88113046-proiect-intreprinderi

STAȚII ȘI POSTURI DE TRANSFORMARE

1. Tema de proiect

Să se proiecteze instalaţia de alimentare cu energie electrică a unui întreprinderi având receptoare electrice de joasă tensiune de categoria I,II şi III, ponderea receptoarelor de categoria I fiind de 20%.

Postul de transformare (PT), proprietate a consumatorului amplasat în incinta acestuia va fi alimentat printr-o linie electrică subterană în cablu LEC, dintr-un pnct de alimentatare (PA) având tensiunea nominală kVUN 10= , situat la distanţa L=1,8km şi prevăzut cu un sistem de bare colectoare. Puterea de scurtcircuit, pe barele punctului de alimentare este SSC iar echivalentul energetic al puterii reactive este varWke

Valoarea puterilor electrică activă şi reactivă sunt:varkQ kWP CC ==

1

Alimentarea cu energie electrică al întreprinderilor industriale ___________________________________________________________________________________________________________

Bibliografie:

1. Iordănescu, I. şi Iacobescu, Gh.: Alimentare cu energie electrică a întreprinderilor EDP Buc. 1979.

2. Albert Hermina şi Florea, I: Alimentare cu energie electrică a întreprinderilor industriale vol. I şi II EDP, Buc. 1982.

3. Cristescu, D şi alţii : Centrale şi reţele elctrice EDP, Buc. 1982.4. Comşa ş. a. Proiectarea instalaţii electrice industriale EDP, Buc. 19835. Dimulescu, P şi Sisak, F : Instalaţii şi echipamente electrice EDP, Buc. 19816. Pietrănescu, E Agenda electricianului ET Buc, 1979.7. Costăchescu, T ş.alţii : Instalaţii electrice pentru construcţii.Ghid de proiectare.Ghid de

execuţie, Editura Scrisul Romănesc, Craiova, 1978.8. Cilinghir, V : Alimentarea cu energie electrica a întreprinderilor, Editura Universităţii

“Transilvania”, Braşov ,2000.

Datele de proiectare:

var][800703nQ

][11001205nP

[W/var]0,002n -0,15k

2,2kmL 200MVA S 20kV U 15

1,8kmL 150MVA S 10kV U]15,8[

1,2kmL 110MVA S 6kV U 8

2C

2C

e

SCN

SCN

SCN

kn

kWn

n

n

n

+−=+−=

====>===∈===<

n - fiind numărul curent, al studentului în grupă.

n=13

7kvar39Q 385kW P 1,8kmL 150MVA S 10 CCSC ===== kVUN

2


CUPRINS

I. Piese scrise:1.Tema de proiect …………….…………………………………. ..............................2. Memoriu justificativ………………………..…………………. ..............................3. Breviar de calcul………………………………………………. .............................

a). Calculul bateriei de condensatoare pentru îmbunătăţirea.factorului de putere......b). Alegerea numărului şi puterii transformatoarelor de putere din postul de transformare…………………………………………………. .................c). Stabilirea regimului optim de funcţionarea a transformatoarelor……………….. d). Dimensionarea liniei de alimentare a postului de transformare în regim nominal de funcţionare…………………………………..........................................................e). Dimensionarea căii de curent dintre secundarul transformatorului şi tabloul general…………………………………………………. ............................................f). Calculul curenţilor de scurtcircuit…………………………. .................................g). Verificarea la stabilitatea termică şi dinamică a liniei de alimentare a postului de transformare şi a căii de curent de alimentare a tabloului general……………. .........h). Alegerea aparatelor de comutaţie de medie şi joasă tensiune…. ............…...........i). Alegerea aparatelor de măsurare pe medie şi joasă tensiune. .................................

II. Piese desenate4. Schema electrică unifilară principală a raportului de alimentare.5. Vederi şi secţiuni ale postului de transformare6. Desene explicative cuprinse în text

3


2. Memoriu tehnic justificativ

Lucrarea îşi propune proiectarea instalaţiei de alimentare cu energie electrică a unei întreprinderi industriale. Aceasta proiectare este realizată din punctul de vedere al furnizorului. Acest lucru este pus în evidentă de faptul că nu se cunosc tipurile de consumatori din cadrul întreprinderii, ci numai puterile electrice cerute. Astfel, consumatorul solicită o putere electrică activă de 385kW şi o putere reactivă de 397kvar. Ca date cunoscute sunt introduse şi lungimea liniei de alimentare (1,8km) şi tensiunea nominală a postului de transformare (10kV).

De asemenea se ştie faptul că întreprinderea industrială este situată într-o zonă urbană. Amplasarea ei într-un teritoriu populat are multiple implicaţii socio-economice. Ca influentă socială, toate elementele instalaţiei de alimentare (punct de alimentare , linie electrică de alimentare, post de transformare) trebuie astfel distribuite în spaţiu încât să nu creeze neplăceri locuitorilor. Impactul economic este materializat printr-o interacţiune cu celelalte societăţi economice din vecinătate. Evident, nu ne vom referi la impactul pozitiv, care reprezintă scopul pentru care va fi construită, ci la impactul negativ, care ar produce daune factorilor economici apropiaţi ca aşezare geografică.

Pentru a sublinia şi mai bine motivaţiile acestei proiectări, care au fost redate mai sus, voi prezenta în continuare principalele elemente ale instalaţiei ce alimentează întreprinderea.

Punctul de alimentare PA reprezintă elementul de legătură dintre instalaţia de racordare la sistem şi instalaţia de distribuţie de IT. El reprezintă de fapt o staţie de transformare de la ÎT (înalte tensiune) la MT (medie tensiune). Ţinând cont de valorile de tensiune foarte mari vehiculate în acest punct, este amplasat într-o zonă retrasă, bine izolată, şi bine determinată de furnizor. Alimentarea se face în continuare printr-o linie electrică. Punctul de alimentare dă elasticitate reţelei.

