Выбор выключателей для цепей 110 кВ.

1. Определяем цепь, в которой существует наиболее тяжелый продолжительный режим по току (этот ток примем за I_расч):

– для цепей с трансформаторами связи утяжеленным режимом является режим вынужденного отключения одного трансформатора, когда второй трансформатор принимает всю мощность перетока. При этом расчет ведется по графику перетока с большим максимумом. Согласно данным табл. 3.4 и 3.5, наибольший максимум мощности перетока приходится на ремонтный режим (71, 6 МВ·А), поэтому

кА;

– для линий, связывающих ТЭЦ с системами, утяжеленным считаем режим вынужденного отключения одной цепи. Ток этого режима определяется по максимуму графика обменной мощности. Согласно данным табл. 3.4, 3.5, 3.6, наибольший максимум обменной мощности приходится на нормальный режим (232, 38 МВА), поэтому

кА;

– блок «генератор – трансформатор» коммутируется на стороне 110 кВ и для него утяжеленным режимом является допустимая для генератора
5-процентная перегрузка

кА.

Таким образом, среди всех цепей I зоны наиболее тяжелый токовый режим приходится на блок. Поэтому выбор выключателей ОРУ ведем по расчетному току

I_рас= 1, 30 кА.

2. Намечаем для установки в схему выключатель по следующим условиям:

По этим условиям подходит элегазовый выключатель для наружной установки типа ВЭК–110–40/2000У1 со следующими номинальными параметрами:

U_ном = 110 кВ – номинальное напряжение;

I_ном = 2, 0 кА – номинальный ток;

I_{отк.ном} = 40 кА – номинальный ток отключения;

β _ном = 40 % – нормированное содержание апериодической составляющей;

I_дин = 40 кА – предельный сквозной ток (действующее значение);

i_max_.дин = 102 кА – предельный сквозной ток (наибольший пик);

I_дин = 40 кА – номинальный ток включения (действующее значение);

i _max_.дин= 102 кА – номинальный ток включения (наибольший пик);

I_т.ном= 50 / 3 – номинальный ток термической стойкости / допустимое время его действия, кА/с;

t_соб = 0, 04 с – собственное время отключения;

t_B = 0, 065 с – время отключения (полное).

Вспомогательные расчеты для проверки выключателя(табл. 1.15, 3.16)

1. Проверка выключателя по отключающей способности проводится по условиям

; ,

для чего требуется определить значения токов короткого замыкания I_пτ и i_aτ в момент расхождения контактов выключателя

с.

Периодическая составляющая тока определяется по методу типовых кривых [12] следующим образом:

– для каждого источника определяется его электрическая удаленность от точки КЗ

где – номинальный ток источника, приведенный к напряжению точки КЗ;

– по типовым кривым определяется коэффициент (τ ) и вычисляется периодическая составляющая тока КЗ по формуле

;

– вычисляется апериодическая составляющая тока КЗ

где Т_а – постоянная времени затухания апериодического тока определяется приближенно для данного источника по справочникам;

– по значениям суммарных токов вычисляется расчетное содержание апериодического тока в токе отключения

;

– полный ток в момент времени τ

кА;

– полный номинальный ток отключения

кА.

Для проверки выключателя на термическую стойкость рассчитывается импульс квадратичного тока КЗ за полное время его действия

с.

Тепловой импульс от тока КЗ определим по формуле .

Таблица 1.15

Результаты вспомогательных расчетов

Источник	I_п0, кА	I_ном, кА	a, о. е.	g, о. е.	I_п_t, кА	T_а, с	i_a_t, кА	b_рас, %	B_к, кА²·с
Система 1	9, 30	–	–		9, 304	0, 2	1, 08	–	353, 6
Блоки	4, 50	13, 59	0, 31	0, 98	4, 12	0, 26	5, 25	–	87, 7
G1, G2, G3	4, 27	1, 65	2, 59	0, 92	3, 94	0, 25	4, 96	–	79, 3
S	–	–	–	–	17, 66	–	11, 30		520, 6

