Дипломная (вкр): Модернизация распределительной сети районной больницы микрорайона №8

Выполним выбор выключателей нгрузки, по перечисленным условиям предварительно проходит выключатель марки ВНз-17:

 А

Трансформатор напряжения выбирается по условию, соответствия напряжения:

=10 кВ.

Второе условие выбора трансформатора напряжения по соответствию мощностей:

Т.Н > S2 (2.33)

где SТ.Н - номинальная мощность трансформатора напряжения, ВА;- нагрузка на трансформатор напряжения, ВА.

Мощность нагрузки на трансформатор напряжения S2, ВА, зависит от мощности приборов измерения и учета, которые подключены к вторичной обмотке трансформатора напряжения и вычисляется по формуле:

S2 = √ P2 + Q2 (2.34)

где Р - активная мощность приборов измерения и учета, Вт;- реактивная мощность приборов измерения и учета, Вар.

Согласно техническим характеристикам приборов учета и измерения активная мощность составляет 32 Вт, а реактивная мощность составляет 63,3ВАр.

Определяем нагрузку на трансформатор напряжения со стороны вторичных цепей:

= √ 322 + 63,32 =71 ВА

Номинальная мощность трансформатора составляет 75 ВА, поэтому при проверке условия по току:

> 71 ВА

Трансформаторы тока используются как для подключения приборов измерения так и для релейной защиты.

В настоящее время используются трансформаторы тока типа ТПЛ.

Выбор трансформаторов тока осуществляется по условиям соответствия по напряжению и току, так для линии с протекающим по ней током в аварийном режиме 29,7А предварительно выбираем трансформатор тока ТПЛ-10 30/5 и проверяем правильность выбранного трансформатора.

> 29,7 А

= 10 кВ.

При выборе головных автоматических выключателей на ТП со стороны 0,38 кВ необходимо чтобы соблюдались условия (2.31) и (2.32), а для нахождения номинального тока автоматического выключателя IН, А, используется следующая формула:

Н = 1,2·IР.MAX (2.35)

где IР.MAX - расчетный максимальный ток, А.

Максимальный расчетный ток IР.MAX, А, определяют по формуле:

Р.MAX = S / √3·UН (2.36)

где S - расчетная мощность, кВА;н - номинальное напряжение, кВ.

Определяем максимальный расчетный ток на шинах и номинальный ток автоматического выключателя.

Р.MAX = 350 / √3·0,38 = 532,4 АН = 1,1·532,4=585,6 А

Проверяем условия выбора, по соответствию напряжения:

,38 = 0,38 В

Предварительно принимаем автоматический выключатель BD630NE с номинальным током 630 А, что подтверждено выполнением условия по току:

> 585,6 А

Для распределения электроэнергии и защиты электрических сетей от токов короткого замыкания применяют распределительные шкафы (пункты) с автоматическими выключателями.

Выбор распределительных пунктов сводится к тому, что выбрать вводной автоматический выключатель. [6]

.4 Определение величины токов короткого замыкания

.4.1 Расчет токов к.з. в сетях 10 кВ

Коротким замыканием называют замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток нормального режима. Замыкание - это всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальными условиями работы, соединение двух точек электрической цепи. Причинами короткого замыкания являются:

1) механические повреждения изоляции, ее пробой из-за перенапряжения и старения;

) обрывы, забросы, схлестывания проводов воздушных линий;

) ошибочные действия персонала и т.д.

Вследствие короткого замыкания в цепях возникают опасные для элементов сети токи, ведущие к отказу электрооборудование или аварии, а также к сбоям работы энергосистем. Потому для обеспечения надежной работы электрической сети, электрооборудования, устройств релейной защиты необходимо производить расчет токов короткого замыкания.

Для расчетов тока короткого замыкания составляется расчетная схема (упрощенная однолинейная), в которой учитываются все источники питания, кабельные линии, воздушные линии и реакторы. Далее находят сопротивления элементов однолинейной схемы электроснабжения.

