Проектирование системы электроснабжения промышленного предприятия

 

Найдем ток к.з. в  точке К–3 по формуле (9.47):

 

 (9.65)

 

Найдем ударный коэффициент по формуле (9.50):

 

 (9.66)

 

Найдем ударный ток к.з. в точке  К–3 по формуле (9.49):

 

 (9.67)

 

Определим мощность к.з. в точке К–3 по формуле (9.13):

 

 (9.68)

 

Результирующие сопротивления в точке К-4:

 

 (9.69)

 

Найдем базисный ток  для точи К–4 по формуле (9.48):

 

 (9.70)

 

Найдем ток к.з. в  точке К–4 по формуле (9.47):

 

 (9.71)

 

Найдем ударный коэффициент по формуле (9.50):

 

 (9.72)

 

Найдем ударный ток к.з. в точке  К–4 по формуле (9.49):

 

 (9.73)

 

Определим мощность к.з. в точке К–4 по формуле (9.13):

 

 (9.74)

 

Результирующие сопротивления в точке К–5:

 

 (9.75)

 

Найдем базисный ток  для точи К–5 по формуле (9.48):

 

 (9.76)

 

Найдем ток к.з. в  точке К–5 по формуле (9.47):

 

 (9.77)

 

Найдем ударный коэффициент  по формуле (9.50):

 

 (9.78)

 

Найдем ударный ток к.з. в точке  К–5 по формуле (9.49):

 

 (9.79)

 

Определим мощность к.з. в точке К–5 по формуле (9.13):

 

 (9.80)

 

Аналогичные расчеты  проводим для точек К–6 – К–40. Полученные значения токов, мощностей и погрешность расчета приведем в таблице 9.1.

 

Таблица 9.1 – Результаты расчета токов короткого замыкания

Точка к.з.	В именованных  единицах			В относительных  единицах
	, кА	, кА	, МВ·А	, кА	, кА	, МВ·А
1	2	3	4	5	6	7	8
К–1	2,46	3,42	134,41	2,45	2,46	124,75	0
К–2	4,46	5,56	47,78	3,38	7,46	47,35	1
К–3	3,01	4,89	55,41	2,76	4,15	51,42	0
К–4	24,51	58,37	19,75	24,26	58,38	19,34	0,05
К–5	0,75	1,62	0,9	0,74	1,31	0,7	0
К–6	11,4	14,3	8,3	11,4	14,7	8,1	0
К–7	13,4	19,3	10,3	14,9	21,3	10,3	0
К–8	2,35	4,45	138,66	2,29	3,51	116,66	0
К–9	4,57	8,34	55,16	3,18	6,53	68,12	0
К–10	3,87	5,78	50,33	2,91	5,05	57,33	0
К–11	25,1	66,56	18,85	26,15	58,57	13,81	0,005
К–12	0,99	1,34	0,6	0,86	1,21	0,6	0
К–13	11,8	14,5	7,8	16,7	15,1	7,4	0
К–14	14,8	23,7	10,3	16,9	21,3	10,3	0
К–15	24,38	5,56	41,2	2,38	4,58	37,2	0
К–16	26,9	47,9	17,57	25,8	57,1	13,3	0
К–17	7,8	12,31	4,96	7,2	10,1	4,96	0
К–18	12,9	25,7	8,35	11,8	15,6	8,67	0
К–19	11,3	13,4	8,5	12,27	17,4	8,49	0,31
К–20	18,7	25,1	10,2	14,7	21,05	17,2	0