Таблица 1.16

Данные выбора выключателя ВЭК–110–40/2000У1

Расчетные параметры системы	Каталожные данные выключателя	Условия выбора	Результат проверки
U_уст= 110 кВ	U_ном= 110 кВ	U_{ус т} U_ном	удовл.
I_рас= 1, 30 кА	I_ном= 2, 0 кА	I_рас I_ном	удовл.
I_п_t = 17, 66 кА	I_{отк.ном}= 40 кА	I_п_t I_{отк.ном}	удовл.
b_рас= 45, 23% i_t = 37, 27 кА	b_ном= 36% i_{пол.отк}= 76, 94 кА	b_рас b_ном i_t i_{пол.отк}	неудовл. удовл.
I_п0=18, 09 кА	I_дин= 40 кА	I_п0 I_дин	удовл.
i_у= 32, 21 кА	i_m_ax_.дин= 102 кА	i_у i_m_ax_.дин	удовл.
B_к= 520, 56 кА²·с	I²_т.ном·t_Т= 37500 кА²·с	B_k I²_т.ном·t_Т	удовл.

Вывод: выключатель типа ВЭК–110–40/2000У1 проходит по всем условиям выбора и принимается к установке на всех присоединениях и на межсекционных связях ОРУ.

Выбор выключателей в цепях генераторного напряжения (II зона).

В эту зону входят все выключатели ГРУ – 10 кВ.

1. Определяем расчетный ток длительного режима:

– для цепей с трансформаторами связи утяжеленный режим будет при отключении одного трансформатора. Но поскольку выбранные трансформаторы имеют расщепленные обмотки, наибольший ток цепи

кА;

– для цепей с генераторами утяжеленный режим определяется для цепи самого мощного генератора, подключенного к шинам ГРУ, с учетом его допустимой 5-процентной перегрузки

кА.

За расчетный ток длительного режима принимаем I_расч = 4, 55 кА.

2. Намечаем для установки в схему выключатель по следующим условиям:

По этим условиям подходит выключатель, предназначенный для внутренней установки типа МГУ – 20 – 90/6300У3 со следующими номинальными параметрами:

U_ном = 20 кВ – номинальное напряжение;

I_ном = 6, 3 кА – номинальный ток;

I_{отк.ном} = 90 кА – номинальный ток отключения;

b_ном= 20 % – нормированное содержание апериодической составляющей;

I_дин= 105 кА – предельный сквозной ток (действующее значение);

i_m_ax_.дин = 300 кА – предельный сквозной ток (наибольший пик);

I_дин = 60 кА – номинальный ток включения (действующее значение);

i_m_ax_.дин = 150 кА – номинальный ток включения (наибольший пик);

I_т.ном = 90/4 – номинальный ток термической стойкости/допустимое время его действия, кА/с;

t_соб = 0, 15 с – собственное время отключения;

t_в = 0, 20 с – время отключения (полное).

Поскольку алгоритм выбора и проверки выключателя показан на примере выключателей для ОРУ 110 кВ, то предлагаем читателю самостоятельно решить вопрос о возможности применения выключателя МГУ–20–90/6300У3.

Выбор разъединителей. Расчетные условия выбора разъединителей и выключателей совпадают. Поэтому для цепей с напряжением 110 кВ намечаем к установке разъединитель наружной установки двухколонковый с заземляющими ножами РНДЗ–1–110/2000 У1 (табл. 1.17).

Таблица 1.17

Результаты выбора разъединителей РНДЗ–1–110/2000У1

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные разъединителя	Условие выбора	Результат проверки
U_уст= 110 кВ	U_ном= 110 кВ	U_уст U_ном	удовл.
I_рас= 1, 297 кА	I_ном= 2, 0 кА	I_рас I_ном	удовл.
i_у= 32, 205 кА	i_дин= 100 кА	i_у i_дин	удовл.
B_к= 520, 557 кА²·с	I²_т.ном·t_т= 4800 кА²·с	B_к I²_т.ном·t_Т	удовл.

Для цепей с напряжением 10 кВ выбираем разъединитель внутренней установки, рубящий с заземляющими ножами РВРЗ–1–20/6300У3 (табл. 1.18).

Таблица 1.18

Результаты выбора разъединителей РВРЗ–1–20/6300У3

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные разъединителя	Условие выбора	Результат проверки
U_уст= 10 кВ	U_ном= 20 кВ	U_уст U_ном	удовл.
I_расч= 4, 547 кА	I_ном= 6, 3 кА	I_рас I_ном	удовл.
i_у= 226, 762 кА	i_дин= 260 кА	i_у i_дин	удовл.
B_к= 7558, 125 кА²·с	I²_т.ном·t_т= 40000 кА²·с	B_к I²_т.ном·t_Т	удовл.

