Электрооборудование насосной станции второго подъема г. Нягань МУП «Горводоканал»

т – номинальная мощность трансформатора, кВ · А.Rт = · 106= 2,147 МОмОпределим индуктивное сопротивление понижающего трансформатора Xт, МОм, по формуле (65)Хт = · · 106, (65)где uкз– напряжение короткого замыкания трансформатора, %.Хт = · · 106 = 11,023 МОмОпределим эквивалентное индуктивное сопротивление в точке К-2 Хрез.К-2, МОм, по формуле (60) Хрез.К-2 = 9,54МОмОпределим эквивалентное активное сопротивление в точке К-2 Rрез.К-2, МОм, по формуле (59) Rрез.К-2 = 12,91 МОмОпределим суммарное сопротивление в точке К-2 Zрез.К-2, мОм, по формуле (53)Zрез.К-2 = = 19,67 МОмТрехфазный ток короткого замыкания в точке К-2 , кА, определяется по формуле (66) (66)Двухфазный ток короткого замыкания в точке К-2 , кА, определяется по формуле (67) (67)Ударный ток в точке К-2 iуК-2, кА, определяется по формуле (68)iуК-2 = ·Ку·, (68)где Kу – ударный коэффициент, определяемый по графику (рис.16) [11, с.74] и зависящий от отношения активного и индуктивного сопротивлений в точке короткого замыкания.Ударный коэффициент Ку определяется по формуле (69) [11, с.74]Определяем ударный ток в точке К-2iуК-2, кА, по формуле (68)2.8 Выбор оборудования 10 кВВсе элементы системы электроснабжения выбираются по номинальным параметрам и проверяются по устойчивости при сквозных токах короткого замыкания и перенапряжениях.Выключатель является основным коммутационным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах. Наиболее тяжёлой и ответственной операцией является отключение токов короткого замыкания.Выбор по номинальному напряжению установки Uном.у, кВ, проводится по условию (70)UномUном у, (70)где Uном у – номинальное напряжение уставки, кВ.Выбор по максимальный расчетному току установки Iр.м, А, проводится по условию (71)Iр.мIном у, (71)где Iр.м– максимальный расчетный ток на шинах подстанции, А.Выбираем на стороне 10 кВ вакуумные выключатели типа BB/TEL – 10 – 20/630 – У2.Вакуумные выключатели серии BB/TEL — это коммутационные аппараты нового поколения, в основе принципа действия которых лежит гашение возникающей при размыкании контактов электрической дуги в глубоком вакууме, а фиксация контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК) в замкнутом положении осуществляется за счет остаточной индукции приводных электромагнитов ("магнитная защелка").Параметры выключателя BB/TEL – 10 – 20/630 – У2:- номинальное напряжение Uном= 10 кВ;- номинальное напряжение Iном= 630 А;- номинальный ток отключения Iоткл ном = 20 кА;- предельный сквозной ток короткого замыкания iпр.с = 51 кА;- предельный сквозной ток короткого замыкания (действующее значение периодической составляющей) Iп.с= 20 кА;- предельный ток термической стойкости Iтер.норм= 20 кА;- время протекания предельного тока термической стойкости tтер= 3 с;- собственное время отключения tс.в. откл= 50 мс.Максимальный расчетный ток на шинах подстанции Iр.м., А, определяется по формуле (72), (72)Iр.м. = = 9,12АIр.м = 9,12 А < Iном а = 630 АПроверка по отключающей способности заключается в проверке на симметричный ток отключения по условию (73) [7, с.345]Iоткл ном Iп, (73)где Iоткл ном - номинальный ток отключения выключателя, кА;Iп - периодическая составляющая тока короткого замыкания в момент начала расхождения контактов выключателя и принимается равным Iп0.К-1, кА.Iоткл ном = 20 кА Iп= 5,95 кАНа электродинамическую устойчивость выключатель проверяется по предельному сквозному току короткого замыкания по условиям (74), (75) iпр.сiу, (74)где iпр.с – наибольший пик предельного сквозного тока, кА;iу– ударный ток короткого замыкания, кА.iпр.с = 51 кА > iуК-1 = 11,5 кАIпрскв Iп0, (75)где Iпрскв – предельный сквозной ток короткого замыкания, кА;Iп0 – периодическая составляющая тока короткого замыкания в начальный момент времени, кА.Iпрскв = 20 кА > Iп0К-1 = 5,95 кАНа термическую устойчивость выключатель проверяется по тепловому импульсу βк, кА2·с, по условию (79)(Iтер.норм)2·tтер βк, (76)где (Iтер.норм)2 · tтер– ток термической стоийкости, кА2 · с;βк – полный тепловой импульс короткого замыкания, кА2 · с.Полный тепловой импульс короткого замыкания βк, кА2·с, определяется по формуле (77)к = I2(tотк + Та), (77)где Та - постоянная времени затухания апериодической постоянной тока короткого замыкания (на шинах 6 – 10 кВТа = 0,01 с [7, с.346]), с;tотк – полное время отключения, с.tотк = tр.з + tс.