Окончание таблицы 9.1

1	2	3	4	5	6	7	8
К–21	2,41	4,68	39,2	2,57	4,17	38,8	0
К–22	18,9	54,5	19,67	25,3	57,6	11,8	0
К–23	6,7	16,4	4,96	7,2	10,1	4,96	0
К–24	15,4	17,6	8,85	12,8	18,1	8,86	0
К–25	12,3	17,4	8,9	13,2	17,4	8,49	0,24
К–26	14,7	21,1	10,2	12,6	20,15	16,8	0
К–27	2,37	4,49	41,02	2,37	4,48	31,2	0
К–28	24,9	54,8	17,3	24,9	58	13,5	0
К-29	13,6	21,4	11,97	15,9	22,8	17,44	0,06
К-30	11,9	19,4	8,9	12,8	18,2	8,9	0,08
К-31	13,9	25,9	16,4	14,8	22,9	16,3	0
К-32	2,34	4,56	34,78	2,53	4,69	35,86	0
К-33	21,9	48,9	18,3	31,9	47,1	15,34	0
К-34	14,7	26,7	14,87	13,9	15,8	13,97	0,54
К-35	11,4	13,6	7,4	20,8	16,4	9,6	0,04
К-36	11,9	19,9	15,7	13,9	23,9	14,7	0

 

Таблица 9.1 показывает, что значения, полученные при использовании именованных и относительных единиц, различаются не более чем на 5%, что является верным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ ГПП

 

Заземляющим устройством называют совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Заземляющий проводник - металлический проводник, соединяющий заземляемые части электроустановок с заземлителем. Заземлитель – металлический проводник, находящийся в непосредственном соприкосновении с землей. Заземляющие устройства должны обеспечить защиту электроустановок и их эксплуатационные режимы работы, и безопасность людей [2].

Расчет заземляющих  устройств сводится к расчету  заземлителя, так как заземляющие  проводники чаще всего принимаются по условиям механической прочности и устойчивости к коррозии. Примем заземлитель по контуру (рисунок 10.1).

Сопротивление заземляющего устройства состоит из переходного сопротивления растеканию тока в почву с заземлителей и сопротивления заземляющих проводников между контуром из заземлителей и заземляемой частью установки. По ПУЭ устанавливается допустимое сопротивление заземляющего устройства , если заземляющее устройство является общим для нескольких электроустановок, то расчетным сопротивлением заземляющего устройства является наименьшее из требуемых. В установках напряжением выше 1000 В с большими токами замыкания на землю должно быть не более 0,5 Ом в любое время года, поэтому принимаем в нашем случае Ом. Сопротивление естественного заземлителя, в качестве которого используются металлические конструкции подземной части зданий, принято равным  Ом. [2, 3]

Рассчитаем необходимое сопротивление искусственного заземлителя с учетом использования естественного заземлителя, включенного параллельно по формуле:

 

 (10.1)

 

Подставим известные  значения в (10.1):

 Ом. (10.2)

 

Определяется  расчетное удельное сопротивление  грунта с учетом повышающих коэффициентов, учитывающих высыхание грунта летом и промерзание его зимой. Расчетное удельное сопротивление твердого суглинка принимается равным 100 Ом·м. Повышающий коэффициент для второй климатической зоны, в которой находится предприятие принимается равным 4 для горизонтальных электродов при глубине заложения 0,7м и 1,77 для вертикальных стержневых электродов длиной l = 5…8 м при глубине заложения их вершины 0,7…0,9 м.

 

 (10.3)

 

В качестве вертикальных электродов примем стальной уголок шириной b = 70 мм. Определим эквивалентный диаметр уголка:

 

 (10.4)

 

Сопротивление растеканию одного вертикального электрода длиной l = 3 м при погружении ниже уровня земли на 0,8 м равно:

 

 (10.5)

 

где t = 2,3 – расстояние от центра заземлителя до поверхности земли, м.

 

 Ом. (10.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим примерное число вертикальных заземлителей n, учитывая что расстояние между вертикальными электродами а = 3 м, при этом коэффициент использования К_и.е принимаем равным 0,6:

 

 (10.7)

 

Подставим известные  величины из (10.6) в (10.7):

 

 (10.8)

 

Найдем сопротивление растеканию горизонтальных электродов – полос 40 4 мм , приваренных к верхним концам уголков. Коэффициент использования К_и.г полосы в контуре при числе уголков 100 шт. и отношения а/l = 1 принимается равным 0,19 [2].