Проверка секционных реакторов (табл. 1.19). Секционные реакторы предварительно выбраны перед расчетом токов КЗ. Поэтому остается их проверить на электродинамическую и термическую стойкость.

Для проверки реактора на термическую стойкость расчет теплового импульса от тока КЗ сделаем по формуле

при времени действия тока КЗ, определяемого релейной защитой генератора ГРУ (4, 0 с) и временем отключения выключателя МГУ–20–90/6300УЗ, равным 0, 2 с

t_отк = t_рз + t_в= 4, 0 + 0, 20 = 4, 20 с.

Таблица 1.19

Результаты проверки секционного реактора

Расчетные параметры цепи	Каталожные данные разъединителя	Условие выбора	Результат проверки
U_уст= 10 кВ	U_ном= 10 кВ	U_уст U_ном	удовл.
I_расч = 2, 160 кА	I_ном= 2, 5 кА	I_рас I_ном	удовл.
i_у= 49, 392 кА	i_дин= 60 кА	i_у i_дин	удовл.
B_к= 1423, 397 кА²·с	I²_т.ном·t_т= 4448 кА²·с	B_к I²_т.ном·t_Т	удовл.

Шинная конструкция сборных шин ГРУ. Сборные шины ГРУ–10 кВ выполняем жесткими шинами, установленными на опорных изоляторах. Такая шинная конструкция будет обладать электродинамической стойкостью при соблюдении условий

s_расч s_доп (для шин);

F_расч F_доп (для изоляторов),

т. е. расчетное механическое напряжение в материале шины и расчетная механическая нагрузка на изоляторы должны быть меньше допустимых. Кроме того, шина должна удовлетворять условиям термической стойкости.

Выбор шин. Так как это сборные шины, выбор делаем только по допустимому длительному току.

Расчетный ток определяется величиной максимальной мощности, которая может появиться на данных шинах. Поскольку к каждой секции ГРУ подключены одинаковые генераторы мощностью по 78, 75 МВА, то наибольшая концентрация мощности на шинах возможна при 5-процентной перегрузке генератора. Ток генератора в этом режиме принимаем за расчетный

I_расч= 1, 05 · 4, 33 = 4, 55 кА.

Выбираем алюминиевые шины коробчатого сечения (рис. 1.19) с допустимым током I_доп = 4, 64 кА со следующими характеристиками:

– материал шины – алюминиевый сплав АДЗ31Т;

– допустимое механическое напряжение сплава s_доп= 89 МПа;

– расположение шин горизонтальное;

– соединение швеллеров жесткое (сваркой);

– момент сопротивления двух сращенных шин W_y_0-_y₀= 100·10^{-6 м3};

– момент инерции двух сращенных шин J_y_0-_y₀= 625·10^-8 м⁴;

– масса шины на один метр m = 5, 55 гк/м;

– расстояние между фазами а = 0, 8 м.

Рис. 1.19

Максимальная сила, приходящаяся на единицу длины средней фазы при трехфазном КЗ

Н/м,

где а = 0, 8 м – расстояние между фазами; К_ф – коэффициент формы (К =1, т. к. выбран проводник корытного сечения с высотой сечения более 0, 1 м);
К_расп – коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников (К_расп = 1 при расположении в одной плоскости). При таком усилии расстояние между опорными изоляторами

м.

Задаем пролет между изоляторами L =1, 8 м, что обеспечивает расчетное механическое напряжение в материале шины

МПа.

Частота собственных механических колебаний шины

Гц.

Вывод: выбранная шина удовлетворяет условиям динамической стойкости.

Проверка шины на термическую стойкость. Расчетное значение импульса квадратичного тока, действующего на сборных шинах В_к = 8334, 889 кА²·с. Минимально допустимое сечение по условию термической устойчивости

мм².

Вывод: выбранная шина термически устойчива, т. к. ее сечение больше, минимально допустимого

S_шины = 2740 мм ²> S_min = 976, 826 мм².

Выбор изоляторов. Максимальная нагрузка на изолятор определяется формулой

кН,

где К_ф – коэффициент формы (К_ф = 1 для корытных проводников); К_расп = 1 при горизонтальном расположении проводников.

Выбираем опорный изолятор ОФ–10–4250 с разрушающим усилием
F_разр = 42, 5 кН. Он удовлетворяет условию электродинамической стойкости, так как выполняется условие

F_доп= 0, 6·F_разр= 0, 6·42, 5 = 25, 5 кН > F_расч= 20, 03 кН.

