникновении ненормальных режимов защита выявляет их и, в зависимости от характера нарушения производит операции, необходимые для восстановления нормального режима и питания потребителей.

Согластно ПУЭ на трансформаторах мощностию менее 1 МВА (повышющих и понижающих) в качестве защиты от токов, обусловленных внешними многофазными КЗ, должна быть предусмотрена действующая на отключение максимальная токовая защита.

Для линий в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазнйх замыканий на землю.

На одиночных линиях с двухсторонним питанием при наличии или отсутствии обходных связей, а также на линиях, входящих в кольцевую сеть с одной точкох питания, рекомендуеися применять двухступенчатую токовую защиту. Первая ступень выполнена в виде токовой отсечки, а вторая – в виде максимальной токовой защиты с независимой или зависимой выдержкой времени.

Замыкание одной фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью ещё не является аварией. Потребители, включенные на междуфазные напряжения продолжают нормально работать. Это обстоятельство дает возможность выполнять защиту от замыканий на землю, действующую на сигнал. Устройство сигнализации обычно включается к трансформаторам напряжения, установленным на шинах, и служит для подачи сигнала при замыкании на землю на любом участке электрически связанной сети. Место повпеждения в таких сетях, при возникновении сигнала отыскивается дежурным персоналом путем поочередного отключения линий. При этом допускается работа в течениии некоторого времени (не более двух часов) с неотключенным повреждением. Для повышения надежности на подстанциях устанавливают устройства автоматического включения резервного питания (АВР). Назначением устройства АВР является осуществление возможно быстрого автоматического переключения на резервное питание потребителей, обесточенных в результате повреждения или самопроизвольного отключения рабочего источника электроснабжения, что обеспечивает минимальное нарушение и потери в технологическом процессе. Схемы АВР должны:

1. обеспечивать возможно раннее выявление отказа рабочего источника питания;

2. действовать согласованно с другими устройствами автоматики (АПЧ, ВЧП) в интересах возможно полного сохранения технологического процесса;

3. не допускать включение резервного источника на КЗ;

4. не допускать подключение потребителей к ркзервному источнику, напряжение на котором понижено.

 

3.2 ЗАЩИТА ЛИНИЙ 10 кВ

 

Наиболее простым и дешёвым видом релейной защиты кабельных и воздушных линий с односторонним питанием от всех видов коротких замыканий и перегрузок являются максимальные токовые защиты. Принцип действия такой защиты основан на том, что при возникновении к. з. или перегрузки ток на защищаемом участке линии становится больше тока, имевшегося при нормальном режиме. Под действием увеличенного тока защита срабатывает и отключает повреждённый участок [ 5 ].

В данной работе защита линий 10 кВ будет реализованна токовой отсечкой без выдержки времени и МТЗ.

Двухступенчатая токовая защита выполняется с помощью электромагнитных реле тока РТ-40.

МТЗ содержит два органа: пусковой и выдержки времени, а токовая отсечка имеет только пусковой орган. Функции пускового органа выполняет реле тока, которое входит в измерительную часть схемы. Оно реагирует на повреждения или нарушения нормального режима работы и вводит в действие другие органы защиты. В качестве органа выдержки времени используется отдельное реле времени. В схемах токовых защит имеются еще вспомогательные реле, например, промежуточное и указательное. Вместе с реле времени они образуют логическую часть схемы. Промежуточное реле облегчает работу контактов основных органов защиты, и вводя некоторое замедление, предотвращает действие токовой отсечки при работе трубчатых разрядников. Указательное реле позволяет контролировать срабатывание защиты.

МТЗ с независимой выдержкой времени, выполняется по схеме неполной звезды на постоянном оперативном токе. Для выполнения защиты использованы два трансформатора тока (ТТ), установленные в фазах А и С за выключателем. Исходя из требований техники безопастности, вторичные обмотки трансформаторов тока заземляются.

Схема релейной защиты

При возникновении повреждения срабатывают пусковые органы защиты реле 1Т и 2Т. При этом их контакты замыкают цепь обмотки реле времени В, приводя его в действие. По истечении установленной выдержки времени, реле времени В замыкает контакт в цепи обмотки промежуточного реле П, которое срабатывая, отключает выключатель. При этом указательное реле У фиксирует действие защиты на отключение.

