Проектування електричних станцій та підстанцій

Як видно із порівняння таблиць 4.1 та 4.2 в колах СГ, АТР і вимикача можна встановити менш потужні вимикачі при наявності СР. Здійснюємо техніко-економічне порівняння варіантів схеми (табл. 4.3). Вартість комірок ЗРП приймаємо згідно табл. 5.1 [2].

Таблиця 4.3 - Вартість варіантів схеми

Як видно з таблиці 4.3 варіант схеми, де встановлено СР є дешевшим, а також СР значно зменшують рівень струмів КЗ на шинах 10 кВ. Тому варіант із секційними реакторами є більш вигідним і надійнішим для подальшого проектування.

4.3 Вибір лінійних реакторів

Встановлення ЛР при проектувані ТЕЦ здійснюється з метою забезпечення термічної стійкості кабелів розподільчої мережі 10 кВ і обмеження рівнів струмів КЗ до рівня, який зумовлений параметрами вимикачів на розподільчих пристроях 10 кВ станції.

При виборі ЛР перевага надається здвоєним реакторам, які забезпечують значний струмообмежуючий ефект і зменшують спад напруги в нормальному режимі .

При встановленні ЛР потрібно намагатися встановлювати їх якомога менше на кожній секції (до 4-х). І бажано, щоб навантаження між реакторами було розділено рівномірно.

Доведемо доцільність встановлення ЛР на відходячих лініях 10 кВ. Розглянемо схему одного з РП (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 - Схема РП

Вибираємо КЛ, яка проходить від шин ТЕЦ до РП, за допомогою методу вибору перерізу по економічній густині струму:

- струм в нормальному режимі роботи, враховуючи, що навантаження розподілене рівномірно на 2 кабелі:

(4.3)

А

- поперечний переріз кабелю:

(4.4)

Для вибору Jек знайдемо час використання максимальної потужності Tmax, виходячи з графіка 1.2.

Tmax=(60М16+80М4+115М4)М205/115+(40М20+60М4)М160/60=5875 год.

Для кабелів з алюмінієвими жилами згідно табл. Д-15 [5]:

Jек=1.2 А/мм2.

Тоді: мм2.

Вибираємо кабель типу АСБ-10 кВ, 3х240 мм2, Ідоп=355 А.

Перевіряємо кабель на допустимий струм в аварійному режимі:

, (4.5)

де Іав - струм в аварійному режимі:

А;

Ідоп - допустимий струм для кабеля:

, (4.6)

де - табличне значення струму для кабеля;

Кпер - коефіцієнт перевантаження, приймаємо 1.3;

Кпр - коефіцієнт, що враховує прокладання двох кабелів в траншеї, згідно табл. 7.17 Кпр=0.9;

А.

Тобто 415 А>392.8 А, умова виконується, отже кабель вибрано вірно.

Аналогічно вибираємо кабель, що йде від шин ТЕЦ до РП на 2,5 МВт.

А;

мм2;

Вибираємо кабель АСБ-10 кВ, 3х70 мм2, Ідоп=165 А.

А;

А;

, отже кабель вибрано вірно.

Таблиця 4.4 - Вибір кабелів

Перевіряємо вимикач на РП і КЛ, що розгалужуються від КЛ:

1) розраховуємо струм КЗ на шинах РП - 6 МВт, оскільки опір кабелів є меншим за опір кабелів до РП - 2.5 МВт.

Знайдемо струм к.з. в точці К-7:

в.о.;

в.о.;

в.о.;

в.о.;

в.о.;

в.о.;

в.о.;

в.о.;

в.о.

Знаходимо надперехідне значення струму КЗ в точці К-7:

кА;

кА;

кА;

Ударне значення струму КЗ:

кА;

кА;

кА.

Еквівалентний опір схеми заміщення

в.о.

Знайдемо струм к.з. в точці К-8, для розрахунку використовуємо схему заміщення (рисунок 4.4)

Рисунок 4.4 - Схема заміщення

Активний та індуктивний опори кабеля:

, (4.7)

, (4.8)

де r0, x0 - питомі опори кабелю, згідно табл. 7.24 [2]:

r0=0.129 Ом/км, x0=0.075 Ом/км;

n - кількість паралельних кабелів, n=2;

l - довжина КЛ, згідно завдання складає l=1.2 км.