Таким образом, данная шинная конструкция удовлетворяет всем условиям эксплуатации.

Выбор трансформаторов тока.Произведем выбор трансформатора тока в цепи генератора ГРУ. Выбор производится:

– по напряжению U_тт.ном U_уст;

– по току I_тт.ном I_уст;

– по конструкции и классу точности.

Расчетным током является форсированный режим работы генератора

I_расч= 1, 05 · I_г.ном= 1, 05 · 4, 33 = 4, 55 кА.

Выбираем шинный трансформатор тока с литой изоляцией, предназначенный для внутренней установки типа ТШЛ–10–5000–0, 5/10р. Сравнение расчетных и каталожных данных приведено в табл. 3.20.

Таблица 1.20

Расчетные данные	Каталожные данные	Условия выбора
U_уст= 10 кВ	U_тт.ном= 10 кВ	U_тт.ном U_уст
I_расч= 4, 547 кА	I_тт.ном= 5, 0 кА	I_тт.ном I_уст
В_к= 7558, 125∙ 10⁶ А²с	(к_т·I_тт.ном)²·t_т= (35·5)·3=91875·10⁶ А²·с	В_к (к_т·I_тт.ном)²·t_т
Z₂	Z_2ном= 1, 2 Ом в классе точности 0, 5	Z₂ Z_2ном

Расчет нагрузки трансформатора тока. Перечень приборов, подключенных к трансформатору тока, приведен в табл. 3.21, а их схема включения – на рис. 1.20.

Таблица 1.21

Прибор	Тип	Нагрузка (S_приб), ВА
Фаза–А	Фаза–В	Фаза–С
Амперметр	Э–377	0, 1	0, 1	0, 1
Ваттметр	Д–335	0, 5	–	0, 5
Ваттметр	Д–335	0, 5	–	0, 5
Варметр	Д–335	0, 5	–	0, 5
Датч. акт. мощн.	–	0, 5	–	0, 5
Датч. реакт. мощн.	–	0, 5	–	0, 5
Счетчик акт. энергии	И–680	2, 5	–	2, 5
Амперметр регистр.	Н–393	–		–
Ваттметр регистр.	Н–348		–
Итого		15, 1	10, 1	15, 1

Сопротивление нагрузки считаем по наиболее загруженной фазе А

– сопротивление приборов

Ом;

– сопротивление соединительных проводов определяем из условия

r_приб+ r_пров+ r_конт z_2ном,

r_пров z_2ном– r_приб – r_конт= 1, 2 – 0, 604 – 0, 1 0, 496 Ом,

где r_конт = 0, 1 Ом – такое сопротивление контактов принимается при количестве приборов более трех (при меньшем числе r_конт = 0, 05 Ом).

При использовании алюминиевого контрольного кабеля АКВРГ с минимально допустимым сечением 4 мм² его расчетная длина должна быть не более

Выбор трансформатора напряжения (табл. 1.22)

Технические условия:

– место установки ТН – шины генератора ГРУ;

– наивысший класс точности приборов, подключаемых к ТН–1, 0;

– в схеме трансформатора должен быть предусмотрен контроль изоляции.

Таблица 1.22

Прибор	Тип	S_обм, ВА	Кол-во приборов	Общая мощность потребления
Р, Вт	Q, Вар
Вольтметр	Э–335	2, 0		6, 0	–
Ваттметр	Д–335	1, 5		6, 0	–
Варметр	Д–335	1, 5		3, 0	–
Датч. акт. мощн.	–	10, 0		10, 0	–
Датч. реакт. мощн.	–	10, 0		10, 0	–
Счетчик акт. энергии	И–680	2, 0		4, 0	9, 7
Вольтметр регистр.	И–393	10, 0		20, 0	–
Ваттметр регистр.	Н–348	10, 0		20, 0	–
Частотомер	Э–372	3, 0		3, 0	–
Реле контроля изоляции	–	4, 0		2, 0	3, 4
Итого	–	–	–	84, 0	13, 1

Для выполнения этих условий намечаем к установке пятистержневой, тре-хобмоточный трансформатор типа НТМИ–10–66УЗ со следующими параметрами:

– номинальные напряжения обмоток, В:

первичной............................................................................... 10 000;

вторичной основной................................................................... 100;

вторичной дополнительной..................................................... 100/3;

– номинальная мощность в классе точности 0, 5 ВА................... 120;

– схема соединения обмоток........................................ Y_o / Y_o / Δ – 0.

