Курсовик по станциям2. Выбор основного оборудования электростанций и подстанций
![]()
|
|
Приборы | Тип | S одной обмотки ВА | Число обмоток | соs ![]() | sin ![]() | Число приборов | Общая потребляемая мощность | ||
Р, Вт | Q, Вар | | |||||||
Амперметр | Э – 335 | 2,0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 2,0 | - | |
Ваттметр | Д – 335 | 1,5 | 2 | 1 | 0 | 2 | 6,0 | - | |
Варметр | Д – 304 | 1,5 | 2 | 1 | 0 | 1 | 3,0 | - | |
Расчетный счетчик активной энергии | ALFA-A | 2 Вт | 2 | 0.38 | 0.925 | 1 | 4 | 10 | |
Расчетный счетчик активной энергии | Альфа А1800 | 2 Вт | 2 | 0.38 | 0.925 | 1 | 4 | 10 | |
Итого | | | | | | | 19 | 20 |
Вторичная нагрузка:
![](377671_html_daf065a580768a5e.gif)
Выбранный ТН НАМИ-35имеет номинальную мощность в
классе точности 0,5 необходимую для подключения приборов Sном =360 ВА
S2∑ < Sном
27,59 ВА < 360 ВА
ТН будет работать в выбранном классе точности.
3. Выбор и проверка оборудования на стороне низшего напряжения:
3.1 Выбор выключателя отходящей линии . На отходящей линии с рабочим током IЛ =520 А принимаем к установке вакуумный выключатель ВВЭ-10-630-20 с приводом типа ПЭ. Собственное время отключения выключателя tс.в=0,050 с; расчетное время τ= tэ.min + tс.в = 0,01 + 0,050 = 0,060с.
Расчетное значение периодической составляющей тока короткого замыкания
Iп.т = Iп.0= 2,49 кА.
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания
![](377671_html_ac0cd9a6ebdb810e.gif)
Завод-изготовитель гарантирует выключателю апериодическую составляющую в отключаемом токе для времени τ:
![](377671_html_dc5ea71343ff00f8.gif)
где βном определяется по каталогу на выключатель для τ = 0,06 с.
Тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания,
Вк =I2по(tотк+Та) = 2,492 (0,56 +0,05) = 3,78 кА2с,
здесь tотк = tр.з+ tо.в= 0,5 + 0,055 = 0,56 с; tр.з - время действия максимальной токовой защиты линии, равное 0,5 с; tо.в - полное время отключение выключателя ВВЭ-10, равное 0,055 с
Все расчетные и каталожные данные сводим в табл. 5.2.
![](377671_html_8424c24eaf883c3d.gif)
-
Расчетные данные
Каталожные данные
Выключатель ВВЭ-10-630-20
Uуст=10 кВ
Uном=10 кВ
Imax=520 А
Iном = 630 А
Iп.т =2,49 кА
Iотк = 20 кА
iа.τ = 1,06 кА
iа.ном = 11,3 кА
Iп.о =2,49 кА
Iпр.скв= 20 кА
iу = 6,41 кА
iпр.скв =52 кА
Вк = 1,18кА2с
I2тер·tтер =1600 кА2с
Распределительное устройство на напряжении 10 кВ понижающей подстанции принимается комплектным из шкафов КРУ серии КВЭ-1. Разъединители в КРУ встроенные, втычного типа, завод изготовитель гарантирует им необходимые параметры для работы совместно с выключателем ВВЭ-10. Проверка разъединителей КРУ не производится.
3.2 Выбор трансформатора тока в цепи отходящей линии 10 кВ. В шкафу КРУ КВЭ-1 устанавливается трансформатор тока типа ТЛК-10-600-0,5/Р.
На линии 10кВ устанавливаются: амперметр, счетчик активной и реактивной энергии.
![](377671_html_8da0212c61d18378.gif)
![](377671_html_4f10aa98ef772880.jpg)
Рис.5 2
Сравнение расчетных и каталожных данных приведено в табл. 5.3.
