Перевірка перерізу провідників на термічну стійкість.

При напрузі понад 1 кВ перевірці на термічну стійкість при КЗ підлягають усі провідники, крім тих, що захищаються високовольтними запобіжниками.

Критерієм термічної стійкості провідників є кінцева температура їх нагрівання при проходженні по них струму КЗ, яка не повинна перевищувати короткотривалої допустимої нормованої температури.

Термічна здатність може бути оцінена найменшим перерізом провідника (мм²), термостійким до струмів КЗ:

де В_к – тепловий імпульс струму КЗ, А²·с;

І_к = І_п.о – початкове значення періодичної складової струму трифазного КЗ, А;

t – дійсний час вимикання КЗ, с;

С – температурний коефіцієнт, який враховує обмеження допустимої температури провідника (наводиться в таблиці), А·с^1/2/мм².

Згідно попереднім розрахункам І_к = І_п.о = I''_к1(0) = 3,5 (кА);

Для кабелів з алюмінієвими суцільними жилами і паперовою ізоляцією при напрузі 6 кВ приймаємо температурний коефіцієнт С = 92 Ас^1/2/мм².

Величина дійсного часу відключення КЗ знаходимо за формулою:

де t_зах – час дії основного релейного захисту;

t_{вимик.в} – час вимикання вимикача (можна прийняти t_{вимик.в} = 0,05 с);

Т_а – стала часу аперіодичної складової струму КЗ (Т_а = 0,05 с).

Для одноступеневої схеми живлення час дії РЗ буде близьким до часу дії при двоступеневій радіальній магістральній схемі живлення, а тому час дії РЗ (МСЗ) можна прийняти t_зах = t_М.С.З.=0,5с. тоді маємо:

(с);

Тепер розраховуємо найменший переріз провідників:

(мм²);

Порівняємо попередньо обрані перерізи кабелів з мінімально допустимим перерізом:

1) (мм²) ≥ S_мін = 29,5(мм²);

2) (мм²) ≥ S_мін = 29,5(мм²);

3) (мм²) ≥ S_мін = 29,5(мм²);

4) (мм²) ≥ S_мін = 29,5(мм²);

5) (мм²) ≥ S_мін = 29,5(мм²);

6) (мм²) ≥ S_мін = 29,5(мм²);

7) (мм²) ≥ S_мін = 29,5(мм²);

8) (мм²) ≥ S_мін = 29,5(мм²);

9) (мм²) ≥ S_мін = 29,5(мм²);

Після того як ми переконалися, що умова виконується для кабелів усієї мережі, можемо остаточно вибрати марки кабелів для всіх ділянок мережі:

1) Для ділянки від ГПП до трансформатору ТП1 кабель марки ААШв – 6 (3×35);

2) Для ділянки від ГПП до трансформатору ТП2 кабель марки ААШв – 6 (3×35);

3) Для ділянки від ГПП до трансформатору ТП3 кабель марки ААШв – 6 (3×50);

4) Для ділянки від ГПП до трансформатору ТП4 кабель марки ААШв – 6 (3×120);

5) Для ділянки від ГПП до трансформатору ТП5 кабель марки ААШв – 6 (3×50);

6) Для ділянки від ГПП до трансформатору ТП6 кабель марки ААШв – 6 (3×120);

7) Для ділянки від ГПП до трансформатору ТП7 кабель марки ААШв – 6 (3×185);

8) Для ділянки, що живить ЕД кабель марки ААШв – 6 (3×50);

9) Для ділянки, що живить КУ кабель марки ААШв – 6 (3×50);

 

Вибір електричних апаратів в електричній мережі напругою 6-10 кВ

Умови вибору і перевірки електричних апаратів.

Вибір ЕА напругою понад 1 кВ здійснюються за такими умовами:

1) міцності ізоляції для роботи в тривалому режимі та при короткочасних перенапругах

де U_ном.е.а і U_ном.м – номінальна напруга ЕА і номінальна напруга мережі (установки), в якій застосовується ЕА відповідно;

2) допустимого нагрівання струмами в тривалому режимі

де І_ном.е.а і І_ф – номінальний струм ЕА і струм форсованого режиму (максимальний робочий струм) відповідно;

3) відповідності навколишньому середовищу (нормальне, пожежонебезпечне, вибухонебезпечне та ін.), виду установки (зовнішня, внутрішня), її конструктивному виконанню (стаціонарна, висувна) та ін.;

4) параметрів основної функціональної характеристики: для комутаційних апаратів це струм вимикання (вмикання) при КЗ (комутаційна здатність), для ЕА захисту – номінальний струм плавкої вставки запобіжника чи уставка розчеплювача автомата, для трансформаторів струму – це опір навантаження вторинного ланцюга.

Перевірку ЕА здійснюють за їх стійкістю та працездатністю при наскрізних струмах КЗ. Повинні виконуватися умови, зазначені в пунктах 5) та 6);

5) струм електродинамічної стійкості

де і_у – розрахунковий ударний струм;

6) допустимий струм термічної стійкості І²_т за допустимий час термічної стійкості t_т

 

де І_к і t – розрахункові параметри струму КЗ і дійсного часу вимикання КЗ.