Так как полная мощность нагрузки меньше номинальной в заданном классе точности S_нагр = 85 ВА < S_тн.ном= 120 ВА, данный трансформатор удовлетворяет условиям выбора и принимается к установке.

Рис. 1.20. Схема включения измерительных приборов генератора

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций и тепловых сетей (ВНТП–81, Минэнерго СССР). – М.: ЦНТИ Информэнерго, 1981. –122 с.

2. Нормы технологического проектирования подстанций с высшим напряжением 35–750 кВ. – М.: Минэнерго СССР, 1979. – 40 с.

3. Нормы технологического проектирования атомных электрических станций: (ВНТП Минэнерго СССР). – М.: ЦНТИ Информэнерго, 1981. – 141 с.

4. Нормы технологического проектирования гидроэлектростанций. – М.: Гидропроект, 1977. – 131 с.

5. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования: РД 153–34. 0–20.257–98 / РАО ЕЭС России. – М., 2001. – 151с.

6. Правила устройства электроустановок. – М.: Главгосэнергонадзор России, 1998. – 607 с.

7. Типовая инструкция по переключениям в электроустановках: РД 153–34.0–20.505–2001. ОРГРЭС. – М., 2001.

8. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств 6–750 кВ / Сев.-Зап. отделение Энергосетьпроекта. – Л., 1979.

9. Двоскин, Л. И. Схемы и конструкции распределительных устройств / Л. И. Двоскин. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 200 с.

10. Электрическая часть станций и подстанций / под ред. А. А. Васильева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 575 с.

11. Неклепаев, Б. Н. Электрическая часть электростанций / Б. Н. Неклепаев. – М.: Энергия, 1986. – 640 с.

12. Неклепаев, Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: справ. для курсового и дипломного проектирования / Б. Н. Неклепаев, И. П. Крючков. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 605 с.

13. Блок, В. М. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей / В. М. Блок. – М.: Высш. шк., 1981. – 304 с.

14. Гук, Ю. Б. Проектирование электрической части станций и подстанций / Ю. Б. Гук. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 312 с.

15. Рожкова, Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций: учеб. для техникумов / Л. Д. Рожкова, В. С. Козулин. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.

16. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию / под общ. ред. А. А. Федорова. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – Т.1. – 567 с.; 1987. – Т.2. – 591 с.

17. Идельчик, В. И. Электрические системы и сети / В. И. Идельчик. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 592 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ГЛАВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ..... 4

1.1. Структурные схемы электростанций и подстанций................................... 4

1.2. Главные схемы распределительных устройств.......................................... 9

1.2.1. Схемы РУ с коммутацией присоединений одним выключателем...... 11

1.2.2. Схемы РУ с коммутацией присоединений двумя и более выключателями 22

1.2.3. Упрощенные схемы РУ........................................................................ 25

2. ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ.................. 28

2.1. Принципы управления электрическими установками............................. 28

2.2. Выполнение переключений....................................................................... 32

2.3. Оперативное состояние электрического оборудования.......................... 34

2.4. Примеры оперативных переключений в электроустановках.................. 35

2.4.1. Одиночная система шин...................................................................... 35

2.4.2. Двойная система шин........................................................................... 36

2.4.3. Способы вывода в ремонт и ввода в работу выключателей и трансформаторов........................................................................................................................ 39

3. ПРИМЕР КОМПОНОВКИ И РАСЧЕТА ГЛАВНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ТЭЦ............................................................................................................................... 45

3.1. Техническое задание на расчет................................................................. 45

3.2. Компоновка структурной схемы ТЭЦ...................................................... 47

3.3. Расчет графиков нагрузок......................................................................... 48

3.4. Выбор трансформаторов.......................................................................... 52

3.5. Выбор схем распределительных устройств............................................. 56

3.6. Технико-экономический расчет структурных схем................................. 59

3.7. Расчет токов короткого замыкания......................................................... 63

3.8. Выбор и проверка аппаратов и проводников.......................................... 79

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.................................................................. 98

Министерство образования и науки Российской Федерации

Омский государственный технический университет.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПРИМЕР КОМПОНОВКИ И РАСЧЕТА
ГЛАВНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ТЭЦ

⇐ Предыдущая 1 2 3 45