Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Возобновляемые источники энергии. Учебно-методическое пособие
.pdf
5. ВЫБОР ЗАЩИТНЫХ И КОММУТАЦИОННЫХ
АППАРАТОВ РУ-0,4 КВ
Электрический аппарат – это электротехническое устройство,
предназначенное для управления электрическим током.
В настоящее время электротехническая промышленность выпускает
огромное количество электрических аппаратов с разнообразным набором функций и технических характеристик.
Электрические аппараты, применяемые в силовых цепях систем
электроснабжения 0,4 кВ, можно разделить по функциональному назначению на категории (см. рисунок).
Категории основных аппаратов силовой цепи 0,4 кВ
При проектировании системы электроснабжения автономного поселка в настоящей работе рассмотрены следующие виды аппаратов.
21
Низковольтный воздушный автоматический выключатель –
это защитно-коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического отключения электрических цепей при КЗ или ненормальных режимах (перегрузках, исчезновении или снижении напряжения), а также
для нечастого включения и отключения токов нагрузки.
Предохранитель с плавкой вставкой – электрический аппарат,
предназначенный для отключения защищаемой цепи размыканием или
разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение.
Рубильник – простейший электрический коммутационный аппа-
рат с ручным приводом и металлическими ножевыми контактами, входящими в неподвижные пружинящие контакты (гнезда), применяемый
в электротехнических цепях для включения/отключения нагрузки.
Наиболее часто рубильники применяются в паре с предохранителями
для обеспечения защиты цепи от токов короткого замыкания и перегрузки.
Контактор – коммутационный электромагнитный аппарат, предна-
значенный для частых дистанционных включений и выключений силовых электрических цепей в нормальном режиме работы.
Конструктивно узлы электрической сети выполняются в виде комплектного оборудования. Электрические аппараты и сборные шины образуют схему главных соединений этого оборудования.
Компоновка распределительного устройства электрическими аппаратами может варьироваться в
зависимости от технологических и экономических условий проекта. К примеру, функция защиты участка сети
может быть реализована с помощью предохранителей или автоматических выключателей. Каждый из этих аппаратов имеет свои достоинства
и недостатки, в частности:
предохранители дешевле автоматических выключателей, что поз-
воляет сократить капитальные затраты на проект в условиях ограниченных средств и низких требований к надежности электроснабжения;
автоматические выключатели сочетают в себе функции защит-
ного и коммутационного аппарата, однако количество циклов включения/отключения у них значительно ниже, чем у рубильников, применяемых в паре с предохранителями;
автоматический выключатель является аппаратом многоразового
использования, что дает возможность восстановить электроснабжение
22
участка сети сразу после устранения причины КЗ, в отличие от предо-
р
р
I
I
хранителя, который необходимо заменить после разрушения плавкой
вставки в момент аварии и так далее.
В настоящей работе предлагается выполнить вариант компоновки
РУ-0,4 кВ электрическими аппаратами в соответствии со списком, приведенным в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Компоновка РУ-0,4 кВ
Вид присоединения РУ Набор аппаратов
Вводные 1. Автоматический выключатель
2. Контактор
Отходящие к ЭП 1. Предохранитель
2. Рубильник
3. Контактор
Отходящие к УКРМ 1. Автоматический выключатель
Секционное 1. Автоматический выключатель
После выбора аппаратов по указанным условиям производится их
проверка на термическое и динамическое воздействие токов КЗ, а также
проверка чувствительности и селективности аппаратов, выполняющих
защитные функции. Методика проведения такой проверки приведена
в разделе 7.
Условия выбора защитных аппаратов приведены в виде математических выражений в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Условия выбора защитных аппаратов
1. Условия выбора автоматического выключателя
– расчетный ток, протекающий через аппарат в нор-
мальном режиме работы
ном.ав
1,1...1,3k
зап
I
– номинальный ток аппарата
ном.ав
– ток уставки теплового расцепителя или защиты от
тр.ав
– коэффициент запаса
II
kI I
зап р тр.ав
UU
ном ном.ав
перегрузки, у автоматического выключателя с электронным расцепителем
23
Окончание табл. 5.2
р
I
U
– номинальное напряжение в узле установки аппа-
ном
рата
U
– номинальное напряжение автоматического вы-
ном.ав
ключателя
2. Условия выбора предохранителя
ном.пр
пв.пр
предохранителя
– номинальный ток плавкой вставки
II
kI I
зап р пв.пр
UU
ном ном.пр
– номинальный ток предохранителя
I
ном.пр
3. Условия выбора рубильника
kI I
зап р ном.рб
UU
ном ном.рб
– номинальный ток рубильника
I
ном.рб
– номинальное напряжение рубильника
U
ном.рб
4. Условия выбора контактора
kI I
зап р ном.конт
UU
ном ном.конт
I
– номинальный ток контактора
ном.конт
U
– номинальное напряжение контактора
ном.конт
Таблица 5.3
Защитный
I
н.а
аппарат
, А
Марка
аппарата
Номер присоединения
Ввод ВЭУ1
……….
