Пояснительная записка Характеристика сельскохозяйственного района Определение расчётных нагрузок в сетях 0,38 110 кВ
 Скачать 0.83 Mb.
|
Таблица 1.13 Потери электроэнергии в линиях 110 кВ
Таблица 1.14 Потери электроэнергии в трансформаторах подстанций
Издержки на амортизацию и обслуживание ячеек ОРУ в месте присоединения сети к энергосистеме. Кя  = 90  = 8,46 млн. руб.Нормы на амортизацию взяты из [15]. Затраты на возмещение потерь электроэнергии в линиях и на подстанциях. Согласно [4] для зоны Северного Кавказа стоимость потерь электроэнергии в линиях 110= 26 коп./кВт ч. Пример расчета. Вариант I. 110 ∆Ал110 + т110/10 ∆Ат110/10= 26455735,9+27,7438557 = 239,9 тыс. руб. Результаты расчетов для вариантов сведены в таблицу 1.15. Определяются суммарные приведенные затраты для вариантов: З = И + Ен К , (1.41) где Ен – нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений; Ен =  , (1.51)где Тн – нормативный срок окупаемости Тн = 5 лет. Расчет приведенных затрат сводится в таблицу 1.16. Таблица 1.15 Ежегодные издержки
Таблица 1.16 Суммарные приведенные затраты
Анализ таблицы 1.16 показал, что оба варианта практически равнозначны. Выбираем вариант I по техническим соображениям, т. к. он содержит большее количество подстанций тупикового типа, которые выполнены по более простым схемам и более удобны в обслуживании. 1.5 Выбор схем распределительных устройств подстанцийСхемы распределительных устройств подстанций на всех напряжениях выбираются с учетом числа присоединений и назначения подстанции. При выборе схем подстанции они должны удовлетворять: надёжности электроснабжения потребителей, транзита мощности через подстанцию, возможности проведения ремонтных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений, учитывать перспективу развития. Трансформаторная подстанция "Будёновск" является для всех вариантов узловой, РУ 110 кВ выполняется по схеме с одной рабочей секционированной и одной обходной системой шин. Подстанции "Преображенское", "Прасковея", "Красный Октябрь" являются тупиковыми. Схемы подстанций представляют собой два блока "линия – трансформатор" с автоматической перемычкой со стороны питающей линии и с установкой короткозамыкателей и отделителей, подстанция "Покойное" выполнена на отпайках. 1.6 Расчет токов короткого замыкания Расчет короткого замыкания проводится с целью выбора и проверки электрических аппаратов и токоведущих устройств, выявления необходимости ограничения величины тока короткого замыкания и проектирования устройств релейной защиты и автоматики. Расчетная схема сети приведена на рис. 1.21. а схема замещения на рис. 1.22. По данным энергосистемы мощность трёхфазного короткого замыкания питающей системы в месте присоединения Sк.с= 1000 МВА. Расчет выполняется в относительных единицах. Принимается базисная мощность S= 100 МВА. Определяются сопротивления элементов схемы. Расчет приводится только для характерных элементов схемы. Остальные данные приведены на рис. 1.22. Сопротивление системы. Хс =  (1.52)Хс =  = 0,1Сопротивление воздушной линии Х =  (1.53)r =  (1.54)где х0, r0 – индуктивное и активное сопротивление 1 км провода [12], Ом/км, L – длина линии, км. Активное сопротивление учитывается только при условии, что r  x где r, x - суммарное активное и реактивное сопротивление до точки короткого замыкания.Сопротивление трансформатора Хт =  (1.55)Для трансформаторов с Sн>630 кВА r0, сопротивление Хн%Uк% Результаты расчётов сводим в таблицу 1.17.  Рис. 1.20 Расчетная схема для определения токов КЗ  Рис.1.21 Схема замещения питающей сети 110 кВ Таблица 1.17 Расчет токов короткого замыкания
