9. Определение токов к.З. В точке к-9 (наиболее удаленный жилой дом).

; ; .

Начальное значение периодической составляющей тока при металлическом к.з.:

кА.

Ток двухфазного к.з.: кА.

Максимальный ударный ток: кА.

Сопротивление петли: мОм.

Ток однофазного к.з.: кА.

Для удобства дальнейшего использования полученных результатов расчета токов к.з. последние рекомендуется представлять в табличной форме. Ее примерный вид представлен в табл. 66.

Таблица 66

Расчет токов коротких замыканий в сети 10 и 0,38 кВ

Элемент сети, точка к.з.	, кА	, кА	, кА	, кА
Шины НН (10,5 кВ) ГПП (на схеме К-0)	10,1	27,77		8,764
Шины 10 кВ ТП-1 (на схеме К-1)	5,183	8,616		4,49
Шины 10 кВ ТП-2 (К-2)	2,54	3,793		2,2
Шины 10 кВ ТП-3 (К-3)	1,966	2,85		1,7
Шины 0,4 кВ ТП-1 (К-4)	21,63/14,3	42,83/20,5		18,735
Шины 0,38 кВ РП-1 (К-5)	9,913	14,23	5,255,69	8,585
Шины 0,38 кВ РП-5 (К-6)	2,675	3,772	1,64	2,316
Шины 0,4 кВ ТП-2 (К-7)	8,98	15,76		7,776
КЛ №1 0,38 кВ ТП-2 (объект № 6, К-8)	7,34	11,21	2,369	6,36
ВЛ №3 0,38 кВ ТП-2 (рис.12, узел 5, К-9)	1,5	2,22	0,845	1,3
…	…	…	…	…

4.9. Выбор высоковольтных выключателей и автоматов

на подстанциях 10/0,4 кВ и предохранителей на РП

4.9.1. Выбор высоковольтных выключателей на стороне низкого напряжения ГПП

Схема соединений ГПП на низком напряжении 10 кВ выполнена с высоковольтными выключателями на ВЛ1. В курсовой работе предлагается произвести выбор высоковольтных выключателей без технико-экономического обоснования. Высоковольтные выключатели (разд. 3.12) выбираются по номинальному току, номинальному напряжению, по типу, роду установки и проверяются по электродинамической и термической устойчивости и отключающей способности в режиме к.з. Технические данные выключателей 10 кВ приведены в табл. 36.

Определим расчетный ток

А, где S_расч берется из табл.61.

Как видно, он много меньше номинального тока всех ВВ, приведенных в табл. 36. Ударный ток, равный 27,77 кА (табл. 66), также меньше допустимого ударного тока всех высоковольтных выключателей табл. 36. Учитывая, что данные о стоимости высоковольтных выключателей в табл. 36 не приведены, выбираем вакуумный выключатель ВВЭ-10-20/630УЗ, который в настоящее время наиболее компактен и удобен в обслуживании.

4.9.2. Выбор автоматов и предохранителей в сети 380 В. Проверка их чувствительности.

На всех КЛ и ВЛ 0,38 кВ, отходящих от ТП-10/0,4 кВ, устанавливаются автоматические выключатели (автоматы, АВ) и предохранители. Они предназначены для отключения линий при аварийных и ненормальных режимах (короткое замыкание, перегрузки, исчезновение или снижение напряжения), а также для нечастых включений и отключений ВЛ и КЛ (от 2 до 6 в час). Порядок их выбора приведен в разд. 3.13. Характеристики выбранных автоматов и предохранителей для фрагмента электрической сети (рис. 13), подлежащих к установке на отходящих от по ТП-1 и ТП-2 линиях 0,38 кВ, приведены в табл. 67.

