Дипломная работа: Проектирование электроснабжения предприятия

Для трансформаторов малой и средней мощности хорошую защиту можнообеспечить применением мгновенной токовой отсечки в сочетании смаксимальной токовой защитой и газовой защитой.

Газовая защита наиболее чувствительна при повреждениях обмоток трансформатора, особенно при витковых замыканиях, на которые МТЗ и токовая отсечка не реагируют. На выбранном трансформаторе предусмотрена газовая защита чашечного типа РГЧ

Для защиты трансформатора выбирается микропроцессорный блок релейной защиты и автоматики типа IPR

Блок релейной защиты IPR-A предназначен для выполнения функций релейной защиты, управления высоковольтными выключателями фидеров и формирования сигналов аварийно-предупредительной сигнализации присоединений трансформаторов, сетей, кабелей, моторов напряжением 6-35 кВ.

Блок предназначен для установки в релейных отсеках КСО, КРУ на панелях и в шкафах релейной защиты и пультах управления электростанций и подстанций 6-10 кВ

Блок является современным цифровым устройством защиты, управления и противоаварийной автоматики и представляет собой комбинированное многофункциональное устройство, объединяющее различные функции защиты, контроля, управления и сигнализации.

Виды защит IPR:

- Токовая отсечка от междуфазных замыканий (МФО)

- трехфазная максимальная токовая защита от междуфазных замыканий (МТЗ)

- токовая отсечка от однофазных замыканий на землю (ЗТО)

- максимальная токовая защита от замыканий на землю (ЗМТЗ)

- защита от замыканий на землю с действием на сигнал.

Произведем расчет уставок следующих видов защит:

Токовая отсечка от междуфазных замыканий:

Ток, проходящий через трансформаторы тока защиты при трехфазном КЗ на стороне низкого напряжения , кА:

где - номинальный первичный ток трансформатора, А.

Ток срабатывания защиты , А:

где - коэффициент отстройки равный 1,1.

Ток срабатывания реле , А:

где - коэффициент схемы равный 1.

- коэффициент трансформации трансформатора тока

Расчет МТЗ с выдержкой времени для защиты при внешних КЗ и резервирования токовой отсечки. МТЗ отстраиваем от тока самозапуска двигателей:

где - коэффициент отстройки равный 1,1;

= 0,8 - коэффициент возврата реле;

= 1,2 - коэффициент самозапуска нагрузки.

Ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности защиты при трехфазном КЗ за трансформатором:

Значение коэффициента чувствительности удовлетворяет требованиям

ПУЭ, следовательно, защита может приниматься в качестве резервной защиты трансформатора.

Выдержка времени МТЗ согласуется с временем действия защит отходящих присоединений.

Время срабатывания МТЗ:

где = 0,2 с - время действия автоматического выключателя присоединения;

= 0,5 - ступень селективности, с.

Для защиты цехового трансформатора при перегрузке выполняется МТЗ от перегрузок.

Ток срабатывания защиты:

где - коэффициент отстройки равный 1,1;

= 0,8 - коэффициент возврата реле.

Ток срабатывания реле

Время срабатывания принимается больше максимального времени МТЗ от КЗ. Типичное значение уставки равно 9-10 с.

В связи с широким применением трансформаторов 6 - 10/0,4 - 0,23 кВ со схемой соединения обмоток звезда - звезда, имеющих глухозаземленную нейтраль на стороне 0,4 кВ, у которых реактивное и активное сопротивления нулевой последовательности не равны сопротивлениям прямой последовательности, токи однофазных коротких замыканий на стороне 0,4 кВ не будут равны токам трехфазных коротких замыканий при коротких замыканиях на зажимах трансформатора или вблизи них.

При этих токах может работать максимальная токовая защита, установленная на стороне ВН, с достаточной чувствительностью, и защиту в нейтрали трансформатора допустимо не устанавливать.

4 РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО КОНТУРА ТП ЦЕХА

Для подстанций напряжением 6-10/0,4 кВ должно быть выполнено одно общее заземляющее устройство, к которому должны быть присоединены:

1) нейтраль трансформатора на стороне напряжением до 1 кВ;

2) корпус трансформатора;

3) металлические оболочки и броня кабелей;

4) открытые проводящие части электроустановок;

5) сторонние проводящие части.

Вокруг площади, занимаемой подстанцией, на глубине не менее 0,5 м и на расстоянии не более 1 м от края фундамента здания подстанции или от края фундаментов открыто установленного оборудования должен быть проложен замкнутый горизонтальный заземлитель, присоединенный к заземляющему устройству.

В электроустановках напряжением выше 1 кВ сети с глухозаземленной нейтралью сопротивление заземляющего устройства при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей должно быть не более 4 Ом.

Расчет заземления сводится к определению длины горизонтального заземлителя и числа вертикальных заземлителей при заданных условиях.

Эквивалентное удельное сопротивление грунта. Грунт состоит из двух слоев: верхний - супесок, нижний - песчанник.