Ом;

Ом.

Струм на шинах РП (точка К-8):

кА;

2) перевіряємо вимикач по струму КЗ:

(4.9)

для ВМП-10 К Іномвим=20 кА. Отже 20 кА < 43,3 кА, отже даний вимикач за даною умовою не проходить.

3) перевіряємо заданий кабель на термічну стійкість:

, (4.10)

де с=90 - для кабелів з алюмінієвими жилами;

t - час дії струму КЗ:

t=tзах+tвим=0,2+0,14=0,34 с;

tзах - час спрацювання захисту;

tвим - час відключення вимикача.

Отже, згідно (4.10):

кА;

умова перевірки: (4.11)

Порівнюємо даний струм по розрахункових кривих; для цього шукаємо розрахунковий опір:

;

кА;

- струм через кожний з двох кабелів:

кА < кА, кабель вимогам термічної стійкості відповідає.

Перевіряємо вимикачі і КЛ на РП станції струмом КЗ в т. К-7

- перевірка вимикача: Іномвим=20 кА < ІКР7=60.32 кА, вимикач не проходить;

- перевірка кабелю: ААБ-3х95 мм2:

кА;

;

І кА;

- струм через кожний з двох кабелів:

кА > кА, отже кабель не задовільняє умову термічної стійкості.

Як бачимо із розрахунків, встановлення ЛР є необхідністю, адже вимикачі та КЛ не задовільняють умови вибору по струмах КЗ.

Здійснюємо встановлення ЛР. Намічаємо по 2 ЛР на кожну секцію, тобто всього 4 ЛР. При завантаженні відгалуження ЛР повинні завантажуватись ріномірно.

Для забезпечення потрібної відключаючої здатності вимикача ВМП-10 на ГРП-10 за умовами КЗ в т. К-7: кА.

Умова вибору опору:

(4.12)

Тоді опір реактора:

Хр=55/20=2,75 в.о.;

В іменованих одиницях:

Ом.

Максимальний робочий струм через вітку реактора визначаємо як:

А.

Вибираємо реактор згідно табл. 5.14 [2]:

РБСДГ 10-2х4000-0,35УЗ, Хном=0,35 Ом.

Реальний струм після встановлення ЛР:

- приведений опір:

в.о.;

- струм КЗ:

кА;

Перевіряємо кабель на термічну стійкість:

- опір розрахунковий:

в.о.;

- струм КЗ: оскільки Хрозр>3, то І?7=Ік7=13.26 кА;

- струм КЗ через кожен кабель: І?1=І?7/2=13.26/2=6.63 кА.

- перевірка: Ідоптерм=13.26 кА>І?1=6.63 кА.

Отже, всі умови виконуються, тобто вимикач і кабелі проходять по струмах КЗ.

Перевіряємо по струмах КЗ вимикач і КЛ, що відходять від РП-10:

- струм в точці К-8:

в.о.;

кА;

- перевірка вимикача по умові (4.9): 20 кА>11.93 кА - вимикач проходить.

- перевірка кабеля:

розрахунковий опір:

в.о.;

- струм КЗ: І?9=Ік8=11.93 кА;

- струм через один кабель: І?1=І?8/2=11.93/2=5.97 кА;

- перевірка умови (4.11): 14.52 кА>5.97 кА - кабель проходить по струмах КЗ.

Дані про вибір і перевірку ЛР зводимо в т. 4.5.

Таблиця 4.5 - Вибір ЛР

5 Вибір вимикачів і роз'єднувачів

Проводимо вибір вимикача і роз'єднувача в колі генератора з урахуванням обмеження струмів КЗ.

кА;

кА;

- постійна часу і ударний коефіцієнт (табл. 4.3 [1]): Кус=1.94; Куг=1.96.

- діюче значення ударного струму КЗ:

кА;

кА;

кА;

- амплітудне значення:

кА;

кА;

кА;

- максимальний струм в робочому режимі в колі генератора: Іроб.max=4.34 кА.