Расчет токов короткого замыкания может осуществляться двумя методами: в относительных (базисных) единицах или в именованных единицах. Способ расчета на результирующее значение тока короткого замыкания не влияет.

Рассмотрим расчет токов короткого замыкания по методу относительных единиц, поскольку он наиболее простой и точный. Расчет производим в пределах допустимых для выбора оборудования на шинах ТП и уставок релейной защиты.

Для расчета сопротивлений по данному методу, строят схему замещения и задаются базисными величинами: базисным напряжением и базисной мощностью. За базисное напряжение принимают номинальное напряжение той ступени, где производится расчет тока короткого замыкания. За базисную мощность, для удобства расчетов, принимают Sб=100 МВА или Sб=1000 МВА.

После этого определяются базисные токи на всех ступенях напряжения.

За базисные напряжения принимаем Uб1 = 10,5 кВ, Uб2 = 0,4 кВ.

После этого определяются базисные токи IБ, А на всех ступенях напряжения по выражению:

Б=SБ/√3·UБI (2.37)

где: SБ - базисная мощность, кВАБI - базисное напряжение той ступени, на которой рассчитывается ток короткого замыкания.

Затем определяются активные и реактивные сопротивления всех элементов схемы замещения. После определения сопротивлений схемы замещения определяем результирующее сопротивление ZРЕЗ* , относительные единицы до соответствующей точки короткого замыкания, по формуле:

РЕЗ* = √ RРЕЗ*2 + XРЕЗ*2 (2.38)

где: RРЕЗ*- результирующие активное сопротивления до точки короткого замыкания;РЕЗ* - результирующие реактивное сопротивления до точки короткого замыкания.

Рассчитав результирующее сопротивление до точки короткого замыкания, определяем установившееся значение трехфазного тока короткого замыкания I(3)КI, А, по формуле:

(3)КI = IБ*/ ZРЕЗ* (2.39)

Далее определяется установившееся значение двухфазного тока короткого замыкания I(2)КI, А, по формуле:

(2)КI =√3· I(3)КI / 2 (2.40)

Далее определяется мгновенное iY, кА, и действующее IY, кА значение ударного тока, в точках короткого замыкания исходя из выражений:

iY =√3· КУ· I(3)КI (2.41)= I(3)КI·√1+2·( КУ-1)2 (2.42)

где: КУ - ударный коэффициент, значение которого определяется по справочным данным в зависимости от отношения x/r.

Для определения тока короткого замыкания, для данной сети необходимо задаться базисной мощностью и базисным напряжением.

За базисную мощность принимаем Sб=100 МВА, а за базисное напряжение Uб1=10,5 кВ и Uб2=0,4 кВ.

Определим значения базисных токов на всех ступенях напряжения:

Б1 = 100/√3·10,5 = 5,52 кАБ2 = 100/√3·0,4 = 144,5 кА

Для того чтобы определить результирующие сопротивления определяется, прежде всего, мощность системы SC, мВА, по формуле:

= √3· I3К.Ш· UНОМ (2.43)

где: I3К.Ш - трехфазный ток короткого замыкания на шинах системы, кА.

Определяем сопротивление системы исходя из выражения:

ХC = SБ/ SC (2.44)

Мощность системы:

= 1,73·9,01·10 = 155,87 мВА

Относительное сопротивление системы:

ХC = 100/ 155,87 = 0,641

Значения относительного, активного RК.Л.* и реактивного ХК.Л.*, сопротивлений питающей линии 10 кВ находят по формуле:

К.Л.* = R0·L·((SБ/(UБ2)) (2.45)

ХК.Л.* = Х0·L·((SБ/(UБ2)) (2.46)

где: R 0 - удельное активное сопротивление линии; Ом/км;

Х 0 - удельные реактивное сопротивление линии; Ом/км;- длина линии; км

Находим сопротивления:

RК.Л1.* = 0,89·1·((100/(10,52)) = 0,8

ХК.Л.* = 0,095·1·((100/(10,52)) = 0,08

Аналогично рассчитываются сопротивления кабельных линий и на стороне 0,4кВ.

