Projekt wykonawczy

Temat: Projekt wnętrzowej stacji transformatorowej

Autor: Zając Piotr Prowadzący: mgr Zbigniew Ludwikowski

BYDGOSZCZ 2010

C Z Ę Ś Ć O B L I C Z E N I O W A

1. Dane wyjściowe

• napięcie odniesienia U_n = 15 kV

• moc zwarciowa S_z = 180 MVA po stronie sieci 15 kV w stacji WN/SN

• impedancja systemu zasilania x_w =
  = 1,375 Ω

(1,1-współczynnik związany z napięciem Un powyżej 1kV) linie zasilające:

2. Obliczenia zwarciowe

1. linia kablowa z pola NR 24 w rozdzielni SN stacji WN/SN OSOWA GÓRA - ciąg liniowy STRZELEWO

typu 3 x YHAKXS 1x120/50 l = 300 m

R_K1 = 0,325 Ω/km ⋅ 0,3 = 0,0975 Ω

x_K1 = 0,122 Ω/km ⋅ 0,3 = 0,0366 Ω

rezystancja linii zasilających

R_K = 0,0975 Ω

reaktancja linii zasilających

x_K = 0,0366 Ω

2.2. Obliczenia prądów i mocy zwarciowych na szynach rozdzielni SN-15 kV projektowanej abonenckiej stacji transformatorowej dla potrzeb projektowanego budynku produkcyjno-biurowego UTP, Al. Prof. Kaliskiego 7, Bydgoszcz

1) impedancja systemu zasilania

Z = x_w = 1,375 Ω

2) impedancja całkowita układu zasilania

Z =
= 1,4149Ω
= 0,069 stąd k_u = 1,81

3) składowa okresowa początkowa prądu zwarcia

I_p =
= 6,73 kA

4) symetryczny prąd wyłączeniowy przy k_ws = 1

I_ws = I_p = 6,73 kA

(współczynnik uwzględniający zmniejszanie się składowej zgodnej okresowego prądu zwarciowego do chwili rozdzielenia się styków wg PN-74/E-05002-Z1-2)

5) prąd udarowy na szynach projektowanej stacji

i_u =
⋅ 1,81 ⋅ 6,73 = 17,2269 kA

6) prąd zastępczy zwarciowy 1s w miejscu zwarcia (na szynach rozdzielni SN-15 kV)

I_tz(1s) = m
= 1
= 8,6134 kA dla k_c = 0,5 i t_z = 1 s

(m-współczynnik zależny od rodzaju zwarcia wg PN-74/E-05002

kc-współczynnik zależny od zmienności prądu zwarciowego w czasie wg PN-74/E-05002-Z1-5

7) moc zwarciowa na szynach projektowanej rozdzielni SN-15 kV

S_{z 15 kV} =
⋅ U_n ⋅ I_p =
⋅ 15 ⋅ 6,73 = 174,85 MVA

Obliczenia prądów i mocy zwarciowych na szynach rozdzielni nn - 0,4 kV
projektowanej stacji wyposażonej w transformator 630 kVA, 15/0,4 kV