Atât punctul de alimentare cât şi postul de transformare servesc la distribuţia energiei electrice la consumator. Postul de transformare constituie treapta de transformare pentru alimentarea receptoarelor de JT ale consumatorului. Postul de transformare este constituit din tablouri alcătuite la rândul lor din celule. Dimensionarea postului de transformare presupune parcurgerea următoarelor etape:- alegerea locului de amplasare a postului: se ţine cont de faptul că postul de transformare PT aparţine furnizorului şi pentru siguranţa lui se plasează în incinta întreprinderii;- determinarea puterii postului de transformare: se face după o prealabilă compensare a puterii reactive prin introducerea unei baterii de condensatoare;- determinarea numărului de transformatoare din postul de transformare: se face pe baza asigurării continuităţii în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor; trebuie precizat faptul că avem receptoare de categoria I şi II şi se vor alege doua transformatoare;- asigurarea regimului economic de funcţionare în paralel a transformatoarelor: este determinat de minimul pierderilor totale de putere.

Linia electrică serveşte la alimentarea postului de transformare, pe MT. Ţinând cont de faptul că întreprinderea este într-un mediu urban şi pentru a nu perturba activitatea locală se optează pentru o conductă subterană, deci o linie electrică în cablu (LEC). În vederea alegerii şi verificării echipamentelor electrice la stabilitate termică şi dinamică , dimensionarea cablului presupune calculul mai întâi a curenţilor în regim normal de

4


funcţionare, şi apoi a curenţilor în regim de scurtcircuit trifazat. În regim normal de funcţionare, ţinând cont de curentul impus de postul de transformare, se alege secţiunea cablului de MT şi apoi este verificat la condiţiile de încălzire şi de pierdere de tensiune. Calculul curenţilor de scurcircuit se face atât pe MT cit şi pe JT, în zonele cele mai puternic afectate de astfel de defecte. Se va observa astfel ca vom avea pe MT scurtcircuite apropiate de locul de defect, iar pe JT vom avea scurtcircuite îndepărtate. Aceste calcule se vor face ţinând cont de faptul ca pe MT avem o tensiune (10kV), iar pe JT avem o tensiune (0,4kV) .

Revenind la regimul normal de funcţionare, pe JT se va realiza dimensionarea barelor colectoare ţinând cont de curenţii care circula prin bare.

Alt element important îl reprezintă alegerea aparatelor de comutaţie. Acestea au rolul de a deconecta sistemul în caz de scurtcircuit şi supratensiuni. Pe MT se aleg întrerupătoare IUP (cu ulei puţin) şi separatoare STIP care asigura în mod vizibil pentru muncitor întreruperea circuitului. Pe JT se folosesc întrerupătoare automate OROMAX şi separatoare STI cu rol de protecţie a lucratorilor.

În final se aleg aparatele de măsurat care verifică consumul de-a lungul instalaţiei de alimentare. Ţinând cont de faptul ca postul de transformare aparţine furnizorului, toate aceste aparate se vor monta în aval de PT, pe JT. Vom avea nevoie în primul rând de transformatoare de curent şi ampermetre pentru curenţi , voltmetre pentru tensiuni şi contoare de energie activă şi reactivă.

a. Calculul bateriei de condensatoare pentru îmbunătăţirea factorului de putere.

Puterea postului de transformare, şi deci a transformatoarelor componente, este influenţata de tipul consumatorilor care cer o anumita putere activa, respectiv reactiva, ultima dovedindu-se a avea un caracter negativ. Transportul unei puteri reactive importante duce la înrăutăţirea unor indicatori tehnico-economici ai elementelor sistemului şi este însoţit de o serie de consecinţe negative: creşterea pierderilor de putere şi de tensiune, diminuarea capacităţii de transport a reţelei.

Diminuarea puterii reactive, respectiv îmbunătăţirea factorului de putere se face prin introducerea în circuit a unei baterii de condensatoare. După cum se ştie , puterile electrice activa şi reactiva cerute de consumator sunt: Pc =...KW şi Qc=....kvar. PA- punct de alimentare PT – post de transformare TG –tablou general.

Sc2 = Pc2 + Qc2

5


kVA02,553397385QPS 22C

2

C

2C =+=+=

Factorul de putere natural obţinut pe barele consumatorului:

02,1tg7,0553

385

S

Pcos nat

C

Cnat =ϕ⇒===ϕ

Se observa ca factorul de putere natural are o valoare scăzuta.

Furnizorul de energie electrica impune insa un factor de putere normalizat:

426,0tg92.0cos neutralneutral =ϕ⇒=ϕ

Alegerea bateriilor de condensatoare

Pentru a îmbunătăţi factorul de putere natural, utilizatorul va conecta baterii de condensatoare pe barele consumatorului.

Puterea reactivă a bateriei de condensatoare se calculează ca o diferenţa între puterea reactivă ceruta având factorul de putere natural şi puterea reactivă calculată pentru factorul de putere normalizat. Acest lucru se face deoarece bateria de condensatoare compensează de fapt diferenţa dintre cei doi factori de putere:

−==

PCt

Ct

QQQ

PP

Diagrama de puteri a consumatorului arata ca în figura a):

Pe barele consumatorului se montează o instalaţie Qp putere relativă produsă.kVA7,228)426,002,1(385)tgtg(PtgPtgPQQQ neutralnatCneutralCnatCtCP =−=ϕ−ϕ⋅=ϕ⋅−ϕ⋅=−=

CQ - energia electrică reactivă.

Condensatoare vark 20 ,15 Q0 =

Se alege condensator de tipul: CS 0,380-15-3

cu Qo=15 kvar

Un=380V

Numărul de condensatoare pe care trebuie sa le aibă bateria s-au calculat cu următoarea formula :

6


25,1515

7,228

Q

Qn

0

P ===

Se aleg 16 baterii de condensatoare.

neutral,C

Cinb

222batC

2C

0abat

ales

cos926,078,415

385

S

Pcos

kVA78,415)240397(385)QQ(PS

vark2401516QnQ

buc16n

'

C

ϕ>===ϕ

=−+=−+=

=⋅=⋅==

Puterea aparentă recalculată este: Sc’=416 kVA.

7


b. Alegerea numărului şi puterii transformatoarelor de putere din postul de transformare.

Transformatorul reprezintă elementul de bază al postului de transformare fiindcă realizează reducerea nivelului de tensiune la 0,4kV. Transformatoarele de putere uzuale sunt de tipul TTU-NL: transformatoare trifazate în ulei, fără reglaj sau cu reglaj în absenţa tensiunii, cu circulaţia naturală a uleiului şi cu răcirea liberă (naturală) cu aer, de construcţie normală, cu două înfăşurări.