Таблица 5.3
-
Расчетные данные
Каталожные данные
ТЛК-10-600-0,5/Р
Uуст=10 кВ
Uном=10 кВ
Imax=520 А
I1ном = 600 А
iу = 6,41кА
iдин =100 кА
Вк = 1,18 кА2с
(Кг·I1ном)2·tг =232·3=1587 кА2с
Для проверки трансформаторов тока по вторичной нагрузке, пользуясь схемой включения и каталожными данными приборов определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока.
Прибор | Тип | Нагрузка, ВА, фазы | ||
| | А | В | С |
Амперметр | Э-335 | 0,5 | - | - |
Счетчик активной энергии | ALFA-A | 2,5 | - | 2,5 |
Счетчик реактивной энергии | ALFA-R | 2,5 | - | 2,5 |
Итого | 5,5 | - | 5,0 |
Из табл. 5.4 видно, что наиболее загружен трансформатор тока фазы А. Общее сопротивление приборов
![](377671_html_6675572f09ac4106.gif)
![](377671_html_77499836f07ed05b.gif)
Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5
z2ном=0,4 Ом.
Сопротивление контактов при трех приборах принимаем rконт = 0,05 Ом, тогда допустимое сопротивление проводов
rпр = z2ном – rприб – rконт = 0,4 - 0,22 - 0,05 = 0,13 Ом.
Для подстанций с высшим напряжением 110 кВ принимаем кабель с алюминиевыми жилами, ориентировочная длина которого в ячейке КРУ-10 кВ l=4м, т.к. трансформаторы тока соединены в неполную звезду, то
![](377671_html_d9e4213f7c1219fc.gif)
![](377671_html_64909df80efe7237.gif)
![](377671_html_7e094725950fab46.gif)
3.3 Выбор трансформатора напряжения на секции сборных шин 10 кВ.
Выбираем ТН НАМИ-10 Uном = 10 кВ, Sном =200 ВА в классе точности 0,5. 3* НАМИ-10. Трансформатор напряжения устанавливается на каждой секции сборных шин. К нему подключаются измерительные приборы всех присоединений данной секции.
Перечень необходимых измерительных приборов выбираем по ПУЭ или из [4]. На электрической схеме (рис. 5.3) показаны места их установки.
![](377671_html_e913f7c545ef4a8f.jpg)
Рис.5.3
Подсчет вторичной нагрузки приведен в табл. 5.5.
Вторичная нагрузка
![](377671_html_82355609d1462fee.gif)
![](377671_html_4a292103263331e0.gif)
Для соединения трансформаторов напряжения с приборами для упрощения расчётов принимаем по условию механической прочности контрольный кабель АКРВГ с сечением алюминиевых жил 4 мм2.
Прибор | Тип | S одной обмот-ки, ВА | Число обмоток | cosφ | sinφ | Число приборов | Общая потребляемая мощность | ||
Р,Вт | Q,Вар | ||||||||
Вольтметр (сборные шины) | Э-335 | 2 | 1 | 1 | 0 | 2 | 4 | - | |
Ваттметр Счетчик активной и Счетчик Реактивной энергии | Ввод 10 кВ от трансфор-матора | Д-335 ALFA-A ALFA-R | 1,5 2 Вт 2 Вт | 2 2 2 | 1 0,38 0,38 | 0 0,925 0,925 | 1 1 1 | 3 4 4 | - 10 10 |
Счетчик активной и Счетчик Реактивной энергии | Линии 10 кВ | ALFA-A ALFA-R | 2 Вт 2 Вт | 2 2 | 0,38 0,38 | 0,925 0,925 | 3 3 | 12 12 | 26 26 |
Итого | 39 | 72 |
![](377671_html_d57c7c4124fc3d03.gif)
3.4 Выбор соединения силового трансформатора с КРУ-10 кВ.
Соединение может осуществляться гибким подвесным токопроводом, шинным мостом или закрытым комплектным токопроводом.