 

 (10.9)

 

где l = 290 – длина горизонтального заземлителя, м; = 0,08 – ширина горизонтального заземлителя, м; = 0,75 - расстояние от центра заземлителя до поверхности земли, м.

Подставим значения в (10.9):

 

 Ом. (10.10)

 

Необходимое сопротивление вертикальных электродов с учетом проводимости горизонтальных соединительных электродов:

 (10.11)

 

Подставим найденные  величины в (10.11):

 

 Ом. (10.12)

 

Уточним число  вертикальных электродов, учитывая коэффициент  использования К_и.в, принятый по [2] при и а/l = 1 равным 0,39:

 

 (10.13)

 

Подставим значения в (10.13):

 

 (10.14)

 

Окончательно принимаем 119 вертикальных стержней, при этом сопротивление растеканию несколько меньше расчетного. Дополнительно к контуру на территории ГПП устраивается сетка из продольных полос, расположенных на расстоянии 0,7 – 1 м от оборудования, с поперечными связями через каждые 5м. Дополнительно для выравнивания потенциалов у входов и въездов, а также по краям контура прокладываются углубленные полосы. Эти неучтенные горизонтальные электроды уменьшают общее сопротивление заземления; проводимость их идет в запас.

 

 

 

11 ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ГРОЗОВЫХ И КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

 

11.1 Выбор ограничителей перенапряжений

 

Ограничитель перенапряжения (ОПН) выбирается по номинальному напряжению сети. Для РУ оно составляет U_н = 10 кВ. Следовательно, выбираем ОПН-КР/TEL, который предназначен для защиты электрооборудования от коммутационных и грозовых перенапряжений в сетях напряжением 6 – 10 кВ переменного тока частоты 48 – 62 Гц с изолированной или резонансно заземленной нейтралью. Применяется для внутренней установки в условиях умеренного и холодного климата при температуре окружающего воздуха от – 60 ⁰С до +45 ⁰С на высоте не более 1000 м над уровнем моря (УХЛ2 по ГОСТ 15150).

По стойкости к механическим воздействующим факторам ОПН – КР/TEL соответствует группе условий эксплуатации М6, ГОСТ 17516.1. Значение тока взрывобезопасности 5 кА.

 

 

11.2 Молниезащита ГПП

 

Одним из важных условий бесперебойной работы подстанций является обеспечение надежной грозозащиты  зданий, сооружений и электрооборудования. Защита подстанций от прямых ударов молнии осуществляется стержневыми молниеотводами. При разработке системы молниезащиты для конкретных подстанций следует пользоваться следующими рекомендациями ПУЭ [2].

Здания ЗРУ  и закрытых подстанций следует защищать от прямых ударов молнии в районах  с числом грозовых часов в году более 20. При наличии железобетонной кровли и непрерывной электрической связи отдельных ее элементов защита выполняется заземлением ее арматуры. Защиту зданий закрытых РУ и ПС, крыша которых не имеет металлических или железобетонных покрытий с непрерывной электрической связью отдельных ее элементов, следует выполнять стержневыми молниеотводами, либо укладкой молниеприемной сетки непосредственно на крыше зданий.

 (11.1)

где = 20 – ширина ГПП, м; = 50 – длина ГПП, м; = 15 – наибольшая высота ГПП, м.

Подставим значения в (11.1):

 

 (11.2)

 

Так как здания подстанций относятся к первой категории  по устройству молниезащиты, то они  подлежат обязательной молниезащите; зона защиты должна обладать степенью надежности 99,5 % и выше (зона защиты типа А).

Расчет молниезащиты зданий и сооружений заключается  в определении границ зоны защиты молниеотводов, которая представляет собой пространство, защищаемое от прямых ударов молнии.  Зона защиты двойного стержневого молниеотвода характеризуется высотой зоны защиты посередине между молниеотводами , шириной совместной зоны защиты на уровне земли , шириной горизонтального сечения совместной зоны защиты на высоте защищаемого сооружения от уровня земли .