1.7 Выбор электрических аппаратов распределительных устройств 110 и 10 кВ Выбор электрических аппаратов должен производиться в соответствии с вычисленными максимальными величинами токов, напряжений, мощностей отключений для двух режимов: нормального и режима короткого замыкания. К таким аппаратам относятся: выключатели разъединители, предохранители, измерительные трансформаторы. При выборе производится сравнение расчётных величин с допускаемыми значениями. При этом расчётные значения должны быть меньше допустимых (табличных). Результаты выбора аппаратов приведём в таблицах 1.18-1.22 Таблица 1.18 Данные разъединители РНД 3 – 2 - 110/1000 У1
Таблица 1.19 Данные отделителя ОДЗ – 1 – 110/1000 УХЛ1
Таблица 1.20 Данные короткозамыкателя КЗ 110 УХЛ 1
Таблица 1.21 Данные выключателя ВК – 10, 630
Таблица 1.22 Данные разъединителя РВЗ – 10/400 У2
Результаты приведённые в таблицах позволяют сделать вывод о правильности выбора электрических аппаратов. 1.8 Оборудование и конструкция распределительных устройств подстанции напряжением 110/10 кВ Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) 110 кВ выполняются без включателей на стороне 110 кВ, но с установкой трехполюсных автоматических отделителей ОД – 110 и однополюсных короткозамыкателей КЗ – 110. Отказ от установки выключателей на стороне высшего напряжения КТП – 110 обеспечивает значительное упрощение схем и конструкций КТП и удешевление их стоимости. КТП – 110 рассчитаны на работу в условиях от –40 до +400С. Комплектные трансформаторные подстанции выполняются с одним или двумя трансформаторами. Комплектные трансформаторные подстанции блочного типа (КТПБ) изготавливаются на напряжения 110/10, 110/35/10 кВ. Типы блоков, применяемых на КТПБ 110/10 и КТП 110/35/10, одинаковы. Для КТПБ применяются трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой типов ТМН, ТДН, ТМТН и ТДТН. Комплектуются КТПБ шкафами КРУН. Комплектные РУ наружной установки (КРУН) 10 кВ имеют два основных исполнения: стационарное и выкатное. Шкафы КРУН имеют уплотнения обеспечивающие защиту от попадания внутрь шкафа атмосферных осадков и пыли. Комплектные распределительные устройства наружной установки рассчитаны для работы при температуре окружающей среды от –40 до +35 С. 1.9 Релейная защита 1.9.1 Выбор вида защит силовых трансформаторов На выбор вида защит силового трансформатора влияет несколько факторов: высшее напряжение трансформатора, его мощность, а также требования предъявляемые ПУЭ к данному силовому трансформатору. Для защиты трансформаторов используется несколько видов защит: плавкие предохранители, токовая отсечка, дифференциальная защита, максимальная токовая и газовая защиты. Силовые трансформаторы потребительских подстанций напряжением 10/0,4 кВ и трансформаторы с высшим напряжением 35 кВ мощностью до 1 мВА защищают плавкими вставками. Ток плавкой вставки от бросков тока намагничивания трансформатора должен быть в 2-2,5 раза больше его номинального тока. Значения токов плавких вставок для трансформаторов разного класса, напряжения и мощности можно найти по справочным данным. Из условия выбора видно что предохранитель защищает трансформатор только от коротких замыканий. Время срабатывания плавких вставок должно обеспечивать термическую стойкость трансформатора. Согласно ГОСТ 11677-75 продолжительность короткого замыкания на зажимах трансформатора не должна превышать следующего значения [8] t к = 1500/Кр2 , (1.56) где Кр – кратность максимального расчетного тока короткого замыкания по отношению к номинальному. В соответствии с требованиями ПУЭ [2] трансформатор должен иметь защиту от междуфазных коротких замыканий внутри обмоток и на вводах, от перегрузок, от внешних межвитковых замыканий и от аварийного снижения уровня масла в баке. Токовая отсечка. Для трансформаторов напряжением 100…35/10 кВ мощностью до 4 мВА в качестве защиты от междуфазных коротких замыканий применяют токовою отсечку. Ток срабатывания отсечки Iс.о. kн Iкмах(3) , (1.57) где kн – коэффициент надежности, зависящий от типа реле; Iкмах(3) – максимальное значение тока на шинах низшего напряжения трансформатора, приведенное к стороне не высшего напряжения, определяется с учетом РПН. Ток срабатывания реле: Iс.