Вибираємо вимикач МГГ-10-5000-45УЗ згідно табл. 5.1 [2].

Перевіряємо вимикач:

1) по напрузі: , 10 кВ.

2) по максимальному робочому струму: , 4,34 кА<5 кА.

3) по електро-динамічній стійкості: ;маємо

84,4 кА<170 кА; 30,65 кА<64 кА.

4) за відключаючою здатністю:

а) по симетричному струму: , де Іном.відк=58 кА.

Визначаємо симетричний струм:

кА, бо струм системи не затухаючий.

Для генераторів - по розрахункових кривих:

.

для моменту часу при tвідк=0,15 с; ф=0,01+0,15=0,16 с;

, кА;

Тоді кА, що менше ніж номінальне значення.

б) по асиметричному струму:

де вн - нормоване допустиме значення аперіодичного доданку в струмі КЗ, при с приймається вн=0,1.

іаф - аперіодичний струм КЗ:

кА;

тоді кА;

кА; тобто 48 кА<90 кА умова виконується;

5) за термічною стійкістю: , де - тепловий імпульс;

кА2Мс;

кА2Мс;

кА2Мс;

ІТ, tT - струм термічної стійкості вимикача і час його дії:

кА2Мс;

143.3 кА2Мс<16384 кА2Мс, отже по всіх умовах вимикач підходить. Результати заносимо в таблицю 5.1.

Здійснюємо вибір роз'єднувача по табл. 5.5 [2]:

Вибираємо РВК-10/5000.

Перевірка:

1) по напрузі, 10 кВ;

2) по струму: 4,34 кА< 5 кА;

3) за динамічною стійкістю: кА2Мс; 143,3 кА2Мс<49000 кА2Мс.

Усі дані заносимо в таблицю 5.1.

Таблиця 5.1 - Вибір вимикача і роз'єднувача в колі синхронного генератора

Аналогічно вибираємо вимикачі та роз'єднувачі в колі секційного вимикача та секційного реактора (таблиця 5.2).

Таблиця 5.2 - Вибір вимикачів і роз'єднувачів в колі СВ та СР

Таблиця 5.3 - Вибір вимикачів і роз'єднувачів в колі НН АТР

Таблиця 5.4 - Вибір вимикачів і роз'єднувачів в колі СН АТР

Таблиця 5.4 - Вибір вимикачів і роз'єднувачів в колі ВН АТР

6 Вибір трансформаторів струму і напруг

6.1 Вибір трансформаторів струму

Здійснюємо вибір трансформаторів струму для РП всіх напруг. ТС призначені для зменшення первинного струму до значень, що підходять для приладів і реле, і для відокремлення кіл вимірювання і захисту від первинних кіл ВН. Струмові кола приладів і реле мають малий опір, тому ТС працюють в режимі, близькому до КЗ. Тому при наявності струму в первинній обмотці розмикати вторинну неможна.

Вибір ТС здійснюємо по наступних параметрах:

1) по напрузі: (6.1)

2) по струму: (6.2)

причому номінальний струм повинен бути максимально близьким до робочого струму установки, оскільки навантаження первинної обмотки призводить до збільшення похибок;

3) по конструкції і класу точності;

4) по динамічній стійкості:

, (6.3)

де іу - ударний струм КЗ;

Кg - кратність динамічної стійкості;

Іном - номінальний струм ТС;

5) по термічній стійкості:

(6.4)

Здійснюємо вибір ТС в колі генератора, користуючись табл. 5.9 [2]. Порівняння даних розрахункових та з каталогу проводимо у табл. 6.1: встановлюємо ТС типу: ТПШЛ-10-5000-0,5/10Р УЗ.

Таблиця 6.1 - Вибір ТС в колі генератора

Здійснюємо перевірку ТС по вторинному навантаженню:

1) визначаємо перелік приладів по фазах згідно додатку 4 [1] і складаємо табл. 6.2.