Рассчитав результирующее сопротивление до точки короткого замыкания определяем установившееся значение трехфазного тока короткого замыкания в точке К1:

(3)КI = 5,52/ 1,07 = 5,15 кА

Далее определяется мгновенное iY, кА, и действующее IY, кА значение ударного тока, в точках короткого замыкания, при этом по справочным данным в зависимости от отношения XРЕЗ*/ RРЕЗ* = 0,89 определяем значение ударного коэффициента Ку=1,22 [6].

= √3· 1,22· 5,15 = 10,8 кА

IY = 5,15·√1+2·( 1,22-1)2 = 5,39 кА

Минимальный ток короткого замыкания на стороне 10 кВ

(2)КI =√3· 5,15 / 2 = 4,46 кА

Для того чтобы найти значения тока короткого замыкания во второй точке используют следующие формулы.

Относительное активное RТР.* и реактивное ХТР.* сопротивления силового трансформатора определяют по формулам:

ТР.* = ΔРК· SБ / SН.Т.2 (2.47)

ХТР.* = UК%· SБ /100·SН.Т.2 (2.48)

где: DРк - потери мощности при коротком замыкании, МВт;

UК% - потери напряжения при коротком замыкании в обмотках трансформатора, %;Н.Т - номинальная мощность силового трансформатора, МВА.

Выполним вычисления для силового трансформатора имеющего следующие характеристики: DРк = 0,0055 мВт; UК% =4,5%; SН.Т. = 0,25 мВА

ТР.* = 0,0055· 100 / 0,252 =1,16

ХТР.* = 4,5· 100 /100·0,25 = 11,25

Находим результирующие сопротивления и по справочным данным в зависимости от отношения XРЕЗ*/ RРЕЗ* = 4,3 определяем значение ударного коэффициента Ку=1,5 [6].

Определяем установившееся значение двухфазного тока короткого замыкания в точке К2:

(3)КI = 144,5/ 12,36 = 11,69 кА

I(2)КI =√3·11,69 / 2 = 10,12 кА

Определяем мгновенное и действующее значение ударного тока в точке К2:

=√3· 1,5· 11,69 = 24,8 кА= 11,69·√1+2·( 1,5-1)2 = 14,32 кА

Результаты расчета для остальных точек короткого замыкания находятся в приложении (смотри приложение Г).

2.4.2 Расчет однофазных токов к.з. в сетях 0,38 кВ

Ток однофазного короткого замыкания Iк(1), А, с достаточной точностью определяется по формуле:

Iк(1) = , (2.49)

где Zт.о. - расчётное полное сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании, Ом;п.- полное сопротивление петли "фаза-нуль", Ом.

Zп.= Zп.уд.∙L  (2.50)

где L - длина линии, км; L - длина линии, км;п.уд.- удельное сопротивление петли "фаза-нуль", Ом/км.ф.- фазное напряжение сети, В

Находим ток однофазного короткого замыкания:

Iк(1) =  = 2284,6 А

С допустимой для инженерных расчетов погрешностью можно принять значения токов к.з. для данной схемы электроснабжения одинаковыми.

.5 Проверка выбранного оборудования по условиям работы в режиме коротких замыканий

.5.1 Коммутационные аппараты напряжением выше 1 кВ

Проверка коммутационных аппаратов выполняется по следующим пунктам:

. Проверка на электродинамическую стойкость.

. Проверка на термическую стойкость.

Термическая стойкость электрических проводников и аппаратов лимитируется предельно допустимой кратковременной температурой частей проводников и аппаратов при коротком замыкании.

. Проверка на коммутационную способность.

На коммутационную способность проверяют коммутационные аппараты.

Например, выбор вакуумных выключателей, как правило, выполняется для самой нагруженной линии и для остальных менее нагруженных принимается данная марка.