Pentru funcţionarea în paralel a transformatoarelor este necesară îndeplinirea următoarelor condiţii:

- tensiunile primare şi secundare şi deci raporturile de transformare, să fie egale;- tensiunile de scurtcircuit să fie egale;- raportul puterilor nominale să fie mai mic decât 3/1;- să aibă aceeaşi grupă de conexiuni.

=

nnînc

I

I

S

Sk înck - Coeficient de încărcare

unde: S este puterea de încărcare Sn este puterea nominală.

Curba de randament a unui transformator este următoarea:

(0.6-0.7)Sn S

Se alege numărul minim de transformatoare 2n ≥ , se alege 2 transformatoare. Puterea nominală să fie standardizată. Pentru un timp scurt un transformator poate funcţiona şi în supraîncărcare. Supraîncărcarea transformatoarelor:

8


Coeficientul de supraîncărcare: 1S

Sk

T

S ≥=

Durata de supraîncărcare a transformatorului de ulei .

Sarcina de durată anterioare în % din puterea nominală

Durara supraîncărcare pentru o supraăcărcare in %Din puterea nominaă10% 20% 30% 40% 50%h. h. h. min Min

50% 3 1,5 60 30 1575% 2 1,0 30 15 890% 1 0,5 45 8 4

Condiţia de alegere a transformatorului de putere este de: 2

SS

'C

nT ≥

kVA2082

416

2SS

kVA78,415)240397(385)QQ(PS'C

nT

222baterieC

2C

'C

==≥

=−+=−+=

Aleg un transformator cu puterea nominală de 400kV. 130] pag 3.28, Tabelul[4, kVA400SnT =

Coeficientul de încărcare:

52,0400

208

S

2S

nT

'c ===α

Coeficientul de supraîncărcare:

h3t

04,1400

416

S

Sk

f

nT

'c

S

≥

===

unde tf este timpul de funcţionare.Aleg 2 transformatoare de 400kVA de tipul: TTU-NL, cu puterea nominală de

kVA400SnT = .

Cu următoarea caracteristică: ]kV[Un Reglaj

ÎT %Grupă de conexiuni

Pierderi nominale[ ]o

oscU ][I o

o0ÎT JT 0P∆ scP∆

10 0,4 ± 5 DYn5 0,940 6,0 6 2,8

9


În cazul unui transformator randamentul variază cu gradul de încărcare a transformatorului (raportul ST/SnT). Pe de alta parte, un transformator poate fi supraîncărcat pentru perioade scurte de timp.

Curbele de sarcină zilnică arată că puterea absorbită de un consumator nu este uniformă (sunt perioade de timp când încărcarea transformatorului este mai mica decât încărcarea nominala). Asta înseamnă ca uzura izolaţiei este mai mică, deci durata de funcţionare a transformatorului este mai mare. Pentru a aduce durata de funcţionare la durata normata (transformatorul lucrează toata ziua la sarcina nominală), pe anumite durate de timp putem supraîncărca transformatorul. Această supraîncărcare se numeşte suprasarcina admisibila.

10


c. Stabilirea regimului optim de funcţionare a transformatoarelor

O partea din etapa de dimensionarea a postului de transformare o reprezintă asigurarea regimului economic de funcţionare în paralel a transformatoarelor.În postul de transformare nu este totdeauna economic ca toate transformatoarele să funcţioneze în paralel, precum nu este totdeauna indicat să lucreze unul singur, chiar dacă sarcina nu depăşeşte puterea sa nominală. Prin regimul optim de functionare al transformatorului se înţelege regimul în care pierderile de putere activă în transformator şi în calea de alimentare a transformatorului sunt minime.Calea de alimentare este cuprinsă între punctul de alimentare şi transformatorul de putere. Pierderile de putere activă în transformator pot fi scrise în felul următor:

s0

s0

qqq

ppp

+=+=

în care: p0 şi q0 sunt pierderile de putere activă respectiv reactivă corespunzătoare mersului în go la transformatorului; ps şi qs sunt pierderile de putere activă respectiv reactivă datorită sarcinii.

0Fe0 Ppp ∆==

nT2*

O

2*O

2nT

0 Spi3

UG3q ⋅−=

=

11


nT

0

nT

0*0

oo

0

nT

o*0

S

P

S

Pp

100

i

I

Ii

∆==

==

Unde pFe --sunt pierderile în fier; *

0i --curentul relativ de mers în gol;

*0p --pierdere de mers în gol a transformatorului;

nTS --puterea nominală a transformatorului.2

TS IR3p = =3RTα2In2=α2psc dar psc=∆Psc [4,Tabelul 3.28,pag. 130]

nTnT S

S

I

I ==α α -- coeficient de încărcare al transformatorului.

I – curentul de sarcină al transformatorului.

nT

sc

nT

sc*sc

oo

sc

NT

sc*sc

nT

2*sc

2*sc

2sc

22n

2T

2Ts

S

P

S

Pp

100

u

U

Uu

SpuqIX3IX3q

∆==

==

⋅−α=α=α==

Pierderile totale datorită pierderilor proprii ale transformatorelor şi datorită circulaţiei puterii reactive în calea de alimentare vor fi:

( )

( )

( )Sfp

S

Sqkpqkpp

S

S

qkpqkpp

t

2nT

2

ses0e0t

nT

scesc2

oe0t

=

⋅+++=

=α

+α++=

Unde psc sunt pierderi de putere activă la funcţionarea în scurtcircuit; ke—echivalentul energetic al puterii active în reţea datorită circulaţiei puterii reactive consumată de transformator în calea de alimentare.Se fac următoarele notaţii:

nS

kqp

mkqp

2nT

ss

oo

=+=+

2t nSmp += - reprezentarea parabolei care are vârful jos şi concovitatea sus sunt egală.