Определяем расчётные токи продолжительных режимов режима (предполагается установка перспективного трансформатора):
![](377671_html_63ba4d3e7ec61d0e.gif)
![](377671_html_e844f9adb373f000.gif)
Выбираем сечение алюминиевых шин по допустимому току, так как шинный мост, соединяющий трансформатор с КРУ, небольшой длины и находится в пределах подстанции.
Принимаем однополосные шины; 60x6 мм2, IДОП =870 А [4, 6].
По условию нагрева в продолжительном режиме шины проходят:
Imах=769,8 А < Iдоп=870 А.
Проверяем шины на термическую стойкость
![](377671_html_424f55c9289a05c8.gif)
где Вк- тепловой импульс, рассчитан при выборе выключателя Q2; С - функция, значение которой для алюминиевых шин равно 91 [А·с1/2/мм2]
qmin=15,15 мм2< 360 мм2.
Проверяем шины на механическую прочность.
Определяем пролёт l при условии, что частота собственных колебаний будет больше 200 Гц:
![](377671_html_73bc883ebdcfd61a.gif)
![](377671_html_7a5a6f6f24e6fae4.gif)
![](377671_html_e53f35fd6ecbe647.gif)
если шины расположены горизонтально, то
![](377671_html_34581504c95b44df.gif)
![](377671_html_873186a236ca6c3e.gif)
![](377671_html_7f05b3815c3edefe.gif)
Принимаем расположение шин горизонтальное, пролет 1,2 м, расстояние между фазами а = 0,8 м.
Определяем напряжение в материале шин от взаимодействия фаз
![](377671_html_89161cc40de13861.gif)
где
![](377671_html_c0a4ff36af90da96.gif)
что меньше σдоп = 90 МПа. Таким образом, шины механически прочны.
3.5 Выбор изоляторов. Выбираем опорные штыревые изоляторы наружной установки ОНШ-10-5-1УХЛ1 на Uном = 10 кВ, Fразр=5000 Н.
![](377671_html_170ce9437045e1c4.gif)
![](377671_html_8e5f6a3377e00739.gif)
Fрасч=5,8 Н< Fдоп =3000Н.
Изоляторы проходят по механической прочности.
3.6 Выбор трансформатора собственных нужд
Так как отсутствует информация о нагрузке собственных нужд, принимаем мощность ТСН, как 1% от мощности трансформатора ГПП, тогда
![](377671_html_b418db211658b723.gif)
Выбираю два трансформатора типа ТМ – 100/10, и устанавливаю их на первой и второй секциях шин ГПП.
3.7. Выбор источников оперативного тока
Оперативный ток на электрических станциях и подстанциях служит для питания вторичных цепей, к которым относятся оперативные цепи защиты, автоматики и телемеханики, аппаратура дистанционного управления, аварийная и предупредительная сигнализация. При нарушении нормальной работы станции оперативный ток служит также для аварийного освещения и питания особо ответственных механизмов. Применение постоянного оперативного тока, требующее установки дорогостоящих аккумуляторных батарей, увеличивает стоимость сооружения, эксплуатационные расходы, вызывает необходимость сооружения разветвленной сети. Но в связи с тем, что на стороне 10 кВ имеется потребитель I категории, применение постоянного оперативного тока является необходимым для обеспечения надежного и бесперебойного питания схем релейной защиты и автоматики.
В соответствии с ПТЭ напряжение на шинах установки постоянного тока принимается на 5% выше номинального, т.е. 230 В. Число основных элементов аккумуляторной батареи, присоединяемых к шинам в нормальном режиме,
![](377671_html_9712706770708561.gif)
![](377671_html_4ebc3ca73d80c441.gif)
Общее число элементов батареи в конце аварийного режима разряда
![](377671_html_916538422e5f45da.gif)
Число дополнительных элементов, вводимых элементным коммутатором,
![](377671_html_c96a301f9ac9910c.gif)
В конце заряда напряжение на элементе поднимается до 2,75 В и минимальное число элементов, подключаемых к шинам,
![](377671_html_4feee7494f583b4d.gif)
Задаемся значениями:
- аварийное освещение
![](377671_html_f742b2e3034b77ad.gif)
- релейная защита
![](377671_html_a829b963495f69eb.gif)
Аварийный ток
![](377671_html_d419327a290eb84b.gif)
![]() | |
![](377671_html_6dc7ded0babad45b.gif)
Номер батареи N, определяется:
![]() | |
![](377671_html_2be7b7b141ae72bb.gif)
где 1,05 — коэффициент, учитывающий старение аккумуляторов;
j — допустимый ток получасового аварийного разряда, приведённый к первому номеру аккумулятора, А/N (принимается j=25 А/N при температуре 25°С).