Таблица 67

Основные расчетные данные линий и автоматов (предохранителей),

устанавливаемых на линиях 0,38 кВ

№ ТП	Sном тр- -ра	№ ВЛ (КЛ)	Sрасч, кВА	Iрасч, А	, кА	, кА	, кА	Тип авто-мата (предохранителя)	Iном, А	Ном. ток теп-лово-го рас-цепи-теля, А	Уставка тока мгнов. срабат. эл.магн. расцеп.,А	Пре-дель-но откл. ток, кА
1	400	1	160	243,1	21,6	8,58	5,25	АВМ15С	1500	1000	1250	35
		2	60,4	91,77	2,675	2,316	1,64	(ПН2-250)	100		(125)	100
		3*
		4*
2	160	1	130	197,5	8,98	6,36	2,37	А3726Б	250	200	2000	−
		2	28,95	44,0	8,98
		3	34,84	52,9	8,98	1,3	0,85	А3716Б	160	80	630	−
3	250	1*
		2*
		3*
		4*

^*) – здесь должны быть приведены парпаметры автоматов и предохранителей, выбранных для защиты электрооборудования цеха № 1.

Автоматы выбираются, исходя из следующих условий.

1. Номинальное напряжение трансформатора должно быть не ниже номинального напряжения сети (выражение 42). Условие выполняется для всех АВ (табл. 67).

2. Номинальный ток автомата и его теплового расцепителя больше расчетного тока. Условие выполняется для всех автоматов (табл. 67).

3. Отключающая способность автоматов  максимальный ток трехфазного к.з. сразу за автоматом, т.е. на шинах 0,4 кВ ТП или РП. Условие выполняется для всех автоматов (табл. 67). Для автоматов серии А37 проверка на отключающую способность не проводится.

Проверка автомата на чувствительность для обеспечения селективной работы осуществляется по следующим условиям.

1. Ток уставки срабатывания теплового расцепителя I_у.т. отстраивается от максимального длительного рабочего тока по выражению (46). Условие выполняется для всех АВ (табл. 67).

2. Электромагнитный расцепитель автомата осуществляет мгновенную максимальную токовую отсечку. Для обеспечения селективной работы отсечки ее ток срабатывания (45):

I_э.у.  (1,25 ÷ 1,35)I_{пуск.дв}.

Если выбирается защита для группы двигателей, то вместо I_{пуск.дв}. принимается пиковый ток (см. выражение (47) разд. 3.13).

Приведем проверку автоматов для КЛ-1 0,38 кВ ТП-2 и КЛ1 0,38 кВ ТП-1. На объекте № 6 установлен АД со следующими параметрами k_и = 0,2; Р_ном.дв.= 30 кВт; cosφ = 0,8; кпд η = 0,91. Номинальный ток двигателя

А.

Пиковый ток

А.

На данной линии установлен автомат марки А3726Б (табл. 42 и 67), его I_э.у = = 2000 ± 400  1,35 · 591,94 А. Таким образом, условие соблюдается.

Для РП-1 и РП-5 (цех № 2), получающих питание по КЛ-1 и КЛ-2 от ТП-1 (рис. 1 и рис. 13) номинальный ток двигателя, установленного в цехе № 2

А.

Пиковый ток А.

На КЛ-1 установлен автомат марки АВМ15С (табл. 40 и табл. 67), его I_э.у.= = 1250 ≥ 1,35 · 417,15 А, т. е. условие (45) соблюдается.

3. Коэффициент чувствительности отсечки электромагнитного расцепителя соблюдается для всех выбранных в табл. 67 автоматов.

4. Коэффициент чувствительности теплового расцепителя для всех автоматов, выбранных в табл. 67 также соблюдается.

Выбор предохранителей выполняется из условий, приведенных в разд. 3.13. Приведем выбор предохранителя в начале кабельной линии КЛ-2. Согласно данных, приведенных в табл. 67, полная мощность проектируемой КЛ-2 S_расч= 60,4 кВА. Расчетный ток нагрузки получасового максимума I_расч = 91,77 А. Для РП-5 цеха № 2, получающего питание по КЛ-2 от РП-1 (рис. 13), номинальный ток двигателя А. Пиковый ток А. Ток плавкой вставки предохранителя должен быть:

− по условию отстройки от расчетного тока I_вс.ном  91,77 А;

− по условию пикового режима (44) I_вс.ном  265,82/2,5 = 106,33 А.