в, (78)где tр.з – время действия релейной защиты (tр.знн = 1,5 с – с учетом времени действия максимальной токовой защиты [7, с.347]);tс.в – собственное время отключения выключателя, с.tотк = 1,5 + 0,05 = 1,55 сОпределяем полный тепловой импульс βк, кА2·с, по формуле (77)к = 5,952(1,55 + 0,01) = 55,2 кА2 · сПроверяем по условию (76)(Iтер.норм)2·tтер = 202·3 = 1200 кА2 · с > βк = 55,2 кА2 · сТаким образом, выбранный выключатель BB/TEL – 10 – 20/630 – У2 удовлетворяет всем условиям проверки.Трансформаторы тока выбираются по номинальному току, номинальному напряжению, по типу и роду установки и проверяются на электродинамическую, термическую стойкости и по вторичной нагрузке.Выбираем трансформаторы тока типа ТОЛ – 10/100 УЗ (опорный с литой изоляцией) с параметрами (таблица 5.9) [5, с.298]:- класс точности – 0,5;- номинальное напряжение трансформатора тока Uном= 10 кВ;- первичный номинальный ток Iном1 = 100 А;- вторичный номинальный ток Iном2 = 5 А;- ток термической стойкости Iт = 4,85 кА;- время протекания предельного тока термической стойкости tтер= 3 сек;- электродинамический ток iдин = 52 кА;- номинальная нагрузка вторичной цепи Z2ном = 0,4 Ом.Трансформатор устанавливается в комплектные распределительные устройства (КРУ) и служит для питания цепей измерения силы тока, мощности и энергии, цепей защиты и автоматики, для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в электрических установках переменного тока на класс напряжения до 10 кВ.Выбор по номинальному напряжению установки Uном.у, кВ, проводится по условию (70)Uном у = 10 кВ = Uном = 10 кВВыбор по максимальный расчетному току установки Iр.м, А, проводится по условию (71)Iр.м = 9,12А < Iном а = 100 АПроверка на электродинамическую стойкость для трансформаторов тока проводится по условию (74)iдин = 52 кА >iу = 11,5 кАПроверка на термическую стойкость по выражению проводится по условию (76)(Iтер.норм)2 · tтер= 4,852 · 3 = 70,6 кА2·с > βк = 55,2 кА2·сПроверка по вторичной нагрузке (на вторичный нагрев) проводится по условию (79)r2r2ном,(79)где r2 - вторичная нагрузка приборов, Ом;r2ном – вторичное сопротивление трансформатора тока, Ом.Проверка выбранного трансформатора тока проводится по вторичной нагрузке с учетом установленных измерительных приборов (таблица 4.11) [10, с.362]. Для измерения электрической энергии применяются счетчики электрической энергии типа СЭТ-4ТМ (трехфазный), которые предназначены для измерения и учета активной энергии в двухпроводных сетях переменного тока номинальной частоты 50 Гц, а также для передачи по линиям связи информационных данных для автоматизированных систем контроля и учета энергопотребления АСКУЭ. Класс точности 1,0; 2,0. Счетчики соответствуют ГОСТ 30207-94 и работают как автономно, так и в составе АСКУЭ. Таблица 6 - Перечень необходимых измерительных приборов ПриборыТипНагрузка фазы, В · ААВСАмперметрЭ-3352,0--Расчетный счетчик электроэнергииСЭТ-4ТМ1,51,51,5РЗиА-2,52,52,5Итого-6,04,04,0Так как наиболее загруженной фазой является фаза А, то дальнейший расчет будем производить с учетом того, что Sприб = 6,0 В · А.Определим общее сопротивление приборов rприб, Ом, по формуле (80), (80)где I2– вторичный ток трансформатора тока, А.Допустимое сопротивление соединительного провода rдоп.пр, Ом, определяется по формуле (81)rдоп.пр = r2ном – rприб – rконт, (81)где r2ном– паспортная величина вторичного сопротивления выбранного трансформатора тока, Ом;rконт – сопротивление контактов, 0,05 Ом.rдоп.пр = 0,4 – 0,24 – 0,05 = 0,11 ОмОпределим сечение контрольного кабеля g, мм2, по формуле (82) , (82)где – удельное сопротивление материала провода, 0,0175 Ом · мм2/м;ℓрасч – расчетная длина соединительных проводов, 10 м.Принимаем контрольный кабель марки КРВГ с медными жилами, согласно требованиям [9], по условию механической прочности сечением 2,5 мм2.Определим действительное сопротивление проводов rпр, Ом, по формуле (83), (83)Вторичная нагрузка приборов r2, Ом, определяется по формуле (84) r2 = rприб + rпр + rконт, (84)r2 = 0,24 + 0,07 + 0,05 = 0,36 ОмДля работы трансформатора тока в выбранном классе точности должно выполняться условие (79)r2 = 0,36 Ом r2ном = 0,4 ОмСледовательно, выбранный трансформатор тока ТОЛ – 10/100 УЗ будет работать в выбранном классе точности 0,5. Комплектным распределительным устройством (КРУ) называют РУ заводского изготовления, поставляемое заказчику в соответствии с согласованными техническими условиями в виде законченного сооружения, транспортируемого к месту установки укрупненными боками и готового после установки его к включению под напряжение. Выбираем для установки комплектное распределительное устройство типа К-59. Ячейки К-59 представляют собой сварную металлическую конструкцию из гнутых стальных профилей, так же каркас ячеек может изготавливаться из оцинкованной стали с применением технологии заклепочных соединений, что значительно повышает прочность корпуса, улучшает внешний вид и антикоррозийные свойства изделия.Ячейки К-59 состоят из основных сборочных единиц: корпуса с аппаратурой; выкатной тележки; релейного шкафа, внутри которого расположены устройства защиты и автоматики, аппаратура сигнализации и управления, приборы измерения и другие устройства вспомогательных цепей; отсека сборных шин. Выкатной элемент может занимать относительно корпуса положение: рабочее, контрольное и ремонтное. В рабочем и контрольном положениях выкатной элемент находится в фиксированном положении. В ремонтном положении выкатной элемент из корпуса шкафа выдвинут полностью, разъединяющие контакты главной цепи разомкнуты,выкатной элемент с установленной на нем аппаратурой может быть подвергнут осмотру и ремонту.Ячейки К-59 оборудованы следующими блокировками: - механическая блокировка, не допускающая перемещения выкатного элемента из рабочего положения в контрольное, а также из контрольного положения в рабочее при включенном положении выключателя; - механическая блокировка, не допускающая перемещения выкатного элемента из контрольного положения в рабочее при включенном заземляющем разъединителе; - электромагнитная блокировка, не допускающая при включенном положении заземляющего разъединителя, перемещения в рабочее положение выкатного элемента в другом шкафу КРУ, от которого возможна подача напряжения на шкаф, где размещен заземляющий разъединитель.Цепи вторичной коммутации ячейки КРУ размещены в релейном шкафу. Релейный шкаф представляет собой сварную металлическую конструкцию. Низковольтная аппаратура вторичных цепей смонтирована на панели внутри релейного шкафа либо на задней стенке релейного шкафа, либо на поворотной панели (дверь релейного шкафа).Особенности ячейки К-59: надежный механизм вкатывания и выкатывания выкатного элемента; простой механизм открывания и закрывания шторок; - улучшенная конструкция съемного релейного отсека.Паспортные данные ячейки КРУ типа К-59:- номинальное напряжение – 10 кВ;- номинальный ток сборных шин – 630, 1000, 1600 А;- номинальный ток главных соединений - 630, 1600, 2000, 3150 А;- номинальный ток отключения выключателя – 20, 31,5 кА;- ток электродинамической стойкости – 51, 81 кА;- ток термической стойкости, 3 с – 20, 31,5 кА.2.9 Релейная защита трансформатора 10/0,4 кВДля трансформаторов, устанавливаемых в сетях напряжением 10 кВ и выше, должны предусматриваться защиты от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах, однофазных коротких замыканий в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленнойнейтралью, витковых замыканий в обмотках, токов в обмотках при внешних коротких замыканий и перегрузках, понижений уровня масла в маслонаполненных трансформаторах.Для защиты трансформаторов ТМ – 1000/10/0,4 применяются в соответствии с [9] следующие основные типы релейной защиты:- газовая защита;- токовая отсечка без выдержки времени - от коротких замыканий на наружных выводах 10 кВ трансформатора и в части обмотки 10 кВ;- максимальная токовая защита – от сверхтоков, обусловленных повреждениями в трансформаторе или внешними междуфазными коротких замыканий на стороне 0,4 кВ;- защита от коротких замыканий на землю.Согласно [9] газовая защита устанавливается на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более, на внутрицеховых понижающих трансформаторах мощностью 630 кВА и более, а также газовую защиту можно устанавливать на трансформаторах 1 – 4 МВА.Газовая защита получила широкое распространение в качестве весьма чувствительной защиты от внутренних повреждений трансформаторов. Повреждения трансформатора, возникающие внутри его кожуха, сопровождающееся электрической дугой, что приводит к разложению масла и изоляционных материалов и образованию летучих газов. Будучи легче масла, газы поднимаются в расширитель, который является самой высокой частью трансформатора и имеет сообщение с атмосферой.Таким образом, образование газов в кожухе трансформатора и движение масла в сторону расширителя могут служить признаком повреждения внутри трансформатора. Эти признаки используются для выполнения специальной защиты при помощи газовых реле, реагирующих на появление газа, и зависит от характера и размеров повреждения. Это дает возможность выполнить газовую защиту, способную различать степень повреждения и в зависимости от этого действовать на сигнал или отключение. Газовая защита выполняется на реле РГ 43-66, действующая на сигнал при понижении уровня масла или газовом выделении.Максимальная токовая защита (МТЗ) действует на отключение выключателя с выдержкой времени при коротком замыкании на линии, в трансформаторе, электродвигателе. Разновидностью МТЗ является защита от перегруза, действующая с выдержкой времени на сигнал при перегрузе трансформатора.Токовой отсечкой (ТО) называется быстродействующая максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия. Отсечка на трансформаторах должна действовать без выдержки времени. Это не только ускоряет отключение короткого замыкания на выводах и в части обмотки 10 кВ защищаемого трансформатора, но и позволяет выбирать минимальное время срабатывания для защит питающих линий 10 кВ. Ток срабатывания токовой отсечки трансформатора рассчитывается по двум условиям:- из условия обеспечения селективности действии;- из условия отстройки от ложной работы защиты в режиме включения трансформатора под напряжение.Обычно ток однофазного короткого замыкания недостаточен для действия токовой защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени. В этом случаев применяется специальная токовая защита нулевой последовательности. При незначительных расстояниях между трансформатором и распределительным щитом 0,4 кВ (до 30 м) и тщательном выполнении проводки между ними, возможность повреждений невелика и защиту допускается не применять.ЗаключениеЦелью курсового проектирования является организация электроснабжения насосной станции. Для выполнения поставленной задачи, в процессе проектирования объекта исходя из требуемой степени надежности электроснабжения потребителей электроэнергии, выбран вариант схемы электроснабжения, разработана схема распределительной сети электроснабжения.В курсовом проекте рассмотрен вариант определения силовой электрической нагрузки способом коэффициента расчетной мощности, выбраны аппараты защиты, компенсирующая установка, провода и кабели, используемые для качественного энергообеспечения электроприемников.Приведены организационно технические мероприятия по охране труда при проведении работ в электроустановках до 1 кВ.В настоящее время, в период острой экономии энергоресурсов, бурно идёт модернизация различных видов производств, что направлено, в первую очередь, на реализацию различных программ энергосбережения. На сегодняшний день энергосбережение является высшим приоритетом государственной энергетической политики. Обновление морально и физически изношенного оборудования, и аппаратуры контроля опасных ситуаций – главные факторы, как в политике энергосбережения, так и в промышленной безопасности. Список использованных источников1. Бельгольский Б.П., Бень Т.Г. Экономика, организация и планирование производства на предприятиях черной металлургии. – М.: Металлургия, 1982. – 416 с.2. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: учебник для вузов / Б. И. Кудрин. – М.: Интермет Инжиниринг, 2007. – 672 с.3. Киреева Э. А. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. – М.: Энергопрогресс, 2003. – 120 с.4. Конюхова Е. А. Электроснабжение объектов – М.: Академия, 2004.– 320 с.5. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 469 с.6. Рожкова Л.Д., Козулин Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Издательский дом МЭИ, 2005. – 573 с.7. Федоров А. А., Старкова Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 368 с.8. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок: утв. Минэнерго РФ 27.12.2000, Минтруда РФ 05.01.2001. – М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2003. – 178 с.9. Правила устройства электроустановок. 7-е издание: утв. Минэнерго России 08.07.2002. – М.: КНОРУС, 2011. – 1530 с.10. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. Министерство энергетики РФ. – М.: Энергосервис, 2003. – 368 с.11. РТМ 36.18.32.4-92. Указания по расчету электрических нагрузок: Введ.1993–01–01. – М.: ВНИПИ Тяжпромэлектропроект, 1992. – 9 с.