Проектирование системы электроснабжения для жилого массива (стр. 5 из 16)

Плавкий предохранитель представляет собой однополюсный коммутационный аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей от сверхтоков; действие его основанно на плавлении током металлической вставки небольшого сечения и гашении образовавшейся дуги. Ценными свойствами плавких предохранителей являются:

1. простота устройства и, следовательно, низкая себестоимость;

2. исключительно быстрое отключение цепи при К.З.;

3. способность предохранителей некоторых типов ограничивать ток К.З. [9 ].

Предохранители ПК, заполненные чистым кварцевым паском, применяются на закрытых подстанциях напряжением 6 – 10 кВ малой и средней мощностей и на маломощных ответвлениях на крупных подстанциях. Предохранители ПК являются токоограничивающими, так как при больших токах КЗ отключаются до достижения амплитудного значения тока К.З. [10].

Основные технические характеристики предохранителей сводим в таблицу 1.15.

Таблица 1.15.

Выбор предохранителей (FU)

№ ТП.	№ Предохранит.	Марка предохранителя	Uном., кВ	Uнаиб. раб., кВ	Iрасч., А	Iном., А	Iном. откл, кА
ТП – 1	1.1.; 1.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	35	80	20
ТП – 2	2.1.; 2.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	37	80	20
ТП – 3	3.1.; 3.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	29,5	80	20
ТП – 4	4.1.; 4.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	34,15	80	20
ТП – 5	5.1.; 5.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	26,98	80	20
ТП – 6	6.1.; 6.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	27,14	80	20
ТП – 7	7.1.; 7.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	43,9	80	20
ТП – 8	8.1.; 8.2.	ПКТ 103-10-80-20У3	10	12	37,4	80	20

1.4 ПРОВЕРКА ОБОРУДОВАНИЯ НА ДЕЙСТВИЕ ТОКОВ К.З.

В качестве исходной информации задано установившееся значение 3-х фазного К.З. на шинах 10,5 кВ РП.

I_к.з. = 10 кА.

В рассматриваемой схеме на действие токов К.З. должны быть проверены :

· вакуумные выключатели, выключатели нагрузки, разъеденители;

· кабель (на термическое действие).

1. Условием проверки аппаратов на электродинамическую устойчивость токам К.З. является:

i_уд. £ i_дин. = I_скв.

I_уд. = √2 * К_у. * I_к.з. (1.14.)

где: i_уд. – ударный ток К.З.;

К_у. – ударный коэффициент. К_у. =1,8;

2. Условием проверки на термическую стойкость токам К.З. является :

I_к.з.² * t_пр. < I_{тер. стой.}² * t_{тер. стой.} (1.15.)

где: t_{тер. стой.} – время термической стойкости по справочнику, кА²*с.

I_{тер. стой.} – ток термической стойкости по справочнику, А,

I_к.з. – ток короткого замыкания, I_к.з. = 10 кА,

t_пр - приведённое время действия 3-х фазного К.З., оно определяется временем срабатывания защиты и собственным временем отключения аппарата. t_пр. = t_с.з. + t_откл.,

где: t_с.з. – время действия основной защиты от К.З. (0,02…..0,05 с.)

t_откл. – время отключения выключателя (интервал времени от момента подачи релейной защитой импульса на катушку отключения до полного расхождения контактов), равно = 0,055 с.

t_пр. = 0,02 + 0,055 = 0,075 с

Проверка вакуумных выключателей.

Проверка вакуумных выключателей на электродинамическую устойчивость токам К.З.

I_к.з. = 6 кА

i_уд. = √2 * 1,8 * 10 = 25,45кА

Ток динамической стойкости равен 52 кА для выключателя (амплитудное значение предельного сквозного тока). Следовательно, выбранные ваккумные выключатели обладают динамической стойкостью.

Проверка вакуумных выключателей на термическую устойчивость токам К.З.

I_к.з.² * t_пр. = 102 * 0,075 = 7,5кА

Заводом изготовителем на данный выключатель задан предельный ток термической стойкости 20 кА и допустимое время его действия 3 с.