где - сезонный климатический коэффициент вертикального заземлителя. Для I климатической зоны - Урал = 1,8;

- удельное сопротивление верхнего слоя грунта, = 50 Ом • м;

- удельное сопротивление верхнего слоя грунта, = 55 Ом • м;

L - длина вертикального заземлителя, м. Заземлитель должен быть не менее 1,5 метра, если грунт неоднородный, заземлитель должен «прошивать» верхний слой полностью. Принимаем L = 3 м;

H - толщина верхнего слоя грунта, м. H = 1,05 м;

t - заглубление вертикального заземлителя, м. Должно быть не более 0,8 метра. Принимаем t = 0,6 м.

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:

где d - диаметр вертикального заземлителя, мм. Должен быть не менее 12 мм, принимаем d = 20 мм

T - расстояние от центра вертикального заземлителя до поверхности земли, м. T = 2 м.

Предварительное количество вертикальных заземлителей

где = 4 - нормируемое сопротивление, Ом.

Выбирается расположение заземлителей по контуру. От типа и числа заземлителей зависит коэффициент использования вертикальных заземлителей.

Для вертикальных заземлителей, расположенных по контуру, коэффициент использования ? = 0,55.

Длина горизонтального заземлителя:

Предварительное сопротивление тока растекания горизонтального заземлителя:

где - сезонный климатический коэффициент горизонтального заземлителя. Для I климатической зоны - Урал ?2 = 4,5;

- коэффициент использования горизонтальных заземлителей ? = 0,36.

- ширина горизонтального заземлителя, мм. b = 50 мм.

Сопротивление растекания искусственного заземлителя:

Уточненное количество вертикальных заземлителей:

Где - коэффициент использования вертикальных заземлителей. Принимается равным 0,55.

Окончательная длина горизонтального заземлителя:

Заземляющий контур для КТП - 10/0,4 будет выполнен из 7 вертикальных заземлителей в виде стальных прутков длиной 3 метра и диаметром 30 мм. Горизонтальный заземлитель будет выполняться из стальной полосы шириной 50 мм и толщиной 4 мм, общая длина горизонтального заземлителя составит 24 м.

Ввод в помещение осуществляется с не менее чем двух разных точек (диаметрально противоположных) заземлителя. Все соединения выполняются электросваркой.

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЯ

Расчет затрат на сооружение сети предприятия ведется методом приведенных затрат. Приведенные затраты определяются по формуле:

где К - капитальные вложения, необходимые для сооружения сети, руб;

И - ежегодные эксплуатационные расходы, предполагаются неизменными в течении всего рассматриваемого периода эксплуатации, руб;

- нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, = 0,12.

У - возможный ежегодный народнохозяйственный ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям из-за перерывов электроснабжения, руб.

Капиталовложения рассчитываются по формуле:

где - капитальные затраты сети, руб;

- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы,

связанные с приобретением оборудования, = 0,005;

- коэффициент, учитывающий затраты на строительные работы, = 0,02

- коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и отладку оборудования, = 0,1

Все затраты можно разделить на капитальные затраты на сооружение линий

(), цеховых подстанций () и на сооружение РП предприятия ():

Величина Кл определяется из выражения:

где - стоимость одного метра линии, руб/м;

- длина линии, м;

n - количество параллельных цепей линии.

Стоимость линии зависит от номинального напряжения сети, вида и материала, сечений проводов и района.

Таблица 40 - Капитальные затраты на кабельные линии

Капиталовложения в строительство трансформаторных подстанций определяется по формуле:

где - стоимость силовых трансформаторов, руб;

- стоимость КТП, включающая в себя стоимость ячеек ВН и НН, секционного выключателя и отсеков для коммутационной и защитной аппаратуры, руб;

n - количество параллельно работающих трансформаторов в ТП цеха.

Расчет затрат по подстанциям представлен в таблице 41.

Таблица 41 - Капитальные затраты на КТП предприятия

Стоимость сооружения РП предприятия одинарной, секционированной выключателем системы сборных шин, определяется количеством ячеек, установленных на подстанции. Для подстанции предприятия 20 ячеек (10 отходящих линий, две резервные ячейки, две ячейки ввода, а также ячейки ТП, ТСН, линейной вставки и секционного выключателя). В ячейках установлены вакуумные выключатели. Стоимость одной ячейки 850000 руб.

где - стоимость одной ячейки, руб;

n - количество ячеек в РП, шт.

Таблица 42- Стоимость КУ

Затраты на покупку оборудования:

Тогда, капитальные вложения составят:

Ежегодные эксплуатационные расходы состоят из амортизационных

отчислений , отчислений на обслуживание и возмещение стоимости потерь электроэнергии в элементах сети

Амортизационные отчисления предназначены для проведения капитальных ремонтов электрооборудования и восстановления его первоначальной стоимости. Они определяются суммой отчислений от капитальных вложений по группам однотипного оборудования. Если принять, что капитальные вложения в электрическую сеть используются в течении одного года, то амортизационные отчисления могут быть рассчитаны по формуле: