56
Конструкция блока КТП обеспечивает защиту электрооборудования
от внешних воздействий и необходимые прочностные характеристики при
эксплуатации и транспортировке.
Каркас представляет собой сварную конструкцию, которая состоит
из основания изготовленного из стального профильного металлопроката,
несущего металлического каркаса, стен и дверей типа "Сэндвич", а также
наклонной сборной крыши из оцинкованного окрашенного профлиста.
2.4.3 Проектирование линии питания подстанции 10 кВ
Для питания подстанции ТП-17 необходимо проложить две
кабельные линии от РП-6, рисунок 8.
Рисунок 8 – Схема внешнего питания подстанции ТП-17
57
Сечение кабельных линий выбирается по трем критериям:
- по экономической плотности тока;
- по нагреву длительно допустимым током;
- по термической стойкости к токам короткого замыкания.
Выбор сечения по экономической плотности тока. По экономической
плотности тока выбираются кабели длиной более 100 м. Экономически
целесообразное сечение линии определяется по расчетному току линии
нормального режима I
р.норм
и экономической плотности тока j
эк
:
р.норм
эк
I
F
j
.
(7)
Экономическая плотность тока выбирается по ПУЭ в зависимости от
числа часов использования максимума, материала жил и изоляции кабеля и
принимается равной 1,1 А/мм
2
.
Расчетный ток нормального режима определяется для кабелей
проходящих от РП-6 до двухтрансформаторной КТП:
з.ав ном.т
р.ав
3 10
kS
I
;
(8)
з ном.т
р.норм
,
3 10
kS
I
(9)
где S
ном.т
– номинальная мощность трансформатора, 1000 кВ·А;
k
з
– коэффициент загрузки трансформатора.
Найденное сечение кабеля по формуле (8) округляется до
ближайшего стандартного сечения. Для обеспечения нормальных условий
работы кабельных линий выбранное сечение должно быть проверено по
допустимой длительной нагрузке по нагреву в нормальном и
послеаварийном режимах, а также по термической стойкости при токах КЗ.
Проверка по нагреву в послеаварийном режиме производится по
условию:
дд р
I I k
,
(10)
58
где k – коэффициент учитывающий способ прокладки кабеля;
I
дд
– длительно допустимый ток выбранного кабеля, А.
Кабели прокладываются в земле, поэтому поправочный
коэффициент k равен 1,3.
Минимальное термически стойкое к токам короткого замыкания
сечение кабеля:
мин
????
????
ф
,
(11)
где C – термический коэффициент, А·с
0,5
/мм
2
;
∞
– установившийся ток короткого замыкания, 3130 А;
t
ф
– фиктивное время срабатывания защиты, равное 0,2 с.
Выбирается кабель марки АПвПг.
Расчетный ток кабельной линии нормального и аварийного режима:
з ном.т5
р.ав р.норм
ном
1,4 1000
59,4 А
3 3 10
кS
II
U
.
Экономически целесообразное сечение кабеля:
р.норм
2
эк
59, 4
36,1 мм
1,7
I
F
j
.
Ближайшее стандартное сечение кабеля – 50 мм
2
. Кабель марки
АПвПг сечением 50 мм
2
, допустимый длительный ток которого 195 А,
должен быть проверен по нагреву в длительном режиме:
дд
р
А.
Минимальное термически стойкое к токам короткого замыкания
сечение кабеля:
мин
????
????
ф
мм
Минимальное стандартное сечение кабеля равно 50 мм
2
.
Окончательно для кабельной линии выбираем кабель АПвПг 3x50
мм
2
.
59
2.5. Расчет токов короткого замыкания
В соответствии с ПУЭ в сетях напряжением до 1000 В ток
однофазного короткого замыкания определяется по приближенной
формуле.
Для расчетов использовалась книга А.В. Беляева «Выбор
аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ».
Всякое изменение нагрузки, связанное, например, с включением и
отключением потребителей, вызывает появление переходных процессов в
системе электроснабжения. Однако наиболее опасным видом
переходных процессов являются короткие замыкания.
Определение токов короткого замыкания производится
приближённым, так называемым практическим методом, многолетний
опыт применения которого доказал его технико-экономическую
целесообразность.
Входящие в расчёт величины можно выражать в именованных
единицах (киловольт-амперах, амперах, вольтах, омах) или относительных
единицах (долях и процентах принятой базисной величины). В
отечественной проектной и эксплуатационной практике общепринятым
является расчёт в относительных единицах. При использовании этого
способа большинство расчётных выражений имеет простую структуру,
поэтому можно быстро определить вычисляемые величины.
Цель расчета - проверка электрооборудования и кабелей на
термическое и динамическое воздействие токов короткого замыкания, а
также проверка релейной защиты по чувствительности.
Выполним расчет токов короткого замыкания на участке от
трансформатора до розетки в квартире.
Схема для расчета короткого замыкания представлена на рисунке 9.
60
Рисунок 9 – Схема расчета короткого замыкания
????????
(12)
где ????????
- ток трехфазного к.з., А;
U - номинальное напряжение, В;
- суммарное полное сопротивление линии, мОм.