р. =  Ксх , (1.58)По найденному току выбирают установку реле Iу Iср. Коэффициент чувствительности определяют по формуле: Кч =  , (1.59)где Ipmin – минимальное значение тока в реле при двух фазном коротком замыкании на выводах высшего напряжения трансформатора. Коэффициент чувствительности токовой отсечки должен быть равен примерно 2 [8]. Дифференциальные защиты. Если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, то необходимо применить более сложную дифференциальную защиту. Возможны два основных способа выполнения продольных защит: применение самостоятельных защит для каждой обмотки или общей для всех обмоток. Недостатками первого варианта являются следующие: зашита не реагирует (во многих исполнениях) на относительно частый вид повреждения – витковые короткие замыкания; Необходимо устанавливать дополнительные трансформаторы тока у выводов фаз к нейтралям и в обмотках соединенных в треугольник, и большее число комплектов реле. Поэтому на практике как правило применяется второй вариант, общая защита для всех обмоток [13]. В соответствии с ПУЭ [2] продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени должна предусматриваться на трансформаторах мощностью 6,3 мВА и выше, а также на трансформаторах 4 мВА при их параллельной работе и на трансформаторах меньшей мощности, но не менее 1 мВА, если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 с. Кроме того дифференциальная защита предусматривается на трансформаторах, установленных в районах подверженных землетрясениям, поскольку газовая защита трансформатора здесь может действовать только на сигнал. В России выпускается специальные реле для дифференциальных защит трансформаторов распределительных сетей серии РНТ – 560 и ДЗТ – 10. На двух и трехобмоточных силовых трансформаторах, автотрансформаторах, без регулирования напряжения под нагрузкой обычно применяются реле серий РНТ с насыщающимися трансформаторами тока НТТ и короткозамкнутой обмоткой. Для защиты силовых трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой, как правило применяют реле серий ДЗТ – 10 с НТТ и магнитным торможением сквозным, циркулирующим током дифференциальной защиты. Исключения могут составлять трансформаторы с малыми значениями токов короткого замыкания при повреждениях на стороне низшего напряжения, для которых более высокую чувствительность обеспечивают реле РНТ благодаря лучшей отстройке от бросков тока намагничивания. Для трансформаторов большой мощности выпускаются полупроводниковые сложные реле серии ДЗТ – 20, позволяющие выполнить дифференциальную защиту с током срабатывания, значительно меньшим номинального тока трансформатора. В сравнительно редких случаях дифференциальной защиты, используются обычные токовые реле серии РТ – 40 [11]. Существует несколько вариантов выполнения дифференциальных токовых защит. Дифференциальная токовая отсечка, это защита с обычными реле без выдержки времени, с отстройкой от всех видов токов небаланса Iн.б., возникающих при выборе трансформаторов тока со стандартными значениями коэффициентов трансформации отличающихся от требуемой величины коэффициентов трансформации, соответствующим выбором тока срабатывания защиты приведена на рис.1.22. На основании экспериментальных данных при близких значениях токов плеч в рабочих режимах можно иметь: Iс.з. (3,54,5) Iном.т., Рассмотренный вид дифференциальных защит применяют на трансформаторах небольшой мощности, если обеспечивает приемлемую чувствительность и не требует выравнивания токов плеч, а также в качестве резервной к более чувствительным, но и значительно более сложным дифференциальными защитами [6].  Рис.1.22 Однолинейная принципиальная схема дифференциальной токовой отсечки Защита с промежуточными насыщающимися трансформаторами. Однолинейная схема защиты с реле типа РНТ приведена на рис.1.23. Промежуточный насыщающийся трансформатор тока имеет одну дифференциально включенную первичную рабочую обмотку, две уравнительные обмотки и две части короткозамкнутой обмотки соответственно с числами витков Wраб.