Введенным ограничениям соответствует предохранитель типа ПН-2-250 (предохранитель разборный с наполнителем, табл.39) с номинальным током 250 А и током плавкой вставки на 125 А.

После выбора предохранителя проверяется чувствительность защиты оборудования по минимальному току короткого замыкания (48). Минимальный ток однофазного короткого замыкания в точке К-6 (рис. 13) составляет 1,64 кА (табл. 66), т.е. более чем в 3 раза превышает ток плавкой вставки (48).

4.9.3. Выбор плавких вставок предохранителей для защиты трансформаторов ТП 10/0,4 кВ. Проверка их селективности на ступени 10 и 0,38 кВ

Плавкую вставку предохранителей ПКТ, устанавливаемых на стороне высокого напряжения трансформаторов ТП выбирают по условию отстройки от бросков намагничивающего тока [30]. Для ТП 10/0,4 кВ с трансформаторами мощностью 160 кВА номинальный ток плавкой вставки берется не ниже 20 А, мощностью 400 кВА  50 А [33].

Селективность работы, выбранной плавкой вставки при отключении автоматов на стороне 0,38 кВ считается обеспеченной, когда при к.з. за автоматом последует именно отключение автомата (время срабатывания t_с.з.), и только в случае его отказа со ступенью селективности t произойдет плавление вставки предохранителя. Селективность будет обеспечена, если время плавления вставки t_в  (t_с.з+ t)/К_п, (К_п = 0,9  коэффициент приведения каталожного времени плавления вставки ко времени ее разогрева).

Полное время срабатывания автомата с учетом разброса его характеристик t_с.з = = 0,03 с, ступень селективности принимается равной t = 0,5 с. Тогда

t_в = (0,03 + 0,5)/0,9 = 0,59 с.

Ток трехфазного к.з. за автоматами трансформаторов ТП-1 с номинальной мощностью S_Т1ном =400 кВА составляет величину кА, а за автоматами трансформаторов ТП-2 с S_Т2ном = 160 кВА – кА (табл. 66, 67). Тогда ток на шинах 10,5 кВ при к.з. за автоматом составит для ТП-1 и ТП-2 соответственно

кА = 412 А и кА = 171 А.

По ампер-секундным характеристикам плавких вставок предохранителей ПКТ (рис. 4, [3]) при токе 412 А (ТП-1) время плавления t_в > 0,5 с обеспечивается для плавкой вставки с I_вс.ном = 50 А, при токе 171 А (ТП-2) – I_вс.ном = 20 А.

Таким образом, для трансформаторов ТП-1 селективность защиты будет обеспечена при установке плавкой вставки ПКТ с I_вс.ном = 50 А, (I_расч = 13,0 А), ТП-2 – I_вс.ном = 20 А, (I_расч = 4,79 А). Для защиты трансформаторов ТМ-400/10 ТП-1 выбираем (табл. 38) предохранители ПКТ101-10-10-20-12,5У3, трансформаторов ТМ-160/10 ТП-2 − предохранители ПКТ101-10-2-8-12,5У3. Для них выполняются условия

I_пр.ном  I_{расч (дл.доп.)} ; I_вс.ном  3I_{дл.доп (расч)} ; .

Конкретно

 для ТП-1: 16 А > 13,0 A; 50 А  313,0 = 39,0 А; 8,616 кА < 12,5 кА;

 для ТП-2: 5 А > 4,79 A; 20 А 34,79 =14,37 А; 3,764 кА < 12,5 кА.

Плавкая вставка также должна быть проверена по условию с,

где – допустимое время протекания тока к.з. в трансформаторе по условию термической стойкости, с; – отношение установившегося тока к.з. к номинальному току трансформатора.

В нашем случае для ТП-1

и для ТП-2

.

Тогда для ТП-1 с и для ТП-2 с. Таким образом, выбранные плавкие вставки обеспечивают безопасность трансформаторов при коротких замыканиях.