Принимаем типоразмер СК-2.
Толчковый ток
![](377671_html_f3020ea5a33ffaab.gif)
![]() | |
![](377671_html_c0c80a10f689e8c2.gif)
где
![](377671_html_6d0365cbdd964618.gif)
Определим типоразмер батареи:
![]() | |
![](377671_html_679e042993b8c011.gif)
где
![](377671_html_4d3a380a196de264.gif)
![](377671_html_1a34b6aeccc68b22.gif)
![](377671_html_4c4642e7259de2e6.gif)
Наибольший ток разряда при толчковом токе,
![](377671_html_e27a3f98ad4360ce.gif)
![]() | |
![](377671_html_d8e33de0e5079a94.gif)
Напряжение на шинах батареи
![](377671_html_5cbb6854af319940.gif)
![]() | |
![](377671_html_89727f3861fb54dd.gif)
Выбор зарядного и подзарядного устройств.
Подзарядное устройство находится длительно в работе и в нормальных условиях одновременно с подзарядом батареи питает постоянно включенную нагрузку.
Для подзарядного устройства основных элементов:
![]() | |
где,
![](377671_html_a202365bfae0476d.gif)
![](377671_html_a202365bfae0476d.gif)
N — типовой размер выбранной АкБ: N = 4
![](377671_html_dda892cb21018e5f.gif)
![]() | |
![](377671_html_f00456d4ca6038d2.gif)
Bыбираем 2 выпрямительных зарядно-подзарядных агрегата ВАЗП-380/260-40/80, выполненных на кремниевых выпрямителях с автоматической стабилизацией напряжения.
Для подзарядного устройства добавочных элементов:
![]() | |
![]() ![]() ![]() | |
Для зарядного агрегата:
![]() | |
![]() ![]() ![]() | |
Bыбираем генератор постоянного тока типа П-71 с Pном =13 кВт; Iном = 48 А;Uном=270 В.
Выбранные аккумуляторные батареи будут установлены в специально оборудованном помещении в КРУ 10 кВ, снабженным приточно-вытяжной вентиляцией, поскольку эксплуатация их небезопасна и достаточно сложна
![](377671_html_f92e9c4be546e94f.gif)
В качестве искусственного заземлителя применяют вертикальные и горизонтальные заземлители.
Вертикальные заземлители – сталь круглая диаметром 22 мм, длиной 5 метров.
Заземлитель горизонтальный выполнен из стальной полосы 30×4.
Расстояние между уголками 5 м, глубина заложения проводника от поверхности земли 0,7 м.
Нормируемое сопротивление заземляющего устройства: RЗ.Н. = 0,5 Ом.
Согласно Правил устройства электроустановок, допустимое сопротивление заземляющего устройства с учетом удельного сопротивления грунта ρгр равно:
![](377671_html_c19b792b33dfcc77.gif)
где Rз – допустимое сопротивление заземляющего устройства, Ом;
![](377671_html_e9fa0cf640064304.gif)
![](377671_html_976f55fc2e06070d.gif)
где RВ – сопротивления растекания вертикального заземлителя, Ом;
L – длина заземлителя, м;
d – диаметр поперечного сечения, м;
![](377671_html_f0aa7f292b1f560a.gif)
t′ – расчетная (условная) глубина заложения проводника, м.