Pierderile totale în ambele transformatoare sunt egale:

12


( ) ( )2

2nT

2

2se2s02e022

1nT

2

1se1s01e01tS

Sqkpqkp

S

Sqkpqkpp +++++++=

Se face ipoteza că transformatoarele se încarcă cu puterile lor nominale deci încărcarea celor două transformator este acelaşi:

1nT1nT1nT1nT

21

2nT

2

1nT

1

SS

S

SS

SS

S

S

S

S

+=

++==

( ) ( )[ ] ( ) 2

2nT1nT

2

2sc1sce2sc1sc0201e0201t

SS

Sqqkppqqkppp

++++++++=

22

2nT1nT

2nT2

2

2nT1nT

1nT121t S

SS

Sn

SS

Snmmp ⋅

+⋅+

+⋅++=

nnn

mmm

SSS

21

21

nT2nT1nT

====

==

2t

2t

nSmp

S2

nm2p

+=

+=

( )AS,0S∈ - funcţionarea unui transformator va fi optim( )ATA S,SS∈ - iar în această parte cele două transformatoare vor funcţiona optim.

Calculele:kVA400SnT =

p0=∆P0=0,940psc=∆Psc=6

00235,0400

94,0

S

P

S

Pp

02,0100

2

100

i

I

Ii

nT

0

nT

0*0

oo

0

nT

o*0

==∆

==

====

015,0400

6

S

P

S

Pp

06,0100

6

100

u

U

Uu

nT

sc

nT

sc*sc

oo

sc

NT

sc*sc

==∆

==

====

vark237,23400015,006,0Spuq

vark944,740000235,002,0Spiq

22nT

2*SC

2*SCsc

22nT

2*o

2*oo

=⋅−=⋅−=

=⋅−=⋅−=

kW105,55400

10237,23124,0106

S

qkpn

kW925,110944,7124,01094,0qkpm

62

33

2nT

scesc

33oeo

−⋅=⋅⋅+⋅=+

=

=⋅⋅+⋅=+=

ke- echilibru de energie.

13


21

22 2

2

Snmp

Sn

mp

t

t

⋅+=

⋅+=

Punctul de intersecţie A este la valoarea A=263. Deci Sε(0,263) pentru un singur transformator iar în Sε(263,800) pentru 2 transformatoare.

Sn 0 100 200 300 400Pt1 1,925 2,48 4,145 6,92 10,805

S 0 100 200 300 400 500 600 700 800Pt2 3,85 4,127 4,96 6,347 8,29 10,787 13,84 17,447 21,61

0

5

10

15

20

25

0200

400

600

800

S

Pt

d. Dimensionarea liniei de alimentare a postului de transformare în regim nominal de funcţionare.

Dimensionarea unei reţele presupune:a). Dimensionarea izolaţiei electrică al reţelei.b). Alegerea secţiuni conductoarelor.

14


Linia electrică de alimentare asigură distribuirea energiei electrice atât de la furnizor către postul de transformare, pe MT, cât şi spre consumatori, pe JT. Conductele electrice se clasifica în funcţie de alimentarea pe care o deserveşte în:

- coloane: servesc la alimentarea tablourilor de distribuţie- circuite: servesc la alimentarea receptoarelorMaterializarea conductelor electrice poate fi realizată prin: cablu electric, cordon

flexibil, şi conductoare izolate trase prin tuburi de protecţie. Cablul electric se compune din următoarele elemente principale: conductoare izolate, substanţa de umplutură între acestea, manta de etanşare şi învelişurile exterioare. În vederea alegerii şi verificării echipamentelor electrice, conducta se dimensionează în doua regimuri de funcţionare: regim normal şi regim de scurtcircuit. În continuare vom dimensiona cablul în regim normal de funcţionare, urmând ca verificarea la scurtcircuit sa se facă la punctul următor.Toate elementele din stânga transformatorului se calculează la tensiunea n1U V.

Toate elementele din dreapta transformatorului se calculează la tensiunea n2U V.Calculul conductei în regim normal de funcţionare

În primul rând vom stabili modul de pozare a conductei. Ştim că ea poate să fie atât subterană cât şi supraterană. Ţinând cont de faptul ca întreprinderea este situata într-un mediu urban, conducta va fi în cablu. Deci linia electrica va fi în cablu (LEC). De asemenea ea alimentează doua transformatoare, deci va avea două cabluri.

Secţiunea conductoarelor se alege ţinând seama de încărcarea acestora în regim normal de funcţionare. în regim de scurtcircuit ele sunt protejate de aparate care izolează defectul în timp foarte scurt.Secţiunea trebuie aleasă, astfel încât să fie satisfăcute următoarele condiţii: - încălzirea conductoarelor să nu depăşească limitele admise; - pierderile de tensiune să nu depăşească valorile maxim admise, pentru a asigura calitatea energieifurnizate consumatorului;

Criterii de alegere:- tensiunea nominală: MT – 10kV- traseul cablului: e îngropat, tratat împotriva agenţilor chimici

Izolaţia uzuală a conductoarelor este hârtia impregnată cu ulei. În cazul montajului denivelat, această izolaţie prezintă dezavantajul scurgerii uleiului în părţile joase, din care cauză scade nivelul de izolaţie al cablului. Pentru evitarea acestui fenomen s-a recurs la fabricarea cablurilor cu izolaţie de cauciuc sau diverşi compuşi ai acestuia; în prezent pentru izolaţia cablurilor până la 20kV se folosesc şi materiale plastice – policlorura de vinil (PVC) şi polietilena (PE).

Determinarea secţiunea conductorului la încălzire.

a. Condiţia de încălzire:

15


admC II ≤admI - intensitatea maximă admisibilă.

mad321'mad IkkkI =1k - coeficient ce cine cont rezistenţa termică al solului2k - numărul de cabluri pozate în pământ;3k - temperatura solului

AkV

kVA

U

SI

n

nTC 094,23

103

400

3 1

1 =⋅

=⋅

=

1k =1,11 [4,Tabel. 4.39, Pag 306]2k =0,85 [4,Tabel. 4.41, Pag 307]3k =1,05 [4,Tabel. 4.42, Pag 308]

A426,505005,185,013,1IkkkI `mad321

'mad =⋅⋅⋅==

Se alege pentru conductor electrică cablul de MT cu izolaţie de hârtie şi mantă de plumb.

Temperatura mediului ambiant este de C20° .Natura conductorului: AlSecţiunea conductorului rezultă din tabelul 3.13 [4,Tabel. 3.13,Pag 108]

147] Pag 3.38, Tabel[4, km0,142X

145] Pag 3.36, Tabel[4, km,583R

kV10 Ula A50Icu mm10S

0

0

1nadm2

Ω=

Ω=

===

b. Condiţia pierderii de tensiune.

Se pune condiţia că la traversarea de către curentul de calcul să nu producă o pierdere de tensiune mai mare decât cea admisibilă: %U%U adm∆<∆

Pierderile admisibile în reţele de MT 5%Uadm =∆

2nU

XQRP100%U

+⋅=∆

P,Q - puterea vehiculate pe linieR,X - rezistenţa şi reactanţa conductorului linieiAdmitem că factorul de putere pe barele consumatorului rămâne la valoarea

factorului de putere neutral chiar în cazul că sarcina comutatorului se amplifică până la cea corespunzătoare transformatorului.

50242,010100

8,150255,04,37044,6100%U

255,08,1142,0LXX

44,68,158,3LRR

VAr8,150377,0400sinSQ

W4,370926,0400cosSP

6

m0

m0

nT

imbnT

imb

<=⋅

⋅+⋅⋅=∆

=⋅=⋅==⋅=⋅=

=⋅=ϕ==⋅=ϕ=

Ω

Ω

16


În acelaşi timp cu alegerea curentului admisibil se face şi o alegere a cablului. Conductoarele se confecţionează din Cu sau Al, sub formă de fire multiple “funie”. Deoarece Al este mai ieftin decât Cu, se alege un cablu cu conductoare din Al. Izolaţia uzuală a cablurilor este hârtia pe care o alegem şi noi deoarece avem o tensiune de 10 kV. Deoarece cablul este subteran trebuie sa fie rezistent la lovituri. Folosim izolaţie de hârtie. Cum traseul cablului poate fi prin zone corozive folosim protecţia cu manta de plumb.

Cablul pe care l-am ales este de tipul ACYP.

e. Dimensionarea căii de curent dintre secundarul transformatorului şi tabloul general.

17


Alegerea conductelor electrice implică examinarea şi respectarea unui şir de posibilităţi şi condiţii, care se încheie prin determinarea corespunzătoare a secţiunii conductoarelor.

a) Materialul conductelor utilizate în instalaţia electrică de JT pe care o proiectăm este Al. El trebuie să asigure alimentarea receptoarelor de categoria I si II de la consumator.

b) Felul instalaţiei trebuie luat în considerare în corelaţie cu categoriile de încadrare a locului de montare din punct de vedere al caracteristicilor mediului şi al pericolului de incendiu şi explozie. Ţinând cont că instalaţia de JT este în incinta întreprinderii, vom utiliza izolaţii din mase plastice, apreciate ca greu combustibile.

c) Domeniul de utilizare reprezintă un criteriu fundamental pentru alegerea conductelor. Din acest punct de vedere avem conducte pentru transportul energiei electrice către consumatori.

d) Modul de montare se corelează cu punctele de mai sus. Barele vor fi montate capsulat. Modul de montare influenţează într-o măsură hotărâtoare condiţiile de răcire ale conductelor şi prin aceasta alegerea secţiunii, determinând în acelaşi timp tehnologia de execuţie a instalaţiei.

AU

SI

kVU

n

nTn

n

35,5774003

10400

3

4,03

2

2

2

=⋅⋅=

⋅=

=

Ic=577ALa valoarea aşa de mare şi distanţa este mică, se aleg bare dreptunghiulare din

aluminiu neizolate. Aşezarea barelor se face pe lat. Condiţiile care trebuie îndeplinit sunt următoarele:a. Condiţia de încălzire:

adm2n II ≤b. Condiţia de pierderea da tensiune:

%U%U adm∆≤∆Se alege bare de aluminiu 50x5=250 mm2

Pentru aceste bare curentul admisibil este AIadm 645= .Acest curent admI trebuie corectat.

adm3|adm IkI ⋅=3k -ţine cont de modul de aşezare a barelor.

9,03 =k

AI adm 5,5806459,0| =⋅=

Verificare: 15,580577 admc II =≤=

18


f. Calculul curenţilor de scurtcircuit

Prin scurtcircuit se înţelege contactul accidental a doua sau mai multe conductoare aflate sub tensiune. Valoarea curenţilor de scurtcircuit depinde de :- puterea surselor ce alimentează scurtcircuitul;- impedanţa echivalenta a circuitului electric cuprins intre sursa şi locul scurtcircuitului;- timpul scurs de la momentul apariţiei scurtcircuitului;- tipul scurtcircuitului;

Valoarea ridicată a curentului de scurtcircuit provoacă scăderea generală a tensiunii în sistem şi deteriorarea utilajului electric prin efectele sale termice şi electrodinamice. Calculul curenţilor de scurtcircuit este necesar pentru verificarea elementelor componente

19


ale instalaţiilor electrice la stabilitate termică şi dinamică, alegerea şi reglarea instalaţiilor de protecţie.

Pentru calculul curenţilor de scurtcircuit s-a ales metoda directă cea utilizată la instalaţia joasă tensiune. Schema electrică echivalentă a instalaţiei este prezentată în figura de mai jos:

Pentru verificarea conductelor şi echipamentelor electrice la solicitările curenţilor de scurtcircuit, este necesar să se determine curentul de scurtcircuit de şoc soci care produce efectul termic.

În punctul K1 scurtcircuitul este depărtat.

kA66,810103

10150

U3

SII

IU3S

MVA150S

3

6

1n

scpsc

scnsc

sc

=⋅⋅

⋅===

=

=

kA045,2266,828,1I2ki pşocsoc =⋅⋅==

Calculul curentului de scurtcircuit în punctul K2.