Токовая отсечка работает почти также, отличие заключается в том, что у неё нет выдержки времени, а значит отсутствует реле времени.

Селективное действие токовой отсечки достигается тем, что её ток срабатывания принимается большим максимального тока короткого замыкания, проходящего через защиту при повреждении вне защищаемого элемента.

 

3.3 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

 

Для правильного действия релейной защиты требуется точная работа трансформаторов тока при протекании в защищаемой цепи токов перегрузки и токов короткого замыкания, которые во много раз могут превышать их номинальные первичные токи.

Трансформаторы тока предназначены:

1. В установках напряжением до 1000 В снизить измеряемый ток до значения, допускающего подключение последовательных катушек измерительных приборов или аппаратов защиты (реле);

2. В установках напряжением более 1000 В отделить цепи высокого напряжения от цепей измерительной и защитной аппаратуры, обеспечивая безопастность их обслуживания, и выполнять те же функции, что и в установках до 1000 В.

Трансформаторы тока имеют класс точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10, что соответствует значениям токовых погрешностей, выраженным в процентах. Класс точности трансформаторов тока должен быть: для счётчиков 0,5; для щитовых измерительных приборов и реле – 1 и 3.

Учитывая необходимость подключения трансформаторов тока для питания измерительных приборов и реле с различными классами точности, высоковольтные трансформаторы тока выполняют с двумя вторичными обмотками. Например, 0,5/Р – для счётчиков и реле; 0,5/Д – для счётчиков и реле дифференциальной защиты с различными номинальными нагрузками [ 12 ].

Выбираем рансформаторы тока в РП.

Условие выбора трансформаторов тока

 

I_{ном. тт.} ≥ I_{раб. max.}

I_{раб. max.1.} = 136,6 А

I_{раб. max.2.} = 76,6 А

 

Выбираем трансформатор тока типа ТПМ – 30 150/5 и ТПМ – 30 100/5 (таб.2-79 стр.182 [4])

Коэффициент трансформации ТТ К_т.1. = 30.; К_т.2. = 20.

 

3.3.1 ВЫБОР МТЗ

 

Расчитываем ток срабатывания защиты

 

     К_зап. * К_с.з.

I_c.з. =                          *I_раб.max.                                                      (3.1.)

          К_в

 

Где: I_раб.max. – ток кольца в нормальном режиме работы;

К_зап. – коэффициент запаса, учитывает погрешность реле, неточности расчета и принимается = 1,1 – 1,2;

К_с.з. – коэффициент самозапуска, в городских электросетях принимается = 1;

К_в. – коэффициент возврата токового реле, равный = 0,8 – 0,85.

 

      1,1 * 1

I_c.з.1. =                        * 136,6 = 187 А

        0,8

 

        1,1 * 1

I_c.з.2. =                      * 76,6 = 105 А

           0,8

 

Расчитываем ток срабатывания реле

 

                  I_с.з.

 I_ср.р. =                                                                                                        (3.2.)

               К_т. * К_сх.

 

Где: К_т. – коэффициент трансформации трансформатора тока

К_сх. – коэффициент схемы, зависит от способов соединения трансформаторов тока и имеет значение = 1, при соединении в полную и неполную звезду;

 

           187

I_ср.р.1. =                     = 6,24 А

             30 * 1

 

         105

I_ср.р.1. =                         = 5,25 А

           20 * 1

 

Выбранная защита должна быть проверена по чувствительности:

 

К_ч. =I_к.min. / I_с.з.                                                                    (3.3.)

 

Где: I_k.min. – минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка.

Чувствительность защиты считается достаточной, если при КЗ в конце защищаемого участка К_ч. ≥ 1,5.

 

К_ч.1. = 5600 / 187 = 30 > 1,5,  следовательно защита чувствительна

К_ч.2. = 4800 / 105 = 45,7 > 1,5,  следовательно защита чувствительна

 

Время срабатывания МТЗ выбирается равным 0,5 с.

 

3.3.2 ВЫБОР ТОКОВОЙ ОТСЕЧКИ

Ток срабатывания токовой отсечки выбирают по формуле:

 

I_с.о. = К_отс. * I_к.з.                                                                            (3.4.)