Определение расчетной (условной) глубины заложения проводника:
![](377671_html_e7c126b3edbb819d.gif)
![](377671_html_37553d93976c8529.gif)
Определение удельного сопротивления вертикального заземлителя:
![](377671_html_ca1c1cd17216e0cc.gif)
где КС – коэффициент сезонности для вертикальных электродов принимается равным 1,3.
![](377671_html_c86c58aa160afde.gif)
Полученное значение подставляется в формулу:
![](377671_html_b245682af5ce2055.gif)
Определение количества вертикальных заземлителей производится по формуле:
![](377671_html_2ea2453054155e9a.gif)
где n – количество вертикальных заземлителей, шт.;
ηв – коэффициент использования вертикальных заземлителей с учетом интерполяции, принимается равным 0,6.
![](377671_html_fa118d1def197a5e.gif)
![](377671_html_1b7f092a43629474.gif)
Определение длины горизонтальных заземлителей производится по формуле:
![](377671_html_f1d4c593a36f58d9.gif)
где Lг – длина горизонтальных заземлителей, м;
а – расстояние между вертикальными заземлителями, м.
![](377671_html_18ab5b912401190e.gif)
Определение сопротивления растекания горизонтального заземлителя производится по формуле:
![](377671_html_a05e811c437640ec.gif)
где RГ – сопротивления растекания горизонтального заземлителя, Ом;
ρрасч г – расчетное удельное сопротивления вертикального заземлителя, Ом ∙м;
d – диаметр поперечного сечения, м;
![](377671_html_80c41433de9865c.gif)
где КС – коэффициент сезонности для горизонтальной полосы принимается равным 4 для II климатической зоны.
![](377671_html_3f8afec8950f98c9.gif)
![](377671_html_9ead89223ebd6e56.gif)
![](377671_html_3031920dfc17e34.gif)
![](377671_html_29d0adde43121795.gif)
Определение действительного сопротивления растекания горизонтального заземлителя с учетом коэффициента использования производится по формуле:
![](377671_html_cef71b17beeeb690.gif)
где RГ – сопротивления растекания горизонтального заземлителя, Ом;
ηг – коэффициент использования горизонтальных заземлителей с учетом сопротивления горизонтального заземлителя, принимается равным 0,23.
![](377671_html_81f31af2fa5afc80.gif)
Определение сопротивления растекания заземлителей с учетом сопротивления горизонтального заземлителя производится по формуле:
![](377671_html_ece45b889dc1e8d0.gif)
![](377671_html_d23627e3a2bf79bb.gif)
Определение уточненного количества вертикальных заземлителей производится по формуле:
![](377671_html_4a7c75afa48cc474.gif)
![](377671_html_d690ea1dd785b95b.gif)
Принимается nВ = 42 шт.
![](377671_html_d391e41adf14f01c.gif)
![](377671_html_37237f066cfde492.gif)
Согласно ПУЭ (4.2.135.), защита ОРУ 35 кВ и выше от прямых ударов молнии должна быть выполнена отдельно стоящими или установленными на конструкциях стержневыми молниеотводами. Рекомендуется использовать защитное действие высоких объектов, которые являются молниеприёмниками (опоры ВЛ, прожекторные мачты, радиомачты и т.д.).
Предусмотрим для защиты ПС от прямых ударов молнии два стержневых молниеотвода.
Радиус действия одного молниеотвода на высоте наиболее выступающих элементов ОРУ:
![](377671_html_f9352152d6126025.gif)
где
![](377671_html_c02eb4b36ca7f58b.gif)
![](377671_html_5897e6dd58afd5c6.gif)
![](377671_html_92322d4a4a93790c.gif)
![](377671_html_c06d60b6475b2554.gif)
![](377671_html_43a0b78c07e39eae.gif)
![](377671_html_790491a70bf228cb.gif)
![](377671_html_e1a1e032e22a4d02.gif)
![](377671_html_536bc69001463c01.gif)
![](377671_html_2169e34d3aafaf3.gif)
![](377671_html_f546cb87da57eb7c.gif)
![](377671_html_a87622446e32e871.gif)
![](377671_html_4a953e909d4c769b.gif)
Рисунок 9. Зона защиты двух молниеотводов
Примем
![](377671_html_dcc4cab6c5ed5aff.gif)
![](377671_html_3ce1e260796f087d.gif)
![](377671_html_8803f5d8e8c90595.gif)
![](377671_html_1b47c7e9a20397ed.gif)
![](377671_html_580e8a0537f83a2.gif)
![](377671_html_325ea6819666f9b8.gif)
Выбранная нами высота и расположение молниеотводов соответствует зоне защиты силовых трансформаторов и распределительного устройства 35 кВ и 10 кВ.