Ранее был произведен выбор вакуумных выключателей, который удовлетворял условиям по напряжению и току:

 кВ,

 А.

Соответственно, предварительно проходит выключатель нагрузки типа ВНз-17

Проверка выключателей на электродинамическую стойкость выполняется по следующему условию:

НОМ > iYД (2.51)

Для проверки на термическую стойкость, I НОМ Т.С., кА, используют следующую формулу:

НОМ Т.С > I К(3)· √ tП / tНОМ. Т.С. (2.52)

где: tП - время действия периодической составляющей тока, с, зависит только от частоты переменного тока;НОМ. Т.С. - номинальное время термической стойкости во время, которого не изменяются качественные характеристики оборудования и проводников, с.

Выполняем проверку выключателя нагрузки на электродинамическую стойкость:

>4,53 кА.

Выполняем проверку выключателя нагрузки на термическую стойкость:

>0,17 кА

Проверка по коммутационной способности, кА, выполняется по следующему условию:

НОМ.О. > IК(3) (2.53)

где IНОМ.О. - номинальный ток отключения, кА;

Выполняем проверку выключателя на коммутационную способность:

> 5,15 кА.

Из приведенных вычислений следует, что окончательно выбираем выключатель нагрузки марки ВНз-17.

2.5.2 Измерительные трансформаторы тока

Трансформаторы тока используются как для подключения приборов измерения так и для релейной защиты. В настоящее время используются трансформаторы тока типа ТПЛ. Выбор трансформаторов тока осуществляется по тем же условиям так для линии 10 кВ с протекающим по ней током в 29,7 А предварительно выбираем трансформатор тока ТПЛ- 10 30/5 и проверяем правильность выбранного трансформатора.

> 29,7 А

= 10 кВ.

Необходимо проверить трансформатор тока на термическую стойкость при коротком замыкании по условию:

 (2.56)

где Iн.т.т. - номинальный первичный ток трансформатора тока, А;т.с - время термической стойкости, с;т.с - кратность односекундного тока термической стойкости [1].

Проверяем данное условие:

Из расчетов следует, что окончательно принимается для данной линии трансформатор тока ТПЛ-10 30/5.

Для других линий по аналогичным формулам выбираем и проверяем трансформаторы тока и сводим полученные данные в приложении. (смотри приложение Д).

2.5.3 Шины напряжением выше 10 кВ

Шины выбираются по длительно допустимому току Iдоп и проверяются на электродинамическую и термическую устойчивость.

При проверке шин по длительному допустимому току должно выполнится следующее условие [4]:

ДОП≥IР.МАХ (2.57)

(5.14) Iдоп≥Iр.макс, (5.14)

где Iр.макс - максимальный

При проверке шин на электродинамическую устойчивость должно выполняться условие:

σРАС ≤ σДОП (2.58)

где σРАС - расчетное напряжение на изгиб, возникающее в материале шин при протекании ударного тока трехфазного к.з., кг/см².

σДОП - допустимое напряжение на изгиб материала шин, кг/см²; Допустимое изгибающее напряжение для алюминиевых шин σДОП = 700 кг/см2.

Алгоритм нахождения расчетного напряжения σРАС следующй.

Вычисляется сила F, кг/см², действующая на шины, при протекании по ним ударного тока трехфазного к.з.:

F=1,76kФi2(3)2 (2.59)

где kФ - коэффициент формы шин; i -ударный ток трехфазного к. з., А;- длина пролета, см; длина пролета, см;

а - расстояние между осями шин, см.

Коэффициент kФ, зависит от формы, размеров шин и расстояния между ними, для прямоугольных шин находится по кривым [25] при вычислении отношения:

 и  (2.60)

где b - толщина шины, см;- ширина шины, см; h - ширина шины, см; b - толщина шины, см; h - ширина шины, см;

Определяется изгибающий момент М, кг·см, при числе пролетов больше двух, по формуле: