физика. !!! Книга 1.2_ШЛ-005-01-ПЗ (02). Тоо Элит Констракшн хх Государственная лицензия Проектная деятельность Лицензия 0004065 от г. Строительство вэс Жеруйык Энерго
 Скачать 7.96 Mb.
|
|
4 Электротехнические решения Обоснование принятой схемы см. раздел 2 данного тома. 4.1 Основные характеристики ветроустановок На территории ВЭС устанавливаются ветровые электрические установки (ВЭУ) фирмы Vestas мощностью 2 МВт в количестве 25 шт. Установка ВЭУ и подвод коммуникаций к ним не входит объем проектирования по настоящему титулу. Более подробные характеристики ВЭУ будут представлен в отдельном проекте 4.2 Выбор силового трансформатора 110/20 кВ Выбор мощности 63 МВА силового трансформатора произведен исходя из номинальной мощности ВЭС 50 МВт, возможных перегрузок ветрогенераторов и перспективы развития ВЭС. Регулирование напряжения под нагрузкой предусматривается на стороне 110 кВ в нейтрали обмотки ВН с переключением 9-ти ступеней напряжения с шагом 1,78%. Схема и группа соединения обмоток - сторона ВН (110 кВ- Ун (звезда с выведенной нейтралью - сторона НН (20 кВ) - Д (треугольник. Группа соединения обмоток ВН и НН – 11 (одиннадцать. На стороне 110 кВ ив нейтрали трансформатора предусматриваются встроенные трансформаторы тока. Для предотвращения взрыва и пожара силового трансформатора предусматриваются следующие устройства - газовое реле. Фиксирует наличие взрывоопасных газов в масле трансформатора, которые будут образовываться при межвитковых, фазных и межфазных пробоях. При фиксировании опасных газов данное реле выдаст сигнал на отключение силового трансформатора. - указатель уровня масла. При недостаточном для охлаждения и изоляции трансформаторного масла производится отключение силового трансформатора - датчики температуры масла и обмотки трансформатора. При увеличении рабочей температуры предусматривается сигнализация через АСУТП. При достижении критической Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 33 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата температуры – отключение трансформатора. Температурные уровни уточняются по заводской документации - предохранительные и отсечные клапаны сброса давления в трансформаторе с сигнализацией срабатывания. Также, для силового трансформатора предусматривается маслоприемник с отводом масла через самотушащий приямок в маслосборник. Опросные лист на силовой трансформатор см. том 4 книга 4.1 (ШЛ-005-04-ЭП). 4.3 Выбор высоковольтного выключателя 110 кВ Выключатели выбирают по номинальным параметрам – напряжению, длительному номинальному току, отключающей способности, проверяют на термическую и динамическую стойкость. Условия выбора выключателя приведены в таблице 4.1. Таблица 4.1 - Условия выбора выключателя Расчетные величины Каталожные данные выключателя Условия выбора уст = 110 кВ н = 110 кВ уст. ≤ U н I нагр.мах = 340 А I ном.выкл. = 1250 А I нагр.мах ≤ I ном.выкл. I (0). = 2,7 кА I отк.ном. = 25 кА п I пр.с i уд. = 6,9 кА i пр.с = 40 кА i уд. ≤ i пр.с Выбор выключателя по первичному току При выборе выключателя по первичному току мах нагр ом.выкл. н I I выбирается величина из ряда номинальных значений первичного тока. 340 93 , 0 110 3 10 50 2 , 1 cos 3 3 max max нагр. уст U Р I (A) где нагр.мах I - максимальный расчетный ток, max P - суммарная максимальная установленная мощность ВЭС с учетом перегрузки 20%. Расчет динамического действия тока короткого замыкания Расчет ударного тока короткого замыкания производится по формуле 9 , 6 82 , 1 7 , 2 2 2 уд. ) 3 ( 0 уд. k I i П (к) где П начальное значение периодической составляющей трехфазного тока короткого замыкания на стороне 110 кВ уд k - ударный коэффициент, определяемый выражением Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 34 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата 82 , 1 1 1 05 , 0 01 , 0 01 , 0 e е k a T уд , где а Т - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к. з. Для обеспечения динамической стойкости выключатель должен иметь достаточную величину предельного сквозного тока (действующее и амплитудное значение, те П I пр.с , i уд. = 6,9 кА ≤ i пр.с Опросные лист на выключатель 110 кВ см. том 4 книга 4.1 (ШЛ-005-04-ЭП). 4.4 Выбор разъединителя 110 кВ Разъединители 110 кВ устанавливаются с двух сторон от высоковольтного элегазового выключателя 110 кВ. Таблица 4.2 - Условия выбора разъединителей 110 кВ Расчетные величины Каталожные данные разъединителя Условия выбора уст = 110 кВ ном. раз. = 126 кВ устном. раз. I нагр.мах = 340 А ном. раз. = 1600 А I нагр. мах. ≤ ном. раз. = 2,7 кА I пр.с = 40/3 кА/с ≤ пр. суд. = 6,9 кА I пр.с = 40/3 кА/с i уд. ≤ i пр. с Выбор разъединителей по наибольшему рабочему напряжению Наибольшее рабочее напряжение разъединителей должно быть больше или равно номинальному напряжению вместе установки где U ном.раз. = 110 кВ, уст 110 кВ. Выбор разъединителей по первичному току При выборе разъединителя по первичному току выбирается величина из ряда номинальных значений первичного тока. 340 93 , 0 110 3 10 50 2 , 1 cos 3 3 max max нагр. уст U Р I (A), пуст разном мах нагр ом.раз. н I I Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 35 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата где нагр.мах I - максимальный расчетный ток, max P - суммарная максимальная установленная мощность ВЭС с учетом перегрузки. Расчет динамического действия тока короткого замыкания Расчет ударного тока короткого замыкания производится по формуле 9 , 6 82 , 1 7 , 2 2 2 уд. ) 3 ( 0 уд. k I i П (к) где П – начальное значение периодической составляющей трехфазного тока короткого замыкания на стороне 110 кВ уд k - ударный коэффициент, определяемый выражением 82 , 1 1 1 05 , 0 01 , 0 01 , 0 e е k a T уд , а Т - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к. з. Для обеспечения динамической стойкости разъединитель должен иметь достаточную величину предельного сквозного тока (действующее и амплитудное значение, те П I пр.с , i уд. = 6,9 кА ≤ i пр.с Опросные листы на разъединители 110 кВ см. том 4 книга 4.1 (ШЛ-005-04-ЭП). Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 36 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата 4.5 Выбор трансформатора напряжения 110 кВ Трансформаторы напряжения 110 кВ применяется емкостного типа. Таблица 4.3 - Характеристики трансформатора напряжения 110 кВ натри фазы Номинальное рабочее фазное напряжение, кВ 110/√3 Наибольшее рабочее фазное напряжение, кВ 126/√3 Количество вторичных обмоток, шт. 3 Обмотка Класс точности Номинальное напряжение, В Нагрузка, ВА Основная 0,5 100/√3 20 Дополнительная Р 100 20 Измерительная 0,2 100/√3 20 Таблица 4.4 - Характеристики трансформатора напряжения 110 кВ на одну фазу линейный) Номинальное рабочее фазное напряжение, кВ 110/√3 Наибольшее рабочее фазное напряжение, кВ 126/√3 Количество вторичных обмоток, шт. 1 Обмотка Класс точности Номинальное напряжение, В Нагрузка, ВА Основная 0,5 100 20 Опросный лист на трансформатор напряжения см. том 4 книга 4.1 (ШЛ-005-04-ЭП). Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 37 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата 4.6 Выбор трансформатора тока 110 кВ В проекте применяются отдельно стоящие трансформатор тока 110 кВ с 6-тью вторичными обмотками, которые устанавливаются возле высоковольтных выключателей. Расчет максимального тока нагрузки нагр.мах I и ударного тока короткого замыкания i уд представлены в п. Таблица 4.5 - Условия выбора трансформаторов тока 110 кВ Расчетные величины Каталожные данные разъединителя Условия выбора уст = 110 кВ доп. тт = 126 кВ устном. тт I нагр.мах = 340 А ном. перв.. = 400 А I нагр. мах. ≤ ном. раз. i уд. = 6,9 кА I терм..стойк. тт = 40/1 кА/с i уд. ≤ I терм..стойк. тт Ниже представлены данные по вторичным обмоткам Таблица 4.6 - Характеристики вторичных обмоток трансформатора тока 110 кВ Номинальный вторичный ток, А 5 Количество вторичных обмоток, шт. 6 Обмотка Класс точности Номинальная предельная кратность тока обмотки Нагрузка, ВА Коммерческого учета 0,2S FS5 20 Измерительная 0,5 FS5 20 Релейной защиты №1 Р 20 30 Релейной защиты №2 Р 20 30 Релейной защиты №3 Р 20 30 Релейной защиты №4 Р 20 30 Опросный лист на трансформатор напряжения см. том 4 книга 4.1 (ШЛ-005-04-ЭП). Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 38 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата 4.7 Выбор ограничителя напряжения 110 кВ Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения - U HPО Выбор производится по условию О кВ, где U HPC - наибольшее рабочее фазное напряжение сети, кВ. В сетях 110 кВ и выше нр нрс U 126 U 72,7 кВ 3 , где 126 нр U кВ - действующее значение нормированного наибольшего рабочего междуфазного (линейного) напряжения установки ( таблица 1, ГОСТ 1516.3-96); Выбор ОПН 110 кВ по условиям обеспечения взрывобезопасности. Взрывобезопасность ОПН считается обеспеченной, если I вб =>(1,1…1,2)· ) 1 ( 0 П I =1,2·2,1=2,5 кА, где П (кА) - ток однофазного короткого замыкания на стороне 110 кВ. Выбор класса энергоемкости ОПН 110 кВ. Практическим критерием оценки энергоемкости ОПН является его способность пропускать нормируемые импульсы тока коммутационного перенапряжения без потери рабочих свойств. При возможности возникновения переходного резонанса ОПН должен иметь энергоемкость не ниже 4-4,5 кДж/кВ при амплитуде тока 900-1000 А длительностью 2000 мкс. Выбор номинального напряжения ОПН 110 кВ. Так как известно безопасное время воздействия этого напряжения - (ГОСТ 1516.3-96), то по усредненной характеристике «напряжение-время» с предварительным нагружением предварительно определяем кратность этого напряжения во и значение номинального напряжения ОПН: 7 , 91 4 , 76 2 , 1 нро во но U k U (кВ) Определение защитного уровня ОПН 110 кВ при коммутационных перенапряжениях Остающееся напряжение на ограничителе при коммутационных перенапряжениях должно быть не выше допустимого при коммутационных перенапряжения , с во к доп к ост U U Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 39 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата которое определяется через испытательное напряжение коммутационным импульсом защищаемого оборудования. U доп.к =(0,83…0,87)·U ик =0,87·342,6=298,1 кВ Для электрооборудования напряжением 110 кВ нормируется одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты – н кВ (таблица 2 ГОСТ 1516.3- 96). Выдерживаемый уровень коммутационных перенапряжений можно определить по выражению ик и к и k 2U 1,35 0,9 2 200 342,6 кВ, где - коэффициент импульса, равный 1,35; - коэффициент кумулятивности, равный 0,9. Определение защитного уровня ОПН 110 кВ при грозовых перенапряжениях - . Остающееся напряжение на ограничителе при грозовых перенапряжениях должно быть не выше допустимого при грозовых перенапряжениях и нормируемых расстояний до защищаемого электрооборудования , которое определяется через испытательное напряжение ИГЛ кВ (таблица 2, ГОСТ 1516.3-96) грозовым полным импульсом защищаемого оборудования доп.г игп U (0,9 0,95)U 0,95 450 427,5 кВ Результаты выбора ОПН 110 кВ сведены в таблице 4.7 Таблица 4.7 - Результаты выбора ОПН 110 кВ Параметр Паспортные данные Расчетные данные Условия выбора Наибольшее длительно допустимое напряжение 75 кВ 74,2 кВ U HPО =>(1,02…1,05)·U HPC Условие Взрывобезопасности 10 кА 2,5 кА I вб =>(1,1…1,2)· I кз Номинальное напряжение 96 кВ 91,2 кВ нро во но U k U Защитный коммутационный уровень 213 кВ 298,1 кВ Защитный грозовой уровень 250 кВ 427,5 кВ Опросный лист на ОПН-110 кВ см. том 4 книга 4.1 (ШЛ-005-04-ЭП). ик U и кг ост U г доп г ост U U к доп к ост U U г доп г ост U U Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 40 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата 4.8 Выбор РУ 20 кВ Схема РУ-20 кВ выполнена односекционной. Исполнение РУ-20 кВ – закрытое комплектное распределительное устройство, в котором расположены вакуумные выключатели номинальным напряжением 20 кВ. Требования к КРУ 20 кВ Таблица 4.8 – Сравнение расчетных и каталожных данных РУ 20 кВ № п/п Параметры Расчетные значения Каталожные данные 1 Номинальное напряжение главных цепей 20 20 2 Номинальный ток сборных шин, А 20 3 10 50 2 , 1 3 max. I 1730 2000 3 Максимальный ток трехфазного КЗ/Ток термической стойкости (1 с, кА 8,5 16 4 Ударный ток/Ток электродинамической стойкости, кА 21,5 40 5 Количество секций 1 1 6 Количество шкафов КРУ, шт. 8 8 Опросный лист на КРУ 20 кВ см. том 4 книга 4.1 (ШЛ-005-04-ЭП). 