 

Где: К_отс. – коэффициент отстройки принимается равным 1,1

 

I_с.о. = 1,1 * 6 = 6,6 кА

 

3.4 ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

Защита силовых трансформаторов, в том числе понижающих трнсформаторов распределительных сетей должны выполняться по „ Правилам устройства электроустановок” и директивным материалам. В распределительных сетях устройства релейной защиты трансформаторов выполняются, как правило, на переменном оперативном токе. Широко применяются для защиты трансформаторов распределительных сетей, особенно 3 – 10 кВ, плавкие предохранители.[ 14 ].

Резервной защитой трансформатора является максимальная токовая защита, установленная на РП.

Произведем расчет плавких вставок по формуле:

I_{ном.п.в.} ≥ I_{расч.п.в.}                                                                           (3.5.)

I_{расч.п.в.} = К_з. *I_р.max.                                                                      (3.6.)

 

где: К_з. – коэффициент запаса равный 1,2

 

Для FU 1.1.

 

I_{расч.п.в.} = 1,2 * 12 = 14,4

 

Выбираем номинальный ток плавкой вставки (табл.2-74 стр.178 [4]).

 

I_{ном.п.в.} = 20 А

 

Аналогочным образом выбираем ток плавкой вставки для остальных предохранителей. Результаты заносим в таблицу (3.1.).

 

Таблица 3.1.

Выбор плавких вставок

№ ТП	№ предохранителя	Тип предохранителя	Iр.max. А	Iном.п.в. А
ТП - 1	FU 1.1; FU 1.2	ПКТ103-10-80-20У3	12	20
ТП - 2	FU 2.1; FU 2.2	ПКТ103-10-80-20У3	12	20
ТП – 3	FU 3.1; FU 3.2	ПКТ103-10-80-20У3	12	20
ТП - 4	FU 4.1; FU 4.2	ПКТ103-10-80-20У3	12	20
ТП - 5	FU 5.1; FU 5.2	ПКТ103-10-80-20У3	12	20
ТП - 6	FU 6.1; FU 6.2	ПКТ103-10-80-20У3	12	20
ТП - 7	FU 7.1; FU 7.2	ПКТ103-10-80-20У3	12	20
ТП - 8	FU 8.1; FU 8.2	ПКТ103-10-80-20У3	12	20

 

3.5 ЗАЩИТА СЕТЕЙ 0,38 кВ

 

Защита сетей 0,38 кВ от подстанций до ВРУ выполнена на автоматических воздушных выключателях типа ВА с комбинированными расцепителями.

Автоматические выключатели выпускаются в одно-, двух- и трёхполюсном исполнении постоянного и переменного тока. Ихснабжают специальными устройствами токовой релейной защиты, которые в зависимости от типа выключателя выполняют в виде токовой отсечки, максимальной токовой защиты с зависимой и независимой выдержкой времени или в виде двухступенчатой и трёхступенчатой токовой защиты. Для этого используют электромагнитные, тепловые и полупроводниковые реле. Устройства защиты автоматических выключателей называют расцепителями.

Для выполнения защитных функций автоматы снабжаются либо только теплвыми или электромагнитными расцепителями, либо комбинированными (тепловые и электромагнитные). Тепловые осуществляют защиту от токов перегрузки, а электромагнитные – от токов короткого замыкания.

Сети от ВРУ до этажных щитков защищаются предохранителями установленными в распределительном шкафу ВРУ. От квартирных щитков до квартир защита строится на однофазных автоматических выключателях.

 

3.6 АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА

 

3.6.1 ТРЕБОВАНИЯ К УСТРОЙСТВАМ АВР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ

В системах электроснабжения при наличии двух (и более) источников питания часто целесообразно работать по разомкнутой схеме. При этом все источники включены, но не связаны между собой, каждый из них обеспечивает питание выделенных потребителей. Такой режим работы сети объясняется необходимостью уменьшить ток КЗ, упростить релейную защиту, создать необходимый режим по напряжению, уменьшить потери электроэнергии и т.д. Однако при этом надежность электроснабжения в разомкнутых сетях оказывается более низкой, чем в замкнутых, так как отключение единственного источника приводит к прекращению питания всех его потребителей. Электроснабжение потребителей, потерявших питание, можно восстановить автоматическим поключением к другому источнику питания с помощью устройства автоматического включения резервного источника питания (У АВР) На РП применяются местные АВР.