- parametry dla nn - 0,4 kV przy ΔP_obc = 6750 W i u_z = 6%

R_T =
= 0,01741 Ω/faz

X_T =
= 0,01523 Ω/fazę

- parametry dla SN - 15 kV

R_T = 0,01741 ⋅ υ ² = 24,48 Ω/fazę

x_T = 0,01523 ⋅ υ ² = 21,42 Ω/fazę

1) impedancja pętli zwarcia

R = R_K + R_T = 24,58 Ω

X = X _w + X_K + X_T = 22,83 Ω

Z =
= 33,55 Ω stąd k_u = 1,6

2) składowa okresowa początkowa prądu zwarcia

I_{p15 kV} =
= 0,284 kA

3) symetryczny prąd wyłączeniowy przy k_ws = 1

I_{ws 15 kV} = I_{p15 kV} = 0,284 kA

4) prąd udarowy na szynach projektowanej stacji

i_{u15 kV} =
⋅ 1,6 ⋅ 0,284 = 0,643 kA

5) moc zwarciowa na szynach projektowanej stacji

S_{z 0,4kV} =
⋅ U_n ⋅ I_p = 16,705 MVA

6) składowa okresowa początkowa prądu zwarcia na szynach rozdzielnicy 0,4 kV

I_{p0,4 kV} =
24,111 kA

7) symetryczny prąd wyłączeniowy na szynach rozdzielnicy 0,4 kV przy k_ws = 1

I_{ws 0,4 kV} = I_{p0,4 kV} = 23,111 kA

8) prąd udarowy na szynach rozdzielnicy 0,4 kV

i_{u 0,4 kV} =
⋅ 1,6 ⋅ 23,111 = 52,294 kA

9) prąd zastępczy zwarciowy 1s w miejscu zwarcia (na szynach rozdzielni
0,4 kV)

I_tz(1s) = m
= 1
= 11,555 kA dla k_c = 0,5 i t_z = 1 s

3. Sprawdzenie doboru projektowanej rozdzielnicy SN - 15 kV ze względu na
parametry zwarciowe

Moc zwarciowa i prąd zwarciowy spodziewany na szynach SN-15 kV projektowanej stacji

S_z = 174,365 MVA

I_zw = 6,73 kA

I_{tz (1s)} = 3,365 kA

Wyposażenie projektowanej stacji stanowić będzie rozdzielnica typu ROTOBLOK
o prądzie znamionowym  szczytowym wytrzymywanym 31,5 kA oraz prądzie znamionowym krótkotrwałym 1 sek - 12,5 kA

Pozostałe parametry projektowanej rozdzielnicy podano w punkcie 3.3.1. projektu budowlano - wykonawczego stacji.

4. Sprawdzenie doboru projektowanej rozdzielnicy nn za względu na parametry
zwarciowe

S_z-0,4kV = 16,705 MVA

I_zw = 24,111 kA

I_{tz (1s)} = 11,555 kA

Wyposażenie projektowanej stacji stanowić będzie rozdzielnica typu ZWR-3200 o prądzie znamionowym szczytowym do 200 kA i prądzie zwarciowym jednosekundowym 16kA.

Pozostałe parametry projektowanej rozdzielnicy podano w punkcie 3.2. projektu
budowlano - wykonawczego stacji.

5. Sprawdzenie doboru przekładników prądowych

Prąd strony pierwotnej transformatora przy obciążeniu 630 - 42 A

Dobrano przekładniki prądowe typu IMZ 24 legal., dla których:

• najwyższe napięcie robocze - 24 kV

• przekładnia - 30/5 A

• moc znamionowa - 10 VA

• klasa - 0,5

• współczynnik przeciążenia prądowego - FS5

• maksymalny prąd cieplny przekł. 1s - I_th = 9 kA

Maksymalny prąd cieplny przekładnika jest większy niż prąd 1s w miejscu
zasilania.

Obciążenie uzwojenia wtórnego przekładnika.

W obwodzie pomiarowym zastosowane będą przewody miedziane o przekroju
2,5 mm² w obwodach prądowych, o przekroju 1,5 mm² - w obwodach
napięciowych.

Moc tracona w przewodach łączących:

P_cu = 0,160 x [42 /(30/5)]² = 7,84 W

gdzie: 0,160 Ω przy 2l = 35 m i s = 4,0 mm²

Obciążenie zewnętrznego obwodu wtórnego przekładnika przy prądzie znamionowym

S₁ = (2 x 0,05) x 42 / 30 = 0,14 VA

(0,05 współczynnik dla mierników elektronicznych wg PN-EN 60044)

Obciążenie na zaciskach S₂ = 1,0 VA

Moc całkowita:

S_obc ≈ P_Cu + S₁ + S₂ = 7,84 + 0,14 + 1,0 ≈ 8.98 < 10 VA

Spełniony jest również warunek (wg PN-EN 60044)

0,25 S_n ≤ S_obc ≤ 1,00 S_n

6. Sprawdzenie doboru przekładników napięciowych

Dobrano przekładniki napięciowe typu UMZ 24-1, legal.