2

222

1

2

=′⇒=

λ

λλλ

λ

n

nnn

U

UZZ

Z

U

Z

U

kV10U

kV4,0U

1n

n2

==

20


( ) Ω⋅=⋅

⋅==⋅=

=′ −3

6

2322

21

22

21

2

1

2 10066,110150

104,0

SC

n

n

n

SC

n

n

nsS S

U

U

U

S

U

U

UXX

Ω⋅=

⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅=

⋅=′ −3

2

3

32

n1

n2o

2

n1

n2LL 1031,10

1010

104.08,158,3

U

ULR

U

URR

Ω⋅=

⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅=

⋅= −3

2

3

32

n1

n2o

2

n1

n2L

`L 10408,0

1010

104.08,1142,0

U

ULX

U

UXX

Ω⋅=⋅⋅=⋅=′ −3

2322 1024

400

)104,0(

100

6

100

%

nT

nscT S

UUX

kAZ

UII

XRZ

jXXXX

RR

npsc

TLS

L

405,810475,273

104,0

3

10475,2710468,2531,10

1008,11

1045,6

3

32

332222

3

3

=⋅⋅

⋅===

Ω⋅=⋅+=+=

Ω⋅=′+′+′=

Ω⋅=′=

−Σ

−−ΣΣΣ

−Σ

−Σ

28,128,01111 271,110468,25

1031,1014,3

3

3

=+=+=+=+= −⋅⋅⋅−− −

−

Σ

Σ

eeek jX

R

şoc

π

MVAIUS

AIki

scnsc

pşocşoc

823,510405,8104,033

10214,1510405,8228,12

332

33

=⋅⋅⋅⋅=⋅⋅=

⋅=⋅⋅⋅=⋅=

g. Verificarea la scurtcircuit a căii de alimentare a posturilor de transformare.

21


În cazul scurtcircuitelor elementele instalaţiilor electrice se verifică la: a).Stabilitate termică. b).Stabilitate dinamică.

Caracteristici tehnice ale cablurilor electrice:

Caracteristica termică ale cablului electric de 1,6, 10 kV izolaţie cu hîrtie impregnate şi manta de plumb.Tensiunea nominală al

cablului kV1 6 10

Temperatura maximă admisă în conductor - Regim nominal- Regim în scurt

80160

80160

65140

Numărul conductorului 2,3,4 3 3

Secţiunea nominală, mm2 25÷ 240 25÷ 185 25÷ 185Coeficient de stabilitate termică: -cupru -aluminiu

14590

Caracteristica termică ale cablului electric de 1,6, 10 kV izolaţie şi manta din PVC.Tensiunea nominală al

cablului kV1 6 10


70160

70160

60140

Numărul conductorului 2,3,4 1,3 1,3Secţiunea nominală, mm2 25÷ 240 25÷ 185 25÷ 185Coeficient de stabilitate termică: -cupru -aluminiu

12283

Caracteristica termică ale cablului electric de 20 kV cu izolaţie polietilene nominală şi manta din PVC A2YSY

Tensiunea nominală al cablului kV

20


70150

Numărul conductorului 1Secţiunea nominală ,mm2 50÷ 150Coeficientul de stabilitate termică: -cupru -aluminiu

10470

Valoarea temperatura maximă admisibilă şi a coeficientul de încălzire a conductorului de scurtcircuit.

Tipul şi materialul conductelor Temperatura maximă

Temperatura maximă

Coeficientul C

22


admisibilă lascurtcircuit

admisă în regim normal

Bare de cupru 200 70 165Bare din aluminiu 200 70 90Bare din oţel (fără legătură directă cu aparatele)

400 70 66

Bare din oţel (cu legătură directă cu aparatele)

300 70 60

Verificarea cablurilor .

Condiţia de stabilitate termică este îndeplinită dacă secţiunea cablului verifică relaţia:

C

tIS sc

scmedp≥

Unde cu s-a notat secţiunea cablului în mm2. Iscmedp=Ip=8,66 kA. Durata scurtcircuitului este tsc=tap+td [s]. tap –este timpul de acţionare al protecţiei prin relee; td --timpul de declanşare al întreruptorului automat. td am ales din catalog în funcţie de întreruptor. td=0,065 s la întreruptorul automat IO-10-400.Fiindcă am cablu electric de 10 kV cu izolaţie de hârtie impregnată şi manta de plumb Al, coeficientul de stabilitate termică C=90. tsc=0,5+0,065=0,565 [s]

326,7290

571,066,8 =⋅=⋅≥

C

tIS sc

scmedp mm2

Secţiunea aleasă trebuie să îndeplinească condiţiile şi în regim normal de funcţionare şi în regim de scurtcircuit.Aleg o secţiune de 95 mm2 S=95 mm2. Pentru această secţiune curentul admisibil este de: Icadm=190 A. [4,Tabel 3.13,Pag. 108] La acest curent am rezistenţă şi reactanţă: R0=0,376 X0=0,098 Ssc=150 MVA ,SnT=400 kVA.Cu aceste date noi recalculez scurtcircuitul în punctul K2:.

Verificare barelor de Al.

23


Secţiunea barei de aluminiu este: Sbară=50x5=250 mm2

Ic=577 A Iadm=580,5 A Am ales întreruptorul un întreruptor cu ulei puţin de tipul IUP-M 10-630 cu următoarele caracteristici: UN=10 kV In=630 A td=0,16 s Prupere=200 MVACondiţia care trebuie verificată este:

C

tIS sc

scmedp≥

tsc=td+tap=0,16+0,5=0,66 s C=90

171,7890

66,01066,8250 3 =⋅⋅≥=barăS mm2

h. Alegerea aparatelor de comutaţie de medie şi joasă tensiune.

24


Echipamentul electric al unei instalaţii electrice trebuie astfel ales încât să satisfacă următoarele condiţii:a. parametrii nominali ai echipamentului sa corespunda parametrilor locului în care se instalează;b. să reziste supratensiunilor şi curenţilor de scurtcircuit ce pot să apară în regimurile de avarie;

Curenţii de scurtcircuit solicită elementele echipamentului din punct de vedere dinamic şi termic. Solicitarea termică este determinată de valoarea curentului de scurtcircuit şi de durata acestuia, iar solicitarea dinamică de curentul de scurtcircuit de şoc.

Aparatele de comutaţie şi protecţie care vor fi utilizate sunt separatoarele şi întrerupătoarele.

Întrerupătoarele sunt cel mai important aparat de comutaţie din circuitele primare. Servesc la conectarea şi deconectarea manuală sau automată a circuitelor electrice. Întrerupătoarele de înaltă tensiune utilizate în posturile de transformare sunt:

- în ulei mult IUM.- în ulei puţin IUP, acţionate prin dispozitive manuale DMI, electromagnetice DSI,

cu aer comprimat DPI.- cu ortoejector IO, acţionare prin dispozitivul cu servomotor.- cu aer comprimat - cu hexafulure de sulf- cu sulfaj magnetic- cu vidDispozitivul de acţionare al întrerupătorului pot fi:- cu acţiune unilaterale- cu acţiune bilaterale

Separatoarele sunt aparate de conectare care asigura pentru motive de securitate, în poziţia deschis, o distanta de izolare vizibila în cadrul circuitului electric din care fac parte. Separatoarele permit o separare vizibilă a circuitului faţă de bare, având rolul de a proteja personalul de exploatare; pentru a evita manevrarea în prezenţa sarcinii, separatorul se blochează mecanic sau electric în raport cu întrerupătorul circuitului respectiv. Separatorul ne având dispozitiv de stingere a arcului electric, nu se deschide sub sarcina, deschiderea separatorului trebuie să fie precedată de deconectarea întrerupătorului corespunzător.