2) визначаємо максимальне завантаження фаз

Для дотримання заданого класу точності 0.5 визначаємо переріз з'єднувальних алюмінієвих проводів, прийнявши їх довжину lРОЗР=60 м:

тоді .

Вибираємо контрольний кабель АКВРГ з жилами перерізом 6 мм2.

Таблиця 6.2 - Вторинне навантаження трансформатора струму в колі генератора

Таблиця 6.3 - Вибір ТС в колі споживачів

Перевіряємо трансформатор струму по вторинному навантаженню, користуючись схемою включення і каталожними данними приладів.

Таблиця 6.4 - Вторинне навантаження трансформатора струму в колі споживачів

Для дотримання заданого класу точності 0.5 визначаємо переріз з'єднувальних алюмінієвих проводів, прийнявши їх довжину lРОЗР=60 м:

тоді .

Вибираємо контрольний кабель АКВРГ з жилами перерізом 16 мм2.

Таблиця 6.5 - Вибір ТС в колі НН АТР

Таблиця 6.6 - Вторинне навантаження трансформатора струму

Для дотримання заданого класу точності 0.5 визначаємо переріз з'єднувальних мідних проводів, прийнявши їх довжину lРОЗР=60

тоді

Вибираємо контрольний мідний кабель КВРГ з жилами перерізом 2 мм2.

Таблиця 6.7 - Вибір ТС в колі СН АТР

Перевіряємо по вторинному навантаженню, користуючись схемою включення.

Таблиця 6.8 - Вторинне навантаження трансформатора струму

тоді

Вибираємо контрольний мідний кабель КВРГ з жилами перерізом 2 мм2.

Таблиця 6.9 - Вибір ТС в колі ВН АТР

Перевіряємо трансформатор струму по вторинному навантаженню, користуючись схемою включення таблиця 6.10.

Таблиця 6.10 - Вторинне навантаження трансформатора струму

тоді

Вибираємо контрольний мідний кабель КВРГ з жилами перерізом 2 мм2.

6.2 Вибір трансформаторів напруги

ТН призначені для пониження високих напруг до стандартного значення 100 В і для відокремлення кіл вимірювання і релейного захисту від первинних кіл ВН. Дані трансформатори працюють в режимі, близькому до режиму холостого ходу, бо опір паралельних котушок приладів і реле великий, а струм малий. При виборі ТН слід враховувати сумарне споживання на вторинній обмотці,

Вибір ТН здійснюється:

- по напрузі;

- по конструкції і схемі сполучення вторинних бмоток;

- по класу точності;

- по вторинному навантаженню: , (6.5)

де - навантаження приладів і реле.

Таблиця 6.11 - Навантаження трансформатора напруги в колі генератора

Визначаємо вторинне навантаження: ВА.

Вибираємо по табл. 5.13 [2]: НТМИ-10: Uном =10 кВ;Sном=120 ВА при 0,5К.

Таблиця 6.12 - Навантаження ТН в колі ЛЕП-10 кВ

Розрахункове навантаження: ВА.

Вибираємо по табл. 5.13 [2]: НТМИ-10; визначаємо їх кількість: шт.

Таблиця 6.13 -Вторинне навантаження в колі збірних шин 10 кВ (НТМИ-10)

Таблиця 6.14 -Вторинне навантаження в колі збірних шин 220 кВ (НКФ-220/400)

Таблиця 6.15 -Вторинне навантаження в колі збірних шин 110 кВ (НКФ-110/400)

7 Вибір шин та ізоляторів

Для з'єднання електричних апаратів, паралельного включення ряду електричних кіл, приєднання генераторів та трансформаторів використовують шинні конструкції, які являють собою неізольовані провідники, закріплені з допомогою ізоляторів.

1) У приєднанні генератора:

Значення струмів КЗ: І" = 30.65 кА; іУ = 84.4 кА; ВК= 143.3 кА2с.

Максимальний робочий струм: ІРОБ. = 4124 А.

По економічній густині струму:

Вибираємо коробчаті шини 17580 мм, перерізом однієї шини 2440 мм2.