4.9 Выбор кабелей 20 кВ В данном разделе описан выбор кабелей 1) от КРУ 20 кВ до ОПН 20 кВ силового трансформатора Т 110/20 кВ мощностью 63 МВА; 2) от КРУ 20 кВ до демпфирующего реактора БСК; 3) от КРУ 20 кВ до трансформатора собственных нужд TN1 20/0,4 кВ мощностью 100 кВА. Для п применен кабель АПвВнг(А)-LS, который предназначен для прокладки в помещениях, туннелях, каналах, шахтах. Для п, 3 применен кабель АПвПг, который предназначен для прокладки в грунте. Кабели от КРУ 20 кВ до опоры ВЛ 20 кВ групп ВЭУ №1, 2, 3 и 4 будут выбраны и учтены в проекте ветрового поля ВЭС «Жеруйык Энерго» по отдельному титулу. Сечение сетей КЛ кВ выбраны по длительно допустимой токовой нагрузке и соответствие термической стойкости при коротком замыкании. Сечения и длины указаны в кабельном журнале ШЛ-005-04-ЭП.КЖ. Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 41 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата Расположение одножильных кабелей принято по схеме треугольник. Скрепление кабелей выполняется пластиковыми хомутами и зажимами. Шаг между хомутами составляет м, на изгибах трассы скрепление выполняется на расстоянии не болеем с обеих сторон. Прокладка кабелей осуществляется согласно рекомендациям завода-изготовителя. Токовые нагрузки в рабочем режиме и при коротком замыкании Допустимые токовые нагрузки в рабочем режиме кабелей рассчитаны при следующих условиях - максимальная температура жилы 90 С - температура окружающей среды 25 С при прокладке на воздухе При других расчетных температурах окружающей среды допустимые токовые нагрузки должны быть умножены на поправочные коэффициенты, приведенные в таблице 4.9. Таблица 4.9 – Поправочные температурные коэффициенты Поправочный коэффициент при температуре окружающей среды, СВ земле 1,16 1,13 1,10 1,06 1,03 1,00 0,97 0,93 0,89 0,86 0,82 0,77 На воздухе 1,24 1,21 1,18 1,14 1,11 1,07 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,83 При прокладке треугольником расстояние между осями кабеля принято равным наружному диаметру кабеля. Допустимые токовые нагрузки и токи короткою замыкания жилы при длительности короткого замыкания 1 с приведены ниже. Таблица 4.10 - Допустимые токи односекундного короткого замыкания кабеля 20 кВ Марка кабеля Сечение кабеля Условие прокладки Допустимые токовые нагрузки для кабеля проложенного треугольником, А Допустимые токи 1 сек. к.з. кабеля. кА АПвВнг(А)-LS х по каб. констр. 673 37,6 АПвПг х по каб. констр. 368 14,2 АПвПг х по каб. констр. 154 3,3 Допустимые токи короткого замыкания рассчитаны исходя из условий - температура на жиле - до короткого замыкания 90 С - после короткого замыкания 250 С Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 42 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата Для продолжительности короткою замыкания, отличающейся от 1 с, указанные значения тока короткого замыкания необходимо умножить на поправочный коэффициент к = 1/√t, где t — продолжительность короткого замыкания, с. Таблица 4.11 - Поправочные коэффициенты к для температуры окружающего воздуха, иной, чем 30 С Максимально допустимая температура жилы С˚ Температура окружающего воздуха, С 20 25 35 40 45 50 55 60 90 1,08 1,04 0,96 0,91 0,87 0,82 0,76 0,71 Таблица 4.12 - Поправочные коэффициенты к для глубины прокладки, иной, чем м, для кабелей, проложенных непосредственно в грунте Таблица 4.13 - Поправочные коэффициенты k3 зависимости от удельного теплового сопротивления грунта Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 43 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата 4.9.1 Выбор кабеля от КРУ 20 кВ до силового трансформатора 63 МВА Выбранный кабель АПвВнг(А)-LS 20 кВ 3х3х(1х400/35), прокладываемый треугольником по кабельным конструкциями в лотках, с длительно допустимым током 673 А. а) Выбор сечения кабеля КЛ по экономической плотности тока 𝑆 эк (мм, где S – экономически целесообразное сечение, мм 𝐼 – максимальный расчетный ток (исходя из номинальной мощности силового трансформатора, А эк нормированное