н., Wраб.в, WурI, WурII, W’кз, W’’кз. Промежуточный НТТ имеет два назначения: отстраивать защиту от переходных токов небаланса Iнб обусловленных бросками тока намагничивания защищаемого элемента, когда Íнб содержат апериодические слагающие; короткозамкнутые обмотки НТТ усиливают при этом эффективность отстройки; косвенно выравнивать токи IIв и IIiв плеч защиты путем выравнивания магнитодвижущих сил, определяемых этими токами.  Рис. 1.23 Однолинейная принципиальная схема дифференциальной токовой защиты с промежуточными насыщающимися трансформаторами тока В случаях когда расчетным условием для выбора тока срабатывания защиты Iс.з является отстройка от токов небаланса Iн.б, определяемых не бросками тока намагничивания Iнам.бр., а токами максимальными внешними Iвн.мах. на практике часто используются схемы, имеющие дополнительно магнитное торможение. Однолинейная схема защиты с реле типа ДЗТ – 1 приведена на рис.1.24. Для нее используется НТТ примерно того же исполнения что и для схемы рис.1.23. Дополнительно на нем располагается тормозная обмотка с Wторм. обычно обеими катушками включаемая на ток одного из плеч, и отсутствуют короткозамкнутые обмотки, что ухудшает отстройку от переходных токов небаланса Iнб.  Рис.1.24 Однолинейная принципиальная схема дифференциальной токовой защиты с магнитным торможением Тормозная обмотка обеспечивает "магнитное" торможение – автоматическое увеличение тока срабатывания защиты Iс.з. при возрастании Iторм. посредством насыщения магнитной системы НТТ от тока Iвн. и ухудшение вследствие этого магнитной связи между Wраб.п. и Wраб.в. Тормозная обмотка не оказывает существенного влияния на отстройку от тока намагничивания, с учетом этого при одностороннем питании её целесообразно включать на ток питаемой стороны, что исключает торможение при внутренних коротких замыканиях [13]. Схемы соединения трансформаторов тока, при выборе дифференциальной защиты, со стороны высшего и низшего напряжения выбирают с учетом схемы соединения обмоток силового трансформатора. Коэффициенты трансформации трансформаторов тока определяют так, чтобы значения токов в плечах дифференциальной защиты I21, I22 рис.1.25. были по возможности одинаковые.  Рис. 1.25 Схема дифференциальной защиты (Wур1, Wур2 – уравнительные обмотки; Wр – рабочая обмотка; Wт – тормозная обмотка) Для расчета защиты необходимо знать максимальные и минимальные значения тока короткого замыкания в точке К1 с учетом изменения сопротивления системы с силового трансформатора при работе устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Расчет дифференциальной защиты начинают с определения токов в ее плечах, исходя из мощности силового трансформатора , за основную сторону принимают ту где протекает большой ток. Ток срабатывания дифференциальной защиты рассчитывают по двум условиям: - отстройки от броска тока намагничивания силового трансформатора Iс.з. = kн Iном., где kн – коэффициент надежности зависит от типа реле для РТ – 40 kн = 3…4; для РНТ kн = 1,3, для ДЗТ kн = 1,5; Iном = номинальный ток силового трансформатора. отстройки от внешних коротких замыканий. Iс.з. = kн (kодн ka + ∆U*p + fвыр) Iкмах(3) , где kодн – коэффициент однотипности трансформаторов тока, при защите силовых трансформаторов kодн = 1; ka – коэффициент учитывающий влияние апериодической составляющей; - относительная погрешность трансформаторов тока, = 0,1; ∆U*p – половина диапазона регулирования напряжения силового трансформатора , в относительных единицах; fвыр – погрешность, обусловленная неточностью установки расчетного числа витков; Iкмах(3) – периодическая составляющая тока внешнего короткого замыкания с учетом РПН трансформатора. Ток срабатывания реле: Iср =  ,где КI – коэффициент трансформации трансформатора тока; Ксх – коэффициент схемы, зависит