Защита от грозовых перенапряжений проектируемой ПС осуществляется:
от прямых ударов молний – двумя отдельно стоящими молниеотводами, от набегающих волн с отходящих линий –ограничителями перенапряжения.
Защита от внутренних перенапряжений осуществляется ограничителями перенапряжения.
Выбор ОПН
Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения ОПН
Для класса напряжения 35 кВ = 40,5 кВ
Выбор номинального разрядного тока ОПН
Номинальный разрядный ток принимают равным 5 кА.
Определение защитного уровня ограничителя
Выдерживаемый уровень напряжения изоляцией электрооборудования класса 35 кВ при коммутационных и грозовых перенапряжениях:
6.3.1 Для внутренней изоляции трансформаторов:
Одноминутное испытательное напряжение U1мин=145,5 кВ
Выдерживаемый уровень коммутационных перенапряжений Uвыд=145,5 кВ
Испытательное напряжение полного грозового импульса UПГИ=200 кВ
Выдерживаемый уровень перенапряжений U=181,5 кВ
6.3.2 Для внутренней изоляции аппаратов
Одноминутное испытательное напряжение U1мин=75 кВ
Выдерживаемый уровень коммутационных перенапряжений Uвыд=116,2 кВ
Испытательное напряжение полного грозового импульса UПГИ=185 кВ
Выдерживаемый уровень перенапряжений U=165 кВ
Выбор длины пути утечки внешней изоляции ограничителя
Длина пути утечки внешней изоляции ограничителя при классе напряжения 35 кВ не менее 75 см
![](377671_html_750316a6e282f96.gif)
Выбираем ОПН-35/40,5-10( I) УХЛ1
Uн.р.=40,5 кВ; Iном=10 кА;
Uост=100 кВ, при коммутационном импульсе 500 А;
Uост=122 кВ, при грозовом импульсе 5 кА;
I=40 кА, ток срабатывания взрывопредохранительного устройства
Длина пути тока утечки 90 см
Вид изоляции – полимер
7. Техника безопасности:
7.1 Средства пожаротушения на подстанции:
Горючими веществами в электроустановками является в основном изоляционные материалы. Для быстрой локализации очагов возгорания служат ручные огнетушители, которые широко используются в электроустановках.
Углекислотные огнетушители ОУ – 2, ОУ – 5, ОУ – 8;
Углекислотно – бромэтиловый огнетушитель ОУБ – 7;
7.2 определение высоты ограждения токоведущих частей и подстанции в целом:
![](377671_html_6a06b7463a8b34b6.gif)
7.3 Подъемно – транспортные средства:
Для монтажа ВЛ применяют телескопические вышки, оборудованные кабиной, в которой электромонтажник поднимается на требуемую высоту путем выдвижения телескопа с помощью привода от вала автомобильного двигателя.
Список литературы
![](377671_html_81ed7c4207db7387.gif)
Электрооборудование станций и подстанций: Рожкова Л. Д. Козулин В. С. М – 1987. 648 ст. Энергоатомиздат.
Электрическая часть электростанций и подстанций: Неклепаев Б. Н. Крючкова И. П. Энергоатомиздат 1989.
Правила устройства электроустановок М. “ Энергия”,2006 г.
Принципиальные электрические схемы РУ ПС 6-750 кВ”1991г.
Методические указания по применению ограничителей перенапряжений нелинейных в электрических сетях 6-35 кВ РАО «ЕЭС России» М. 2001г.