значение экономической плотности тока, для алюминиевой жилы 1,7 А/мм2. Предполагаемый максимальный ток нагрузки кабельных линий 20 кВ, рассчитан исходя из максимальной токовой нагрузки и наихудшего условия работы линии 7 , 1 1820 S 1070 (мм) Суммарное сечение трех кабелей х мм 2 б) Выбор сечения кабеля КЛ по максимальной токовой нагрузке Длительно-допустимый ток нагрузки для кабеля АПвВнг(А)-LS 20 кВ 3х3х(1х400/35) составляет х (А. Максимальный расчетный ток составляет 1820 А, который меньше длительно- допустимого тока нагрузки кабеля. в) Выбор сечения кабеля КЛ по падению напряжения Протяженность КЛ составляет 45 м. При такой малой длине кабеля значения падения напряжения будут незначительные. г) Проверка сечения кабеля на соответствие термической стойкости при коротком замыкании доп > I КЗ (3) (кА), Ток короткого замыкания I КЗ (3) = 8,53 кА Время отключения короткого замыкания принято равным 0,35 с. Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 44 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата доп 0,35 с = 𝐼 кз пр (кА), где доп 0,35 с – допустимый ток короткого замыкания для кабеля при времени срабатывания защиты 0,35 с, кА; пр – время срабатывания защиты, с 𝐼 кз 𝑚𝑎𝑥 − допустимый ток короткого замыкания для кабеля при времени срабатывания защиты 1,0 с, кА. доп 0,35 с 63,56 (кА), что больше, чем трехфазный ток короткого замыкания на сборных шинах 8,53 кА. Условие выбора кабеля выполнено. д) Проверка сечения экрана кабеля по длительно допустимому току В связи с малой протяженностью КЛ емкостные токи замыкания на землю будут незначительные. 4.9.2 Выбор кабеля от КРУ 20 кВ до демпфирующего реактора БСК Выбранный кабель АПвПг 20 кВ 3х(1х150/25), прокладываемый треугольником по кабельным конструкциями в лотках, с длительно допустимым током 368 А. Максимальный расчетный ток по мощности БСК составляет 230 А а) Выбор сечения кабеля КЛ по экономической плотности тока 𝑆 = 230 1,7 = 135 мм 2 Сечение кабеля 150 мм 2 б) Выбор сечения кабеля КЛ по максимальной токовой нагрузке Длительно-допустимый ток нагрузки для кабеля 368 А. Максимальный расчетный ток составляет 230 А, который меньше длительно- допустимого тока нагрузки кабеля. в) Выбор сечения кабеля КЛ по падению напряжения Протяженность КЛ составляет 25 м. При такой малой длине кабеля значения падения напряжения будут незначительные Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 45 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата г) Проверка сечения кабеля на соответствие термической стойкости при коротком замыкании доп 0,35 с 24,0 (кА), что больше, чем трехфазный ток короткого замыкания на сборных шинах 7,85 кА. Условие выбора кабеля выполнено. д) Проверка сечения экрана кабеля по длительно допустимому току В связи с малой протяженностью КЛ емкостные токи замыкания на землю будут незначительные. 4.9.3 Выбор кабеля от КРУ 20 кВ до ТСН 20/0,4 кВ мощностью 100 кВА; Выбранный кабель АПвПг 20 кВ 3х(1х35/16), прокладываемый треугольником по кабельным конструкциями в лотках, с длительно допустимым током 154 А. Максимальный расчетный ток по мощности ТСН составляет 2,9 А а) Выбор сечения кабеля КЛ по экономической плотности тока 𝑆 = 2,9 1,7 = 1,7 мм 2 Сечение кабеля 35 мм 2 б) Выбор сечения кабеля КЛ по максимальной токовой нагрузке Длительно-допустимый ток нагрузки для кабеля 154 А. Максимальный расчетный ток составляет 2,9 А, который меньше длительно- допустимого тока нагрузки кабеля. в) Выбор сечения кабеля КЛ по падению напряжения Протяженность КЛ составляет 20 м. При такой малой длине кабеля значения падения напряжения будут незначительные г) Проверка сечения кабеля на соответствие термической стойкости при коротком замыкании доп 0,15 с 8,54 (кА), Инв. № п одп По дп . и д ата Вза м . инв. Инв. № ду бл . Подп. и дата Лист 46 ШЛ-005-01-ПЗ Лит докум. Изм. Подп. Дата что больше, чем трехфазный ток короткого замыкания на сборных шинах 8,53 кА. Условие выбора кабеля выполнено. д) Проверка сечения экрана кабеля по длительно допустимому току В связи с малой протяженностью КЛ емкостные токи замыкания на землю будут незначительные. |