25


Se pot face mai multe clasificări ale separatoarelor:1. După locul în care se montează separatoarele pot fi:

- de tip interior (la instalaţia interioare)- de tip exterior (la instalaţia exterioare)

2. După numărul de poli:- monopolare - bipolare- tripolare

3. După modul de deplasare ale contactelor mobile:- separatoare cuţit având un contact fix şi un contact mobil- separatoare rotative având două contacte mobilă- separatoare basculante- separatoare pantograf

4. După absenţa sau prezenţa dispozitivului de legare la pământ există separatoare cu sau fără cuţit de legare la pământ.

Simbol: S-separator, M-monopolar, T- Tripolar, I- Interior, E- Exterior, P- cuţit de legare la pământ.

Transformatoarele de măsurare sunt aparate electromagnetice care transformă valoarea curentului şi tensiunii la valori convenabile pentru alimentarea aparatelor de măsurare de protecţie şi de reglaj 100 sau 110 V respectiv 5 sau 1A.

Transformatoarele de măsurare se clasifică după următoarele criterii:1. În funcţie de parametrul a cărui valoare reduc, există:- transformatoare de curent (TC) a căror înfăşurare primare se conectează în serie

cu circuitul primar, iar bobinajul secundar alimentează releele de curent, ampermetrele, bobinele de curent ale wattmetrelor, contoarelor, fazmetrele etc.

- transformatoare de tensiune (TT) a căror înfăşurari primare se conectează în paralel cu circuitul primar, iar înfăşurarea secundar alimentează releele de tensiune, voltmetrele, bobinele de tensiune ale wattmetrelor, contoarelor, fazmetrele etc.

2. După numărul înfăşurărilor secundare:- cu o singură înfăşurare secundare.- cu două sau mai multe înfăşurare secundare.3. După felul instalaţiei în care se poate monta:- transformatoare de tip interior – simbol I.- transformatoare de tip exterior – simbol E.4.După modul în care se montează:- transformatoare de trecere, simbol T.- transformatoare tip suport, simbol S.

Siguranţe fuzibile sunt destinate protecţiei instalaţiilor electrice împotriva scurtcircuitelor şi suprasarcinilor.

Pot clasifica:- siguranţe fuzibile de tip interior – simbol FI, FIT- siguranţe fuzibile de tip exterior – simbol FE, FET(F-fuzibil, I-interior, E-exterior, T-pentru transformator de tensiune).

26


A. Alegerea întrerupătoarelor de medie tensiune

Se folosim montare în interior.În urma condiţiilor impuse enumerate mai sus, alegem întrerupătorul din seria IUP-M10-630 Întrerupătoare de ulei puţin modernizat. [4, Tabel 3.14, Pag 110]Cu următoarele caracteristici:

Întrerupătoare de ulei puţin modernizat.Tensiunea nominală a întrerupătorului 10kVCurentul nominal 630ACurentul limită termic 30kACurentul limită dinamic 30kAPuterea de rupere în MVA la 10kV tensiuni de serviciu este 200MVA.

Verificare:a. UnUnap ≥

10kV≥ 10kV napU - tensiunea nominală al aparatului.

b. IcInap ≥630A≥ 577A

napI - curentul nominal al aparatului.c. SCr SS ≥

200MVA>150MVArS - puterea de rupere.

d. Stabilitatea limită dinamic:şocld iI ≥

76,5kA>22,045kAldI - curentul limită dinamic.

e. Stabilitatea limită termică:SCmedplt II ≥

30kA>8,66kAltI - curentul limită termică.

B. Alegerea separatoarelor de medie tensiune

S-a ales separator de tip STI-10-800 în montaj interior [4, Tabel 3.19, Pag 113]Separatoare tripolare de tip interior.Cu următoarele caracteristicile:

Tensiunea nominală 10kVCurentul nominal 800 AValoare efectivă a curentului limită termic 20 kAValoarea de vârf a curentului limită dinamic 50 kA

27


Verificare:a. nnap UU ≥

10kV≥ 10kV napU - tensiunea nominală al aparatului.

b. IcInap ≥800A>577A

napI - curentul nominal al aparatului.c. Stabilitatea limită dinamic:

socld iI ≥ 50kA>22,045kA

ldI - curentul limită dinamic.d. Stabilitatea limită termic:

SCmedplt II ≥ 20kA>8,66kA

ltI - curentul limită termic.

C. Alegerea transformatoarelor de curentS-a ales transformatoare de curent de tip CIPS-10-150 150/5/5

[4, Tabel 3.25, Pag 122]Transformator de curent cu izolaţie de protecţie tip suport pentru montaj interior.Cu următoare caracteristică:a. Tensiunea nominală kV10U 1n =

nnap UU ≥10kV≥ 10kV

b. Curentul nominal A150I 1n = IcInap ≥

150A>23,094Ac. Clasa de precizie 0,5/3d. Puterea nominală W30/15P n2 =e. Curentul limită dinamic

şoc1nld iI250I ≥⋅=kAkA 03,532150250045,22 =⋅<

f. Curent limită termic SCmedpn1lt II100I ≥⋅=

AA 333 101515010010035,71

66,01066,8 ⋅=⋅<⋅=⋅⋅

D. Alegerea transformatoarelor de tensiune

S-a ales transformatoarelor de tensiune de tip TIBU-10 [4, Tabel 3.26, Pag 125]Transformator de tensiune bifazat, pentru montaj interior, cu izolaţie din ulei.Cu următoare caracteristică:a). Tensiunea nominală kVUn 121 =

12kV≥ 10kV

28


b). Raportul de transformare 15/0,1 [kV/kV]c). Clasa de precizie 0,5d). Puterea nominală 80VA

E. Separator pentru transformator de măsurare de tensiune.

S-a ales separator de tip STIP-10-630 [4, Tabel 3.19, Pag 113]Separatoare monopolar interior Cu următoarea caracteristică:a). Tensiunea nominală kV10U 1n =

10kV≥ 10kVb). Curentul nominală 630c). Curentului limită termic 15kAd). Curentului limită dinamic 30kA

F. Siguranţă fuzibilă de medie tensiune pentru transformator

SFIT-10 cu FIT-10 [4, Tabel 3.22, Pag 116]Siguranţă fuzibilă de interior pentru transformator de tensiune.Cu următoare caracteristică:- Tensiune nominală 10kV.- Tensiune maximă de serviciu 11,5kV- Putere de rupere trifazată 1000MVA- Curentul maxim de rupere la tensiune nominală 50kA

h. Alegerea aparatelor de joasă tensiune.

