Выбор комплектного распределительного устройства для распределительной подстанции

Введение

Дисциплина «Электроснабжение» является одной из комплекса дисциплин «Электроэнергетика». Контрольная работа служит для освоения вопросов внутреннего электроснабжения промышленного предприятия напряжением 10 (6) кВ.

В работе необходимо произвести ряд расчетов для участка схемы, относящихся к четвертому уровню электроснабжения: одному из распределительных пунктов (распределительной подстанции) - РП, к которой присоединены по радиальной схеме несколько приемников электроэнергии: высоковольтных электродвигателей и цеховых подстанций. Необходимо ознакомиться с принципиальной схемой РП, схемой заполнения и планировкой, определить расчетную электрическую нагрузку РП, выбрать сечение питающих кабелей и кабелей отходящих линий, выбрать параметры элементов РП: ток сборных шин, высоковольтные выключатели, трансформаторы тока и напряжения, конденсаторные установки, трансформаторы собственных нужд. Разработаны десять вариантов задания, выдаваемых преподавателем. Итогом работы студента должна быть схема заполнения РП с полной информацией по всем позициям таблицы и необходимыми расчетами.

1. Схема электроснабжения электроприёмников напряжением 6- 10кВ

Электродвигатели насосов, компрессоров и потребительских подстанций могут получать питание от распределительных подстанций (РП), выполненных на базе комплектных распределительных устройствах (КРУ) напряжением 6 или 10 кВ по радиальной или магистральной схеме. КРУ предназначены для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока промышленной частоты. КРУ состоит из набора типовых шкафов в металлической оболочке, поставляемых блоками из не-

скольких шкафов со всей аппаратурой и всеми соединениями главных и вспомогательных цепей. В шкафах могут устанавливаться высоковольтные выключатели различных типов, выключатели нагрузки, разъединители, предохранители, трансформаторы напряжения, трансформатора тока, трансформаторы собственных нужд, ограничители перенапряжений, конденсаторы для компенсации реактивной мощности. Вышеперечисленное оборудование относится к элементам главной цепи. В состав КРУ входят также сборные шины, шинные перемычки, кабельные вводы, заземляющие разъединители сборных шин. Питание КРУ в рассматриваемом случае, как правило, осуществляется по кабельной линии 6-10 кВ, отходящие линии также выполняются кабелями. Принципиально КРУ могут выпускаться наружной или внутренней установки, стационарного или выкатного типа. В методических указаниях в качестве основы приняты КРУ выкатного типа внутренней установки серии К-63, рекомендуемые к установке на промышленных предприятиях. Для коммутации и защиты линий используются вакуумные выключатели, применяемые в новых разработках КРУ и используемые для модернизации старых серий. Как правило, распределительные подстанции выполняются с двумя вводами и с одиночной секционированной системой шин. Схема распределительной подстанции для питания электродвигателей приведена на рисунке 1.

В контрольной работе предполагается применение КРУ серии К-63. Сокращенная сетка схем первичных соединений приведена в приложении В. Схема заполнения распределительного устройства, план РП и варианты заданий для выполнения контрольной работы приведены на рисунках 2, 3 и в таблице 1. Порядок расчета электрических нагрузок для выбора тока сборных шин представлен в разделе 3, тока отходящих линий, выбора сечения кабельных линий в разделе 4, выбора основных элементов КРУ в разделе 5. Итоги расчетов представляются в схеме заполнения РП.

Рис. 1 Принципиальная схема РП 10(6) кВ с камерами К-63: ОЛ – отходящая линия; СВ – секционный выключатель;

СР – секционный разъединитель; К – конденсаторы.

Примечание. I сш, II сш – первая, вторая секции шин соответственно.

Рис. 2 Схема заполнения РП 6(10) кВ с камерами К-63

Таблица 1 – Исходные данные электроприемников РП по вариантам задания

Назначение отходящей линии (ОЛ)	Номер отходящей кабельной линии (ОЛ) по варианту
1.Синхронные двигатели мощностью РномД, кВт
				1,5		2,5			3,7
			1,5		2,6		4,8		4,8
	1,5			2,6				3,7		1,5
	4,8	1,5			4,8
2. Однотрансформаторные подстанции с трансформаторами мощностью, кВА
				3,7		3,7	1,5
	2,6		2,6					4,8
			3,7			1,6				3,7
		2,6			3,7
3. Двухтрансформаторные подстанции с трансформаторами мощностью, кВА
	3,7							2,6		2,6
			4,8		1,5			1,5	2,6
		3,7		4,8			2,6		1,5
		4,8				4,8	3,7			4,8

Таблица 2 – Данные по токам КЗ на шинах РП

Расчетные данные	Величины по вариантам
Iпо, кВ	7,8	7,6	7,2	6,8	6,2	6,0	6,4	7,0	6,5	7,7
iуд, кА	19,8	19,3	18,3	17,3	15,7	15,2	16,2	17,8	16,5	19,5
Вк, кА2 с	46,6	40,4	41,4	41,6	45,1	39,5	42,0	41,5	44,1	45,2

Напряжение сети принять 10 КВ.

Рис. 3 План двухрядного расположения РП 10(6) кВ с камерами К-63

Выбор комплектного распределительного устройства для распределительной подстанции

Для выбора серии и параметров комплектного распределительного устройства выбору подлежат:

• номинальное напряжение камер;

• номинальный ток сборных шин РУ;

• место установки (внутри помещения, на открытом воздухе);

• исполнение и серия камер (выбираются в зависимости от значений номинального тока на шинах РП и присоединениях, от числа присоединений и сложности схемы первичных соединений камер, места установки);

• расположение камер (однорядное, двухрядное);

• условия технического обслуживания камер (одностороннее или двухстороннее);

• принципиальная схема, схема заполнения;

• план расположения камер с указанием основных размеров;

• типы и параметры основного оборудования камер.

