Проектирование теплофикационной электростанции

2.3 Выбор шин и изоляторов

Выбор шин и токоведущих частей 110 кВ

Шины выбирают по условиям нормального режима и проверяют на термическую и электродинамическую устойчивость току к.з. В РУ 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполняемые проводами АС.

Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах.

По табл. П3.3 [1] принимаем АС 70/11

q=70 мм² ;d=11 мм² ;I_доп=265 А .

1) проверка сечения на нагрев (по допустимому току):

2) Проверка шин на схлёстывание не проводится т.к

3) Проверка шин на термическое действие тока к.з. не производится, т.к. шины выполнены голым проводом на открытом воздухе.

4) Проверку по условиям коронирования в данном случае можно не производить, т.к. согласно ПУЭ минимальное сечение для воздушных линий 110 кВ - 70 мм². Учитывая, что на ОРУ 110 кВ расстояние между проводами меньше чем на ВЛ, проведём проверочный расчёт.

По 4.31 [1] начальная критическая напряжённость

Напряжённость вокруг провода

Фазы расположены горизонтально с расстояниями между фазами 300 см.

Условие проверки:

1,07Е ? 0,9Е₀

1,07·27,45 < 0,9·34,863

29,37 < 31,38

Таким образом провод АС 70/11 по условиям короны подходит.

Токоведущие части от выводов 110 кВ блочного трансформатора до сборных шин выполняем гибкими проводами.

Сечение выбираем по экономической плотности тока J_э=1 А/мм².

Принимаем провод АС 95/16 , сечение провода 95 мм², наружный диаметр 13,5 мм, допустимый ток 330 А.

Проверяем провода по допустимому току:

Проверку на термическое действие тока не производим, т.к. токоведущие части выполнены голым проводом на открытом воздухе.

Выбор шин и токоведущих частей 35 кВ

Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах.

По табл. П3.3 [1] принимаем АС 300/48

q=300 мм² ;d=24,1 мм² ;I_доп=690 А .

1) проверка сечения на нагрев (по допустимому току):

2) Проверка шин на схлёстывание не проводится т.к

3) Проверка шин на термическое действие тока к.з. не производится, т.к. шины выполнены голым проводом на открытом воздухе.

Токоведущие части от выводов 35 кВ блочного трансформатора до сборных шин выполняем гибкими проводами.

Сечение выбираем по экономической плотности тока J_э=1 А/мм².

Принимаем провод АС 240/39 , сечение провода 240 мм², наружный диаметр 21,6 мм, допустимый ток 610 А.

Проверяем провода по допустимому току:

Проверку на термическое действие тока не производим, т.к. токоведущие части выполнены голым проводом на открытом воздухе.

Выбор токоведущих частей 10 кВ

Токоведущие части от выводов генераторов до выводов НН трансформаторов выполняем однополосными алюминиевыми шинами прямоугольного сечения, окрашенные по таблице П3.4 [1].

Сечение выбираем по экономической плотности тока

Выбираем однополосные шины алюминиевые прямоугольного сечения, окрашенные по таблице П3.4 [1].

Сечение полосы q=960 мм² ; размеры шины h?b=120?8 мм ;

допустимый ток I_доп=1900 А.

1) проверка по допустимому току:

2) проверка шин на термическую стойкость при к.з. проводится по условию:

Для голых токоведущих частей

Температура окружающей среды

Допустимая температура нагрева шин при к.з.

Минимальное сечение по термической стойкости

С - функция, определённая по таблице 3.14 [1] C=91

3) проверка шин на электродинамическую стойкость.

Механический расчёт однополосных шин:

Наибольшее удельное усилие

a принимаем 0.8 м.

Изгибающий момент

где l - длина пролёта между опорными изоляторами l=1.5 м.

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента

где W - момент сопротивления шины относительно оси перпендикулярной действию усилии

я

Выбор изоляторов

Выбираем опорные изоляторы ОФ-10-2000 УЗ ; F_разр=20000 Н, высота изолятора Н=134 мм.

Проверяем изоляторы на механическую прочность.

Максимальная сила, действующая на изгиб:

3. Собственные нужды, измерения, управление и сигнализация на станции

3.1 Разработка схемы собственных нужд станции

Рабочие трансформаторы с.н. блочных ТЭС присоединяются отпайкой от энергоблока. Число секций с.н. выбирается равным числу котлов. Мощность рабочих ТСН выбираем по условию:где S_CH - мощность с.н. блочной части ТЭС ;n - число секций 6 кВ блочной части ТЭС.

Принимаем три трансформатора типа ТМ-1000-10/6.

Резервирование 6 кВ собственных нужд осуществляем от шин 110 кВ трансформатором, мощность которого в полтора раза больше рабочего трансформатора собственных нужд. По [4. табл. 3.4.] выбираем трансформатор ТМН 2500/110. Мощность собственных нужд 0,4 кВ ТЭЦ принимаем равной 15% общей мощности СН:

.