Ввод ВЭУn
Ввод ДЭГ
Ввод КРМ1
……….
Ввод КРМn
Отх. Л1
……….
Отх. Лn
Pр,
кВт
Qр,
квар
Sр,
кВА
Iр, А kIр,
А
Коммутацион-
ный аппарат
(рубильник)
I
Марка
, А
н.а
аппарата
Коммутацион-
ный аппарат
(контактор)
Марка
I
, А
н.а
аппарата
Результаты расчета всех присоединений РУ для удобства могут быть
сведены в табл. 5.3.
24
6. ВЫБОР ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 0,4 КВ
Одним из основных элементов системы электроснабжения являются
линии электропередачи (ЛЭП). Для передачи электроэнергии на большие расстояния наиболее часто используются два типа ЛЭП: кабельные
линии электропередачи, воздушные линии электропередачи.
Кабельные линии
Кабельная линия электропередачи (КЛ) состоит из одного или нескольких кабелей и кабельной арматуры для соединения кабелей и для
присоединения
делительных устройств. Кабели прокладываются на открытом воздухе,
а также внутри помещений, в земле и воде.
Основные достоинства и недостатки применения кабельных линий
для электроснабжения потребителей приведены в табл. 6.1.
кабелей к электрическим аппаратам или шинам распре-
Таблица 6.1
Преимущества Недостатки
Охранная зона кабельной линии – 1 м
от кабеля в обе стороны, независимо
от класса напряжения
Широкая область применения, возможность выбора способа прокладки,
в зависимости от местных условий
(в земле, на опорах, в тоннелях, блоках, лотках, каналах, галереях, коллекторах и др.)
Смещения и просадки грунта могут
привести к повреждению кабельной
линии
Более сложный, в сравнении с воздушными линиями, поиск и устранение поврежденного участка. Для
устранения повреждения необходимо проведение земляных работ,
наличие специализированного оборудования для поиска места повреждения, проверки изоляции линии,
а также оборудование для монтажа соединительных муфт
25
Окончание табл. 6.1
Преимущества Недостатки
Возможность оперативного подключения электроснабжения временных объектов
Защита от плохих погодных условий,
грозовых перенапряжений
Безопасность при эксплуатации, что
позволяет прокладывать линии электропередачи в населенных пунктах,
местах интенсивного движения транспорта, а также в других местах, где
строительство ВЛ затруднено или невозможно
Отсутствие доступа к линии посторонним лицам
Вероятность механических повреждений в результате проведения несогласованных земляных работ
вблизи кабельной трассы
Воздушные линии
Воздушная линия электропередачи (ВЛ) – устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам с защитной изолирующей оболочкой или неизолированным проводам, находящимся на открытом воздухе и прикрепленным с помощью
траверс (кронштейнов), изоляторов и линейной арматуры к опорам или
другим инженерным сооружениям (мостам, путепроводам).
Основные достоинства и
недостатки применения воздушных линий электропередачи для электроснабжения потребителей приведены в табл. 6.2.
Преимущества Недостатки
Меньшие капитальные затраты,
в сравнении с кабельными линиями.
Несмотря на необходимость установки опор ЛЭП, применение воздушных линий значительно дешевле, чем
прокладка КЛ в земле
Таблица 6.2
Большая площадь охранной зоны:
в зависимости от класса напряжения
от 10 до 55 м с обеих сторон от крайних проводов ВЛ
26
Окончание табл. 6.2
р
Преимущества Недостатки
Простота поиска и устранения повреждений. Выявление повреждений воздушных линий возможно в ходе визуального осмотра
Простота дополнительных подключений электропотребителей
Высокая вероятность возникновения
грозовых перенапряжений при ударе
молнии
Повреждение линий из-за неблагоприятных погодных условий: в результате схлестывания проводов, обрыва провода вследствие падения деревьев, а также из-за обледенения
проводов
Возможность повреждения при выполнении работ со спецтехникой
вблизи линии
Возможность поражения электрическим током в случае приближения
людей к поврежденному участку ВЛ,
к проводу, лежащему на земле (действие шагового напряжения)
Применение воздушных линий предпочтительно в сравнении с кабельными, так как они дешевле, проще в ремонте и эксплуатации. В сетях среднего и низкого напряжения этот тип ЛЭП наиболее часто применяется для электроснабжения объектов сельской местности и частного сектора.