I_{терм. стой.}² * t_{терм. стой.} = 202 * 3 = 1200 кА

7,5< 1200

Следовательно, выключатель обладает термической стойкостью.

Проверка выбранных аппаратов на подстанциях.

Проверку выбрaнных аппаратов на трансформаторных подстанциях будем производить на примере ТП – 1. Проверка аппаратов на других подстанциях аналогична, результаты проверок занесём в таблицу 1.16. Переходными сопротивлениями контактов аппаратов пренебрегаем, а сопротивление системы и сопротивления кабелей учитываем.

Находим сопротивление системы (X_с).

U_c.

X_с. = (1.16.)

√ 3 * I_к.з.

10

X_с. = = 1,73Ом.

√ 3 * 10

Определим активное и индуктивное сопротивление кабеля линии 1.1.

R_каб. = R_{уд. к.} * L_каб. (1.17.)

R_каб. = 0,329* 0,3 = 0,0987Ом

X_каб. = X_{уд. к.} * L_каб. (1.18.)

X_каб. = 0,083* 0,3 = 0,0249 Ом

Определяем полное сопротивление участка сети.

X_уч. = X_с. + X_каб. (1.19.)

X_уч. = 1,73+ 0,0249 = 1,7549 Ом

Z_уч. = √ R_уч.² + X_уч.² (1.20.)

Z_уч. = √ 0,0987² + 1,7549 ² = 1,7576Ом

Определяем ток К.З. на подстанции № 1.

U_с.

I_{к.з.П/С №1.} = (1.21.)

√ 3 * Z

10

I_{к.з.П/С №1.} = = 3,28кА

√ 3 * 1,7576

Проверяем на электродинамическую устойчивость, определяем ударный ток на подстанции №1.

i_уд. = √2 * 1,8* 3,28= 8,35кА

У всех выбранных aппаратов на ТП – 1 ток динамической стойкости выше расчетного тока, значит все аппараты удовлетворяют требованиям проверки на электродинамическую устойчивость.

Проверяем аппараты ТП - 1 на термическую устойчивость токам К.З.

I_к.з.² * t_пр. = 3,28² * 0,075 = 3,28кА

Заводом изготовителем на выключатель нагрузки задан предельный ток термической стойкости 10 кА и допустимое время его действия 1 с.

I_{терм. стой.}² * t_{терм. стой.} = 10² * 1 = 100 кА

3,28< 100

Следовательно, выключатель нагрузки обладает термической стойкостью.

Заводом изготовителем на разъеденитель задан предельный ток термической стойкости 16 кА и допустимое время его действия 4 с.

I_{терм. стой.}² * t_{терм. стой.} = 10² * 4 = 400 кА

3,28 < 400

Следовательно, разъеденитель обладает термической стойкостью.

Таблица 1.16.

Проверка аппаратов на действие токов К.З.

ТП.	Наимен. аппарата	Тип аппарата	Примечания
ТП – 1	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 1	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 2	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 2	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 3	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 3	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 4	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 4	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 5	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 5	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 6	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 6	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 7	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 7	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки
ТП – 8	Выключ. нагрузки	ВНПу-10/400-10зУ3	Все аппараты удовл. требованиям проверки
ТП – 8	Разъеденитель	РВЗ – 10/400 У3	Уд. треб. проверки

Проверка кабеля на термическую стойкость.

Проверку кабелей на термическую стойкость будем производить на примере линии 1.2., остальные расчеты аналогичны. Результаты проверки занесём в таблицу 1.17.

Для проверки кабеля рассчитывается термически стойкое сечение,

S_{т. стой.}, мм²

S_{т. стой.} = α * I_к.з. * √ t_пр. (1.22.)

Где: α – расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой температуры нагрева жилы кабеля: α = 7 для медных жил, α = 12 для алюминиевых жил;

I_к.з. – установивщийся ток К.З. на ТП-1;

t_пр. – приведённое время срабатывания защиты, t_пр. = 0,075 с.