7. ВЫБОР СХЕМЫ СЕТЕЙ ДО 1 КВ, СВЯЗЫВАЮЩИХ ТП
10.2 Расчёт секционного выключателя
Расчет МТЗ ведется в следующей последовательности.
Ток срабатывания:
отс сз ,
сз р
в
k k
I I
k
= (10.1)
где kотс – коэффициент отстройки реле;
kсз – коэффициент, учитывающий самозапуск электродвигателей;
kв – коэффициент возврата реле.
Ток срабатывания защиты можно принять:
4 ,
сз н
I = I (10.2)
где Iн – номинальный рабочий ток.
Номинальный рабочий ток определяется:
3 ,
н ном
ном
I S
= U
(10.3)
где Sном – суммарная номинальная мощность, подключенных к секции трансформаторов.
Uном – номинальное напряжение, кВ.
Определяется коэффициент чувствительности защиты при двухфазном коротком замыкании в минимальном режиме работы
(2)
min 1,5,
ч cз
k I
= I (10.4)
где Imin(2) – минимальный ток при двухфазном КЗ, А, определяемый по формуле:
(2) (3)
min
3 ,
2 КЗ
I = I (10.5)
где IКЗ(3) – трехфазный ток короткого замыкания, кА, (определен в разделе 8 дипломного проекта).
По (10.3) номинальный ток равен:
𝐼н = 1000 ∙ 2 + 1250
√3 ⋅ 10 = 187,639 А.
Ток срабатывания защиты определяем по (10.2):
𝐼сз = 4 ⋅ 187,639 = 750,555 А.
Минимальный ток при двухфазном КЗ по (10.5):
𝐼𝑚𝑖𝑛(2) =√3
2 ∙ 5,706 ∙ 103 = 4941,541 А.
Определяется коэффициент чувствительности защиты по (10.4):
𝑘ч = 4941,541
750,555 = 6,584 ≥ 1,5.
Условие выполняется, МТЗ будет успешно срабатывать.
Для обеспечения селективной работы МТЗ принимаем выдержку времени защиты отходящих линий равной tсз л = 0,6 с. Выдержка времени МТЗ на секционном выключателе должна быть на ступень больше выдержки времени защиты отходящих линий.
𝑡𝑐з = 𝑡𝑐зл + 𝛥𝑡 = 0,6 + 0,3 = 0,9 с.
Время действия АВР выбирается по условиям:
1) по условию отстройки от времени срабатывания защит, в зоне действия которых КЗ могут вызвать снижение напряжения
. 1 ,
ср АВР
t + t t (10.6)
где t1 – наибольшее время срабатывания защит присоединений, отходящих от шин, с.
t – ступень селективности, 𝛥𝑡 = 0,3 с.
2) по условию согласования с другими видами устройств противоаварийной автоматики.
Принимаем время срабатывания АВР по (10.6) равным:
𝑡ср.АВР = 0,9 + 0,3 = 1,2 с.
Опишем работу схемы защиты. Релейная защита и автоматика секционного выключателя осуществляется блоком А, который осуществляет функцию «токовой отсечки», действующей некоторое время после включения секционного выключателя Q3 (BB/TEL-10-12,5/630У2) и «МТЗ» с выдержкой времени. Блок А также производит АВР выключателя и контролирует положение разъединителей QS1,QS2 (РВЗ 10-630У3) и выключателя Q3.
В схеме имеется возможность ручного управления выключателем Q3 с помощью переключателя SA1 и кнопок SB1,SB2.
Контроль неисправностей питания осуществляется с помощь сигнальной лампы SB3. При отключенном выключателе и отсутствии неисправностей во вторичных цепях горят сигнальные лампы HL2 и HL4.
Для контроля температуры служит термостат SK1.
Коротко опишем работу схемы защиты.
При отключении одного из рабочих вводов (выключатель Q1 или Q2) срабатывает промежуточное реле KL2 и KL4. Реле KL4 своим контактом KL4 включает блок релейной защиты А. Реле KL2 подает сигнал на блок управления выключателем AF3 и выключатель включается. При включении Q3 гаснет сигнальная лампа HL2 и загорается HL1. Если включение выключателя произошло на короткое замыкание, то блок А функцией
«токовой отсечки» отключит выключатель без выдержки времени и запретит его повторное включение. Если КЗ произошло через некоторое время после включения выключателя, то блок А функцией «МТЗ» отключит выключатель через промежуточное реле KL2 с выдержкой времени.
11 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ, УЧЕТ И ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Электрические измерения в сети электроснабжения предприятия необходимы для учета потребляемой электроэнергии, определение величин характеризующих режимы работы оборудования, качества получаемой энергии, состояния изоляции в сетях с изолированной нейтралью и для других целей.
В системе электроснабжения промышленного предприятия следует измерять текущие значения величин тока, напряжения, мощности, характеризующие режим работы системы, ее элементов, так же необходим учет потребляемой и вырабатываемой электроэнергии.
Установка амперметра производится в цепях, в которых необходим контроль тока (ввод РП, трансформаторы, отходящие линии, перемычки между секциями сборных шин, конденсаторные установки, некоторые электроприемники). При равномерной нагрузке обычно ток измеряется только в одной фазе. При неравномерной, измерения производятся в каждой фазе раздельно. Амперметры подключаются через измерительные трансформаторы тока (ТПЛ, ТНШЛ).