29


AI n 094,232 =kVU n 4,02 =

kAIşoc 214,15=

A. Întrerupătoare automate

S-a ales întrerupătoare de tip OROMAX-0,5-1600 [4, Tabel 3.19, Pag. 260]Cu următoare caracteristică:

Tensiunea nominală a întrerupătoarelor automate kV5,0Un =Curent nominal A1600In =Curent de rupere kA50Ir =Curent limită dinamic kA125Ild =Curent limită termic kA55Ilt = la s1tlt =


0,5kV>0,4kV napU - tensiunea nominală al aparatului.

b. n2nap II ≥1600A>577A

napI - curentul nominal al aparatului.c. SCr II ≥

50kA>8,405ArI - curentul de rupere.

d. Stabilitatea limită dinamic:şocld iI ≥

125kA>15,214kAldI - curentul limită dinamic.

e. Stabilitatea limită termică:SCmedplt II ≥

kAkA 035,71

66,066,855 =⋅>

ltI - curentul limită termică.

B. Separatoare

S-a ales separator de tip STI-3-2000 [6, Tabel 5.1.1.1., Pag. 275]Separator tripolar de interior Cu următoare caracteristică:

Tensiunea nominală a separatorului kV3Un =Curentul nominal a separatorului A2000In =Curentul termic kA70It =Curentul dinamic kA175Id =

30



3kV>0,4kV napU - tensiunea nominală al aparatului.

b. n2nap II ≥2000A>577A

napI - curentul nominal al aparatului.c. Stabilitatea limită termică:

SCmedplt II ≥

kAkA 035,71

66,066,870 =⋅>

ltI - curentul limită termică.d. Stabilitatea limită dinamic:

şocld iI ≥175kA>15,214kA

ldI - curentul limită dinamic.

C. Transformatoare de curent pentru joasă tensiune

S-a ales transformatoare de curent de tip CIT-0,5t-1500/5A [4, Tabel 3.25, Pag. 121]Reductor de curent interior de trecere Cu următoare caracteristice:

Tensiune nominală al transformatorului de curent kV5,0Un =Curentul nominal A1500In =Clasa de precizie CP1Puterea nominală VA15Pn =Curentul termic nt I60I ⋅=


0,5kV>0,4kVb. n2nap II ≥

1500A>577Ac. 2n2 PVA15P >=d. Stabilitatea limită termică:

SCmedplt II ≥kA66,81090150060 3 >⋅=⋅

31


i. Alegerea aparatelor de măsurare

Transformatoare de măsură

După mărimea pe care o transportă, transformatoarele de măsură pot fi: transformatoare de măsură curent, transformatoare de măsură de tensiune.- Măsurarea tensiunii:

Pentru măsurarea tensiunii se folosesc voltmetre tip E8 cu caracteristicile:- domeniul de măsurare 0...380V- clasa de precizie 1.5

- Măsurarea curentuluiSe folosesc ampermetre tip E8 cu caracteristicile:

- domeniu de măsurare 0...5A- clasa de precizie 1.5

Separat de ampermetru, se montează şi un transformator de curent cu rol de reductor pentru a măsura curenţii de pe JT, de tip CIS 0,5kV cu raportul de transformare 1000/5. Transformatorul tip CIS 0,5kV este de interior, tip suport şi se execută cu o singură înfăşurare secundara de 5A.

Măsurarea energieiPentru măsurarea energiei electrice se folosesc două tipuri de contoare un tip pentru

energia activă şi celălalt pentru energia reactivă. Vom folosi contoare electrice trifazate tip CA-43B si CR-43B, primul pentru energia activă, al doilea pentru energia reactivă. Caracteristic acestor contoare sunt tensiunea de 380V, curentul de 5A. Pentru a putea măsura şi la curenţi mai mari, are încorporat un transformator de curent cu rol de reductor. Raportul de transformare este de 1000/5. Mai trebuie precizat faptul că acest reductor are două înfăşurări secundare: una pentru măsurare şi a doua pentru protecţie (releu de curent). De asemenea trebuie specificat că scara de precizie a acestui tip de contor este 2

A. Pe partea de medie tensiune

1. Contoare de energie electrică active şi reactive

S-a ales contoare de energie electrică active de tip T-2CA32P 3x100V CP1S-a ales contoare de energie electrică reactive de tip T-2CR32P 3x100V CP1

[6, Tabel 5.3.4, Pag. 362]T-legate prin intermediul reductor de tensiunea 2-reductor de curent montat pe 2 faze CA- contor de energie activeCR- contoare de energie reactive3-reţeaua cu 3 conductor2-două echipament mobilP-de precizieCP1 clasa de precizie unu.

32


2. VoltmetruDomeniul de măsurare 0-6000/100V

3. Ampermetre Domeniul de măsurare 0-150/5A

B. Pe partea de joasă tensiune

1. Contoare de energie electrică active şi reactive.

S-a ales contoare de energie electrică active de tip T-2CA43 380V CP2S-a ales contoare de energie electrică reactive de tip T-2CR43 380V CP2

[6, Tabel 5.3.4, Pag. 362]4-reţeaua cu patru conductoare 3-numărul echipament mobil

2. VoltmetreDomeniul de măsurare 0-400V

3. AmpermetreDomeniul de măsurare 0-1500/5A

4. Comutatoare voltmetre

33

88113046-proiect-intreprinderi

Documents