Перевіряємо шини по максимально допустимому струмові:

- при зниженні напруги на 5%:

- тривало допустимий струм:

Перевіряємо шини на термічну стійкість:

Перевіряємо шини на динамічну стійкість:

Приймаємо віддаль між фазами а=0.8 м; проліт між ізоляторами L=2 м. Зусилля взаємодії між фазами:

- Напруга в матеріалі шин від взаємодії між фазами:

- Зусилля взаємодії між фазами:

- Віддаль між прокладками:

Оскільки, довжина прольоту 2 м, то додаткових прокладок не вимагається.

Проводимо вибір ізоляторів по допустимому зусиллю на ізолятор:

Вибираємо ізолятор: ОФ-10-750УЗ.

2) Збірні шини 10 кВ:

Значення струмів КЗ: І" = 60.32 кА; іУ = 166.7 кА.

Максимальний робочий струм: ІРОБ. =7560 А.

Вибираємо мідні коробчаті шини розміром 225105 мм, перерізом однієї шини 4880 мм2.

Перевіряємо шини по максимально допустимому струмові:

- при зниженні напруги на 5%:

- тривало допустимий струм:

3) Збірні шини 110 кВ:

Значення струмів КЗ: І" = 6.32 кА; іУ = 17.3 кА.

Максимальний робочий струм: ІРОБ. = 565 А.

Вибираємо алюмінієві коробчаті шини розміром 7535 мм, перерізом однієї шини 695 мм2.

Перевіряємо шини по максимально допустимому струмові:

- при зниженні напруги на 5%:

- тривало допустимий струм:

4) Збірні шини 220 кВ:

Значення струмів КЗ: І" = 2.9 кА; іУ = 8.02 кА.

Максимальний робочий струм: ІРОБ. = 423 А.

Вибираємо алюмінієві коробчаті шини розміром 7535 мм, перерізом однієї шини 695 мм2.

Перевірку шин проводити не потрібно, оскільки таку перевірку проведено в попередньому пункті.

8 Власні потреби підстанції

Роботу ТЕЦ забезпечують допоміжні механізми та інші пристрої, які складають власні потреби ТЕЦ. До ВП відносяться механізми паливного складу, вугледробильної установки, пилеприготування, механізми котельних агрегатів, механізми турбоагрегатів та ін.

Схема електропостачання ВП повинна забезпечувати високу степінь надійності, щоб ТЕЦ працювала надійно і нормально. Тому електроспоживачі ВП відносяться до споживачів І категорії.

Напруга, яка застосовується для живлення ВП є 6-10 кВ та 0.4 кВ.

При розробці схеми слід враховувати число СГ, причому число секцій ВП приймається рівним числу СГ.

Кожна секція 6-10 кВ ВП живиться від окремих робочих трансформаторів, які підключаються до до різних секцій шин генераторної напруги.

Для забезпечення надійності в схемі ВП передбачається встановлення резервного ТР ВП.

Рисунок 8.1 - Схема живлення ВП

Розраховуємо потужність трансформатора:

, (8.1)

де К - потужність ВП у %, приймаємо К=8%;

РТЕЦ - потужність ТЕЦ, МВт.

Отже, МВА.

Вибираємо з довідника по табл. 3.4 [2] трансформатор ТМ-6300/10

Перелік посилань на джерела

1. Методичні вказівки “Електричні станції і підстанції”.

2. Неклепаев Б. Н. “Електрична частина електростанцій” М.: Енергоатом видання, 1983-640 с.

3. Неклепаев Б. Н. “Електрична частина електростанцій” М.: Енергоатом видання, 1983-640 с.

4. Рожкова Л. Д., Козулін В. С. “Електроустаткування станцій і підстанцій” М.: Енергоатом видання, 1987-640 с.

5. “Електрична частина електростанцій” Довідник матеріалів для курсового проектування Під ред. Неклепаева Б. Н. М.: Енергія 1978-455 с.

6. Мірецький В. І., Коломойцев Р. М. “Методичні вказівки по вибору апараиури і лінійних реакторів на ЕОМ” ІФІНГ, 1987-30 с.

7. Спавочник по проэктированию электроснабжения.

Страницы: 1, 2