• Maksymalne dopuszczalne napięcie pracy - 24 kV

• przekładnia - 15:
  / 0,1:
  kV

• moc znamionowa - 10 VA

• klasa - 0,5

Obciążenie uzwojenia wtórnego przekładnika

Obciążenie uzwojenia wtórnego przekładnika

S_c = 2 x S_L + S_RCON

S_c = 2 x 0,9 + 2,30 = 4,10 VA < 10 VA

Spełniony jest również warunek (wg PN-EN 60044)

0,25 S_n ≤ S_c ≤ 1,00 S_n

7. Obliczenia parametrów instalacji uziemiającej stacji - wymagania według
PN-E-05115:2002

Dane wyjściowe według Warunków przyłączenia do sieci elektroenergetycznej
OD/RR/43516/2008/559/AB z dnia 07.08.2008r.

Prąd jednofazowego zwarcia doziemnego - I_F = 30A
i przyjęty czas trwania doziemienia t_F = 0,3s

Sieć SN-15 kV jest skompensowana.

7.1. Minimalne wymiary instalacji uziemiającej stacji ze względu na korozję i narażenia
mechaniczne

a) uziomu - s_min = 90 mm² przy grubości min 3 mm dla stali (według zał. A)

b) przewodów uziemiających - s_min = 16 mm² dla miedzi

s_min = 50 mm² dla stali

c) przewodów wyrównawczych - s_min = 16 mm² dla miedzi

s_min = 50 mm² dla stali

7.2. Minimalne wymiary ze względu na wytrzymałość cieplną

Dobór przekroju przewodów uziemiających i uziomów miedzianych (według zał. B)

A =
= 0.084 mm² (B.1)

gdzie: A - powierzchnia przekroju poprzecznego w mm²

I = 30A prąd płynący przez przewód lub uziom

t_F = 0,3 s czas trwania doziemienia

K = 226 współczynnik dla Cu

β = 234,5⁰C

Θ_i = 20⁰C - temperatura początkowa

Θ_f = 300⁰C - temperatura końcowa

Dobór przekroju przewodów uziemiających i uziomów stalowych (według zał. B)

A =
= 0,23 mm² (B.1)

gdzie: A - powierzchnia przekroju poprzecznego w mm²

I = 30 A prąd płynący przez przewód lub uziom

t_F = 0,3 s czas trwania doziemienia

K = 78 współczynnik dla FeZn

β = 202⁰C

Θ_i = 20⁰C - temperatura początkowa

Θ_f = 300⁰C - temperatura końcowa

W punkcie 3.5. niniejszego projektu budowlano-wykonawczego stacji transformatorowej
podano parametry instalacji uziemiającej projektowanej stacji i wszystkie one spełniają
powyższe wymagania.

7.3. Sprawdzenie doboru instalacji uziemiającej z uwagi na bezpieczeństwo, tzn. czy
największe napięcie dotykowe rażeniowe nie przekracza wartości dopuszczalnych.

Prąd uziomowy I_E jest prądem płynącym od ziemi przez impedancję układu
uziomowego i jest on częścią prądu zwarcia doziemnego.

I_F = 30 A > I_E

Impedancja uziemienia - Z_E =

gdzie: U_E - napięcie uziomowe

Dopuszczalne największe napięcie dotykowe rażeniowe -

U_Tp = 380 V dla t_z = 0,3 s (według rys. 9.1)

U_E ≤ 2
(według rys. 9.2)

U_E ≤ 760 V

stąd: Z_E ≤ 25,33 Ω

Projekt prawidłowy ze względu na U_Tp przy Z_E ≤ 25,33 Ω.

Wyniki obliczeń sprawdzić pomiarami.

7.4. Wartość rezystancji uziemienia uziomu otokowego projektowanej stacji:

R_ER =

gdzie: L = 30 m długość uziomu poziomego

d = 0,02 m połowa szerokości uziomu wykonanego z taśmy FeZn 40x4mm

D =
- średnica uziomu otokowego

ρ_E = 50 Ωm

R_ER =
= 4,25 Ω < 5 Ω

Opór uziemienia uziomów sztucznych, gdy prąd uziomowy jest większy od 500 A nie
powinien być większy niż 5 Ω, niezależnie od oporu wykorzystywanych uziomów
naturalnych.

8. Rysunki

Stacja typu MRw-b2pp 20/630-3 "a"("b")/3P

Schemat elektryczny

Rysunek techniczny

9

---