от схемы соединения трансформаторов тока Для дифференциальной отсечки реле РТ 40 ток срабатывания является током установки. Для защит с дифференциальными реле определяется число витков основной стороны дифференциальной защиты: Wосн =  ,где Fср – намагничивающая сила срабатывания реле, для реле РНТ 565 и ДЗТ – 11 Fср = 100 Ампервитков. Число витков не основной стороны определяется из соотношения: I200н Wосн = I2носн Wносн , Для схемы изображенной на рис. 1.25. число витков основной и не основной сторон включают в себя сумму витков рабочей и соответствующей уравнительной обмотки. Для защит с реле ДЗТ по максимальному значению тока небаланса Iнб определяется число витков тормозной обмотки: Wт = Кн  ,где tg - тангенс угла наклона тормозной характеристики (для реле ДЗТ tg = 0,75…0,8). Защита от внешних коротких замыканий и перегрузок. Для защиты трансформатора от внешних коротких замыканий применяют максимальную токовую защиту. Однолинейная схема максимальной токовой защиты приведена на рис.1.26. Ток срабатывания реле определяется по формуле: Iс.з.вн. = Кн.с. Iсзнн. , где Кн.с. – коэффициент согласования зависит от типов реле защиты установленных на вводах низшего и высшего напряжений; Iсзнн. – ток срабатывания защиты ввода низшего напряжения приведенный к высшему напряжению. На выходное промежуточное реле  Рис.1.26 Однолинейная схема максимальной токовой защиты Iс.р =  ,Установка реле по току должна быть не менее расчетного тока срабатывания. Установку по времени определяют по карте селективности. Защита действует на отключение. Защиту от перегрузки выполняют токовым реле установленным в одной фазе. Это объясняется тем что перегрузки обычно бывают симметричными. Защиты работают с выдержкой времени большей, выдержки времени защит от короткого замыкания, обычно на сигнал. Схема токовой защиты от перегрузок приведена на рис.1.27. Ток срабатывания реле: Iс.р =  ,где Кв – коэффициент возврата, зависит от типа реле.  Рис.1.27 Принципиальная схема токовой защиты от перегрузок Газовая защита реагирует на все виды внутренних повреждений в том числе и на витковые замыкания, при которых другие применяемые стандартные виды защит могут не срабатывать. Витковые замыкания как и другие виды коротких замыканий сопровождаются местным нагревом, а во многих случаях и горением электрической дуги. Это приводит к разложению трансформаторного масла и изоляционных материалов и образованию газов, в результате чего и действует газовая защита. Основным органом газовой защиты является газовое реле. Его устанавливают между баком трансформатора и расширителем. Раньше нашей промышленностью выпускались поплавковые реле ПГ – 22, а затем чашечковые типа РГ 43. Но с начала 70-х годов на отечественные силовые трансформаторы устанавливаются более надежные газовые реле Бухгольца типа BF – 80/Q производства Германии. Кроме того, что газовые реле защищает трансформатор при внутренних коротких замыканиях оно еще реагирует на аварийное снижение уровня масла в баке трансформатора. Газовое реле Бхгольца работает как на сигнал, так и на отключение. Установка газовой защиты обязательно на трансформаторы мощностью 6,3 мВА и более [10]. После анализа выше перечисленных типов защит для трансформатора мощностью 6,3 мВА с высшим напряжением 110 кВ выбираются: для защиты от внутренних коротких замыканий и аварийного снижения масла газовая защита; Для защиты от внешних коротких замыканий дифференциальная продольная токовая защита. 1.9.2 Релейная защита ВЛ – 110 кВ районных электрических сетей В сельской местности электроснабжение осуществляется, как правило, по воздушным ВЛ напряжением 10 кВ, которые подключаются к подстанциям 110 и 35 кВ. За последние годы благодаря увеличению числа питающих линий и подстанций снизилась средняя протяжённость линии 10 кВ. Появилось много сравнительно коротких линий (до 10 км). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||