Условия выбора сечений ЛЭП
В сетях до 1000 В выбор сечения
линий электропередач ведется по
следующим условиям.
По условию соответствия расчетного тока в линии ее длительно
допустимому току.
Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается длительно допустимая температура нагрева, называется допустимым током по нагреву
. Величина его зависит как от марки про-
I
дд
водникового материала, так и от условий прокладки и температуры
окружающей среды.
Выбор сечения проводника по нагреву длительным током нагрузки
I
сводится к сравнению расчетного тока
с допустимым табличным
значением.
27
По допустимой величине отклонения напряжения.
р
I
р
I
I
р
р
p
р
L
Большое значение в распределительных сетях низкого напряжения
(ниже 1000 В) и среднего напряжения (от 3 до 35 кВ) имеет величина
потерь напряжения от центра питания (ЦП) потребителя. Суммарные
потери напряжения во всех элементах определяют величину отклонения
напряжения от номинального значения. Эта величина не должна превышать пределов, установленных
ГОСТ 32144–2013.
Проверка данных условий производится на основе математических
выражений, приведенных в табл. 6.3.
Результаты расчета ВЛ для удобства могут быть сведены в табл. 6.4.
Таблица 6.3
1. По допустимому току нагрева проводов рабочими токами
– рабочий ток в линии
I
дд
– длительно допустимый ток линии
дд
2. По величине отклонения напряжения у потребителя
0,9
UU
_ н
i
UU U U
_ ЦП л1 л
ii
PR Q X
р _ лр_ л
U
л
RrLX xL
ii i i
i
л 0 лл 0 л
iiii ii
...
2
10
U
н
,
,%
– фактическое напряжение на конце
U
i
i-й линии (%)
U
– номинальное напряжение сети (%)
н
– напряжение на шинах источника пита-
U
ЦП
ния (%)
U
– потеря напряжения на участке от
л1
ВЭУ до РУ (%)
U
– потеря напряжения в i-й линии на
лi
участке от РУ до потребителя (%)
– активная и реактивная мощности,
,
PQ
_ р _
ii
протекающие по i-й линии (кВт, квар)
,
RX
– активное и реактивное сопротивле-
лл
ii
ние i-й линии (Ом)
,
rx
– удельные сопротивления i-й линии
00
ii
(Ом)
– длина i-й линии (определяется по трассе
лi
ЛЭП на плане поселка, исходя из его масштаба)
28
ΔU, %
ΣΔU, %
Л2i
, А ΔU, %
Таблица 6.4
дд
, А I
p
ΔU
Л1
ванный
диапазон
Регулиро-
ΣΔU, %
Л2i
ΔU
Л1
X, Ом I
R,
Ом
L, м
,
0
x
Ом/м
,
0
r
Ом/м
ΔU, % Марка ВДТ
0
x
0
29
Расчет потерь напряжения
Суммарные потери напряжения
……
Участок ΔU
ВЭУ-РУ + Л1
ВЭУ-РУ + Лn
Суммарные потери напряжения после мероприятий
……
Участок ΔU
ВЭУ-РУ + Л1
ВЭУ-РУ + Лn
Замена сечения линии от РУ до ЭП Установка ВДТ трансформатора
Суммарные потери напряжения и мероприятия по их снижению
, кВт Марка ВЛ
р
Новая марка ВЛ r
Номер
, кВт Q
р
P
присоединения
Л1
ВЭУ-РУ
Лn
……
29
Л1
Лn
ВЭУ-РУ
……
Участок ΣΔU, %
1. В случае несоответствия сечения рассматриваемой линии пер-
вому условию:
выбрать ВЛ ЛЭП с большей площадью сечения, операция повто-
ряется вплоть до момента выбора подходящего сечения;
если сечения подходящей площади нет среди представленных ма-
рок ЛЭП, то пропускная способность участка может быть повышена за
счет установки двухцепной линии. Реализация этого мероприятия позволит разделить мощность между двумя параллельными линиями одинакового сечения.
В случае несоответствия сечения рассматриваемой линии вто-
2.
рому условию:
выбрать ВЛ ЛЭП с большей площадью сечения, но не более чем
на две ступени в стандартном ряду сечений рассматриваемой марки
ЛЭП;
если первое мероприятие по снижению потерь напряжения не
дает необходимого эффекта, то установливают вольтодобавочные
трансформаторы в начале линии;
в случае если установка вольтодобавочных трансформаторов не
позволяет достичь допустимого уровня потерь напряжения, то последним вариантом мероприятий является сокращение расстояния до потребителя за счет оптимального расположения РУ-0,4.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]