????
????
????
????
(13)
????????
(14)
где ????????
- ток однофазного к.з., А;
U - Номинальное напряжение, В;
- суммарное полное сопротивление линии, мОм.
????
????
????
????
(15)
Линия 1: шинный мост, L=8 м, r
1
=0,03 мОм/м, х
1
=0,014 мОм/м,
r
0
=0,037 мОм/м, х
0
=0,042 мОм/м.
????
????
????
????
????
????
????
????
????
????
????
????
????????
???? ????
????????
Расчет для остальных точек приведен в таблице 2.
61
Таблица 2
Расчет токов КЗ
Параметр
????
????
????
????
????????
????????
К1
0,96
0,26
25,22
25,39
К2
81
15,2
6,37
9,48
К3
15,6
3,1
5,57
8,41
К4
252,2
61,5
1,83
2,59
К5
107,4
1,43
К6
1111
0,43
2.6. Выбор электрооборудования
Автоматический выключатель (АВ) — это аппарат предназначенный
для нечастых включений и отключений электрической цепи и длительного
прохождения по нему номинального тока, а также автомат отключает цепи
при возникновении короткого замыкания (КЗ), перегрузок по току, либо
снижение напряжения цепи, ниже допустимой величины, рисунок 10.
Рисунка 10 - Автоматический выключатель ВА63 (Schneider Electric)
62
Конструктивно все выключатели крепятся на стандартную DIN-
рейку шириной 35 мм. Крепление корпуса автоматического выключателя
осуществляется с помощью одной защелки. Также важной
характеристикой автомата является габаритный размер, позволяющий
спланировать расположение автоматов и выбрать необходимый размер для
установки. Приведенные ниже автоматические выключатели известных
производителей близки по габаритным размерам. Например, АВ серии S
260 (ABB) габаритный размер 17,5×90×68, а АВ серии ВА25-29 (ЭЛТА)
габаритный размер 17,5×80×60.
Система предназначена для коммутации электрических нагрузок и
со-стоит из подвижного и неподвижного контактов. Подвижный контакт
связан с рычагом системы управления, а неподвижный вмонтирован в
корпус автоматического выключателя. Быстрое размыкание цепи
реализуется пружиной, которая обеспечивает необходимое контактное
нажатие.
Дугогасительная система необходима для гашения электрической
дуги, которая возникает при расхождении контактов. Система
представляет собой дугогасительную решетку, состоящая из
металлических пластин, закрепленных параллельно друг другу и
электрически между собой не связаны. Здесь используется эффект
втягивания проводника с электрическим током в узкую щель. При этом
дуга разбивается на ряд коротких дуг, падение напряжения на ней
возрастает, тем самым обеспечивает условие гашения дуги.
В выключателях на малые токи иногда применяется
комбинированный способ нагрева. ТР защищают от сверхтоков (токов
перегрузки и КЗ) и относятся к расцепителям максимального тока. Время
действия теплового расцепителя зависит от тока: чем больше ток, тем
быстрее расцепитель срабатывает (времятоковая характеристика). При
протекании тока выше допустимого значения биметаллическая пластина
63
изгибается и приводит в действие механизм расцепления. Настройка тока
срабатывания производится в процессе изготовления регулировочным
винтом. В отличие от плавкого предохранителя, автоматический
выключатель готов к следующему использованию после остывания
пластины.
Эскизы тепловых расцепителей некоторых ведущих мировых
производителей приведен на рисунке 11 – 15.
Рисунок 11 - Эскиз теплового расцепителя выключателей S201PC20
(ABB): 1 – биметаллическая пластина; 2 – держатель (m
Д
=6,0 г); 3 – тяга; 4
– регулировочный винт (М2); А – место закрепления держателя 2 в
корпусе выключателя.
64
Рисунок 12 - Эскиз теплового расцепителя выключателей TD3M10 C20
(TERASAKI): 1 – биметаллическая пластина; 2 – держатель (m
Д
=5,2 г); 3 –
тяга (из пластмассы); 4 – регулировочный винт с шестигранным
углублением в торце под ключ (М3)
Рисунок 13 - Эскиз теплового расцепителя выключателей iC60N C20A
(Schneider Electric): 1 – биметаллическая пластина; 2 – держатель (m
Д
=4,1
г); 3 – тяга; 4 – регулировочный винт с шестигранным углублением в торце
под ключ (М3); 5 – токопровод, присоединенный к выводу выключателя; 6
– просечка биметалла
65
Рисунок 14 - Эскиз теплового расцепителя выключателей PL-C20/1
(Moeller) и BM63-2N (КЭАЗ): 1 – биметаллическая пластина; 2 – держатель
(m
Д
=2,1 г); 3 – тяга (из металлической проволоки); 4 – регулировочный
винт (М2); 5 – поджимная пружина;
Рисунок 15 - Эскиз теплового расцепителя выключателей G61C20 (General
Electric): 1 – биметаллическая пластина; 2 – держатель (m
Д
=5,2 г); 3 – тяга
(из металлической проволоки); 4 – регулировочный винт (М2,5)