Измерение напряжения производится на каждой секции сборных шин РП и ТП. В трехфазных электроустановках обычно производится измерение одного междуфазного напряжения. В сетях с изолированной нейтралью вольтметры используются также для контроля изоляции. Для этой цели могут применяться три вольтметра, включаемые на фазные напряжения через измерительный трансформатор типа ЗНОЛ, присоединенный к секции РП. На ТП напряжение измеряется только на стороне низшего напряжения.
На предприятии различают расчетный (коммерческий) и технический (контрольный) учет электроэнергии.
Перечень измерительных приборов и места их установки указаны в таблице 11.1.
Таблица 11.1. Контрольно-измерительные приборы и места их установки
Цепь Перечень приборов
Кабельная линия 10 кВ, питающая РП завода
Амперметр, расчетный счетчик активной и реактивной энергии
Кабельная линия 10 кВ, питающая ТП цеха
Амперметр, расчетный счетчик активной и реактивной энергии
Продолжение таблицы 11.1
На заводе используются следующие типы контрольно-измерительных приборов: амперметр Э8032М1, вольтметр Э8030М1, счетчик активной и реактивной энергии ГРАН-ЭЛЕКТРО СС-301.
На двух питающих вводах устанавливаются расчетные счетчики электроэнергии. Счетчик реактивной мощности осуществляет прием-отдачу, счетчик активной только прием. На отходящих линиях и шинах 0,4 кВ счетчик активной и реактивной энергии осуществляюе только прием. Для определения совмещенной нагрузки в часы максимума энергосистемы установлены специальные суммирующие устройства – сумматоры. С помощью автоматизированной системы учета электроэнергии на заводе выполняются следующие функции: проводится контроль максимальной совмещенной нагрузки предприятия, вырабатываются предупредительные сигналы при появлении тенденции к превышению заявленного максимума нагрузки, выдаются команды на отключение потребителей регуляторов при необходимости снижения мощности предприятия, измеряется расход электроэнергии по каждому вводу, по каждой отходящей линии, на шинах 0,4 кВ каждой ТП, суммируется потребляемая энергия нарастающим итогом, а также по установленным временным зонам, определяется расход электроэнергии за смену, сутки, расчетный период и т.д.
Для измерения и учета электроэнергии принято устройство сбора и передачи данных (УСПД) – это микропроцессорное устройство (контролер), используемое на промежуточном уровне АСКУЭ и предназначенное для запроса и приема данных измерения и учета с нижнего уровня АСКУЭ (от группы счетчиков) по цифровым интерфейсам, накопление и/или обработка полученных данных, передачи их в канал связи на верхний уровень АСКУЭ, а также обратной передачи в счетчики с верхнего уровня АСКУЭ служебных и/или иных данных.
На рисунке 11.1 изображена принципиальная схема автоматизации учета энергии на электротехническом заводе.
Цепь Перечень приборов
Сборные шины 10 кВ Вольтметр для измерения междуфазного напряжения, три вольтметра для измерения фазного напряжения
Трансформатор цеховой подстанции
Амперметр в каждой фазе, счетчик активной и реактивной энергии
Сборные шины 0,4/0,23 кВ
Вольтметр для измерения междуфазного напряжения, счетчик активной и реактивной энергии
Секционный выключатель Амперметр
Рисунок 11.1 – Принципиальная схема автоматизации учета энергии на электротехническом заводе.
В процессе проектирования принимаются технические решения, обеспечивающие рациональное электропотребление как отдельных технологических установок, так и промышленного объекта в целом.
Экономия электроэнергии на проектируемом заводе достигается с помощью следующих мероприятий:
- рациональное построение СЭС и правильный выбор оборудования (цеховые трансформаторные подстанции комплектуются трансформаторами ТМГ33 и ТМГ33, в которых снижен уровень потерь холостого хода и короткого замыкания, что позволяет существенно уменьшить затраты в процессе эксплуатации оборудования);
- применение энергоэффективных технологий и оборудования, что позволяет выпускать продукцию с меньшими значениями удельных расходов электроэнергии (освещение выполнено лампами ДРИ, применение нового оборудования);
- снижение величины потерь и уменьшение потребляемой мощности путем компенсации реактивной мощности, на предприятии устанавливаются автоматизированные конденсаторные установки (расчет компенсации и выбор БНК осуществлялся в четвертом пункте проекта);
-наличие связей между трансформаторными подстанциями на стороне 0,4 кВ позволяет создавать экономически целесообразные режимы работы при снижении нагрузок, отключением части трансформаторов; число часов работы трансформаторов определяет величину потерь и для экономии электроэнергии при малых загрузках трансформаторы отключаются.
- использование на предприятии системы АСКУЭ позволяет осуществлять планирование мероприятий по экономии электроэнергии.
АСКУЭ позволяет составлять электрический баланс, который является основой для анализа состояния электрохозяйства, выявления резервов экономии энергоресурсов и установления норм расхода электроэнергии на единицу продукции.
12 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