В распределительном устройстве обязательно предусматриваются следующие присоединения:

• ввод;

• отходящие линии;

• секционирование в РУ с секционированной системой шин;

• трансформатор напряжения (не менее одного на секцию шин);

• заземляющий нож сборных шин (один на секцию шин).

При необходимости предусматриваются:

• трансформатор собственных нужд;

• разрядники или ограничители перенапряжений, конденсаторы для снижения перенапряжений;

• шинные мосты между двумя рядами шин (при двухрядном расположении камер);

• кабельные блоки для ввода силовых кабелей;

• кабельные лотки для подводки к ряду КРУ контрольных кабелей и т. д.

В некоторых сериях КРУ предусматриваются камеры с конденсаторными батареями, предназначенными для компенсации реактивной мощности. Их установка обосновывается расчетами по компенсации реактивной мощности.

Варианты выполнения различных присоединений распределительного устройства рассмотрены ниже.

Ввод выполняется шинным или кабельным, с помощью одной камеры или блока камер. В блок камер могут входить камеры с трансформатором напряжения, трансформатором собственных нужд. Выключатели ввода рекомендуется подключать ближе к центру сборных шин с целью более равномерного распределения электрической энергии.

Отходящие линиитакже могут выполняться с кабельным или шинным выводом в виде одной камеры или блока камер. При необходимости применения автоматического повторного включения или автоматического включения резерва на наиболее ответственных линиях после выключателя может быть установлен трансформатор напряжения.

Секционирование осуществляет связь между секциями сборных шин и может быть выполнено для ячеек КРУс разъемными контактами и высоковольтным выключателем (камеры выкатного исполнения) в виде двух камер: камеры с выключателем и камеры с разъемными контактами.

При двухрядном расположении распределительного устройства:

• для схемы с разъединителями возможна установка разъединителей в камере или на шинном мосту;

• для схемы с выключателем и разъединителями (разъемными контактами) возможны три варианта реализации схемы:

1. Присоединения первой секции шин располагаются в одном ряду, второй - в другом параллельном ряду, секционные камеры с боковыми выводами шин располагаются рядом с краю первой (второй) секции РУ, при этом соединение со второй (первой) секцией шин осуществляется шинным мостом. Число камер по рядам получается неравным, что приводит к увеличению площади помещения РУ.

2. Присоединения и первой и второй секций шин располагаются в параллельно устанавливаемых рядах, секционные камеры располагаются в середине первого или второго ряда. Для реализации схемы требуется два шинных моста: первый соединяет камеры первой секции шин в разных рядах, второй - камеры второй секции шин. Расположение камер по рядам равномерное.

3. Присоединения первой секции шин располагаются в одном ряду, второй - в другом ряду РУ, секционные камеры с выводом шин вверх располагаются напротив друг друга в разных рядах и соединяются шинным мостом. Расположение камер по рядам равномерное. Пример на рисунке 3.

Трансформаторы собственных нуждподключаются до выключателей ввода, если они служат для питания оперативных цепей, в остальных случаях они могут подключаться к сборным шинам. Трансформаторы мощностью до 40 кВ А устанавливаются в камерах КРУ, с мощностью трансформатора от 40 до 250 кВ А они устанавливаются в отдельно стоящих шкафах.

Трансформаторы напряженияустанавливаются на каждой секции шин, при этом они должны обеспечивать централизованный контроль изоляции в сети 6 - 10 кВ. Схемы первичных соединений камер КРУ различных серий предусматривают возможность подключения трансформаторов напряжения до выключателей ввода и выключателей отходящих линий, если это требуется по условиям релейной защиты и автоматики. Примеры подключения трансформаторов напряжения приведены в таблице В 1.

Кроме рассмотренных присоединений в схеме РУ могут предусматриваться камеры с конденсаторами, разрядниками или ограничителями перенапряжений, камеры собственных нужд и др.

Принципиальная схема и схема заполнения распределительного устройства.На принципиальной схеме распределительного устройства показываются все присоединения, предусмотренные схемой, без учета действительного расположения сборных шин и присоединений. Элементы на схеме располагаются таким образом, чтобы обеспечить большую наглядность и удобство при чтении схемы (рисунок 1).

Схема заполнения РУ является разновидностью принципиальной схемы, в которой учитывается действительное расположение сборных шин и присоединений. Схема заполнения обязательно выполняется при проектировании распределительного устройства и, как правило, оформляется в виде таблицы, в которой дается полная информация о типах и параметрах применяемого электрооборудования. Схема служит основой для выполнения планов распределительного устройства (рисунок 2).

На схеме заполнения для каждой камеры, входящей в состав РУ, указываются:

• номер схемы исполнения главных цепей;

• номер камеры в РУ;

• назначение камеры;

• номинальный ток камеры;

• типы и параметры установленного электрооборудования: разъединителей, высоковольтных выключателей, трансформаторов тока и т. д.;

• марка, сечение и число подходящих кабелей;

• число трансформаторов тока нулевой последовательности;

• номер схемы вспомогательных цепей;

• ток реле максимальной защиты, токовой отсечки и т. д.;

• учет электрической энергии.

Установка камер.Камеры устанавливаются в помещениях, в которых должны быть созданы условия работы, допустимые для камер определенной серии.

При использовании камер с односторонним обслуживанием камеры устанавливаются к стене РУ таким образом, чтобы был предотвращен доступ к задней стороне камер. Расстояние до стены должно быть в пределах 100 ± 50 мм. При использовании камер с двухсторонним обслуживанием расстояние между задней стороной камер и стеной помещения 800 - 1000 мм. Расстояние между фасадами камер при двухрядном расположении – не менее 1800 мм (рисунок 3).