Умови вибору за пунктами 1) – 3) однакові для всіх ЕА. Особливості вибору за пунктом 4) і перевірки за пунктами 5) та 6) різних ЕА наводяться нижче.

 

Вимикач.

Вимикач вибирають для нормального і максимального режимів роботи і перевіряють в табличній формі.:

Виконуємо вибір вимикача високої напруги, який буде встановлено на ГПП, в табличній формі:

 

Таблиця 3.1. Розрахункові і каталожні дані високовольтного вимикача.

Таблиця 3.1.

Умови вибору	Розрахункові дані	Каталожні дані
Вимикач Типу ВВ/TEL – 10 – 12,5/630 – У2 – 41
За номінальною напругою	Uном.м = 6, кВ	Uном.в. = 10, кВ
За номінальним струмом	Iф = Крез·Інорм = 1,4·(96,2+154) = 350, А	Iном.в.= 630, А
Вид установки, відповідність навколишньому середовищу	Установлюється в приміщенні з нормальним середовищем	У2
За здатністю вимикання	I''к1(0) = 3.5, кА	, кА
За динамічною стійкістю	, кА	, кА
За термічною стійкістю	Вк = 7.5, кА^2с	, кА

 

Отже для установки на ГПП обираємо ВВ вимикач типу: ВВ/TEL – 10 – 12,5/630 – У2 – 41.

 

Для можливості вмикання і вимикання струмів навантаження, а також для можливості вводу ділянки мережі у ремонт, на цехових ТП встановлюємо вимикачі навантаження. А для захисту цехових ТП – запобіжники. Отже на цехових ТП встановлюємо вимикачі навантаження із запобіжниками. Вибір яких наведено нижче.

 

Вимикачі навантаження.

Вимикачі навантаження вибирають за пунктами 1) – 3) і перевіряють на стійкість при наскрізних струмах КЗ за пунктами 5) та 6), а вибір комутаційної здатності за пунктом 4) полягає у виконанні умов

 

де І_{ном.вимик} і І_{ном.вмик} – номінальні струми вимикання і вмикання відповідно.

Номінальний струм вимикання звичайно не перевищує номінального струму вимикача навантаження.

 

Вибір вимикача будемо проводити у табличній формі:

Умови вибору	Розрахункові дані	Каталожні дані
Вимикач Типу ВНРп-10/400-10У1
За номінальною напругою	Uном.м = 6, кВ	Uном.в. = 10, кВ
За номінальним струмом	Iф = 350, А	Iном.в.= 400, А
Вид установки, відповідність навколишньому середовищу	Установлюється на відкритому повітрі, з помірним кліматом	У1
За здатністю вимикання
За динамічною стійкістю	, кА	, кА
За термічною стійкістю	Вк = 7.5, кА^2с	, кА

 

Так як струм у форсованому режимі в жодному цеху не перевищує струму I_ном.в.= 400, А, обираємо вимикачі навантаження типу ВНРп-10/400-10У1 для встановлення на всіх цехових ТП.

 

Запобіжники.

Запобіжник має струмообмежувальну дію (величина струму КЗ не досягає максимальної очікуваної розрахункової величини), тому на стійкість до наскрізних струмів КЗ за пунктами 5) та 6) перевіряти його непотрібно, але згідно з пунктом 4) перевіряється умова

 

де І_{ном.вимик} – номінальний струм вимикання при нормованих умовах роботи;

І_п(t) – значення періодичної складової струму КЗ для часу t.

Як апарат захисту запобіжник повинен бути вибраний з урахуванням його захисної характеристики. Таким чином, номінальний струм плавкої вставки І_{ном.вст} при захисті трансформаторів вибирають не тільки з урахуванням форсованого режиму, але й перехідних процесів вмикання трансформатора

,

а номінальний струм патрона:

Якщо зазначені вище умови виконуються і запобіжник здатний вимкнути найменший можливий аварійний струм даного ланцюга, то ланцюг захищений.

Виконаємо розрахунок запобіжників для встановлення із вимикачами навантаження на цехових ТП. Вибір також будемо виконувати у табличній формі:

Для ТП1:

Умови вибору	Розрахункові дані	Каталожні дані
Запобіжник Типу ПКТ 101-10-100-12,5 У1
За номінальною напругою	Uном.м = 6, кВ	Uном.в. = 10, кВ
За номінальним струмом	Iф = 135, А ,А	Iном.вст.= 100, А
Вид установки, відповідність навколишньому середовищу	Установлюється на відкритому повітрі, з помірним кліматом	У1
За здатністю вимикання	, кА	, кА

 

Для ТП1 обираємо запобіжники типу ПКТ 101-10-100-12,5 У1.

Так як навантаження цехів №1 і №2 однакові, то і запобіжники для цих цехів будуть одного типу. Отже на ТП2 також встановлюємо запобіжники типу ПКТ 101-10-100-12,5 У1.