Мощность трансформатора 6/0,4 кВ принимаем:

,

гдеn - число трансформаторов СН 0,4 кВ, n = 3;

.

По [5. табл. 6.51.] принимаем трансформатор типа ТМ 160/6.

3.2 Выбор измерительных приборов для всех электрических цепей станции

Выбор измерительных приборов в цепи генераторов. По [1. табл. 4.11.] выбираем количество и тип контрольно-измерительных приборов в цепи блочного генератораТ2-12-2.

В цепи статора устанавливаем амперметр в каждой фазе, вольтметр, ваттметр, счётчик активной энергии, датчики активной и реактивной мощности.

Регистрирующие приборы: ваттметр.

В цепи ротора: амперметр, вольтметр. Так же устанавливаем вольтметр в цепи основного и резервного возбудителей.

В цепи блочного трансформатора: на стороне ВН - амперметр.

Выбор измерительных приборов в цепи трансформатора связи РУ разных напряжений. По [1.табл. 4.11.] устанавливаем на сторону НН амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой; СН амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой; ВН - амперметр.

Выбор измерительных приборов для трансформатора собственных нужд. По [1.табл. 4.11.] на одну секцию ТСН устанавливаем со стороны питания амперметр, ваттметр, счётчик активной энергии.

Выбор измерительных приборов шин 6 кВ СН. По [1.табл. 4.11.] устанавливаем вольтметр для измерения междуфазного напряжения и вольтметр с переключением для измерения трёх фазных напряжений.

Выбор измерительных приборов в цепи шиносоединительного и секционного выключателей. По [1.табл. 4.11.] устанавливаем амперметр.

Выбор измерительных приборов в цепи электродвигателей. По [1.табл. 4.11.] устанавливаем в цепи статора амперметр.

Выбор измерительных приборов в цепи линий 35 кВ. По [1.табл. 4.11.] устанавливаем амперметр, расчётные счётчики активной и реактивной энергии.

Выбор измерительных приборов в цепи линий 110 кВ. По [1.табл. 4.11.] устанавливаем амперметр, ваттметр, варметр, фиксирующий прибор, используемый для определения места КЗ, расчётные счётчики активной и реактивной энергии.

Выбор измерительных приборов на сборных шинах 35 и 110 кВ. По [1.табл. 4.11.] устанавливаем вольтметр с переключением трёх междуфазных напряжений, регистрирующие приборы - частотомер, приборы синхронизации - два частотомера, два вольтметра, синхроноскоп и осциллограф.

3.3 Выбор и проверка класса точности трансформатора тока в цепи ЛЭП-110 кВ

Трансформатор тока выбираем по:

- напряжению установки ;

-току ;

- конструкции и классу точности;

- электродинамической стойкости;,

гдек_эд - кратность электродинамической стойкости;

I_1ном - номинальный первичный ток трансформатора тока;

i_дин - ток электродинамической стойкости;

- термической стойкости;,

гдек_Т - кратность термической стойкости;

- вторичной нагрузке,

гдеz₂ - вторичная нагрузка трансформатора тока;

- номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.

Определим расчётные данные

Номинальный ток в линии

,

гдеn - количество линий высшего напряжения;

.

Максимальный ток в линии при снижении напряжения на 5%

.

Ударный ток

.

Тепловой импульс

.

Вторичная нагрузка

Индуктивное сопротивление токовых шин невелико, поэтому z₂ ? r₂. Вторичная нагрузка состоит из сопротивлений приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов:

.

Сопротивление приборов определяем по формуле:

,

гдеS_приб - мощность потребляемая приборами;

I₂ - вторичный номинальный ток прибора.

Для определения нагрузки трансформатора тока составим таблицу, в которой указаны все приборы подключённые ко вторичной обмотке трансформатора тока.

.

Сопротивление контактов принимаем 0,05 Ом.

Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения

;

;

.

Зная r_пр можно определить сечение соединительных проводов:

,

где ? - удельное сопротивление материала провода; во вторичной цепи

принимаем провода с алюминиевыми жилами (? = 0,0283);

l_расч - расчётная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора тока.

Длину соединительных проводов от трансформатора тока до приборов (в один конец) принимаем по [1. стр. 375] приблизительно равной 75 м для линий 110 кВ.

.

По условию прочности, для алюминиевых жил, сечение не должно быть меньше 4 мм². Принимаем q = 5,74 мм².

.

В цепи ЛЭП-110 кВ принимаем трансформатор тока ТФЗМ110-У1.

Сравнение расчётных и каталожных данных сведём таблицу.

3.4 Выбор и проверка класса точности трансформатора напряжения на сборных шинах 110 кВ

Трансформаторы напряжения выбираются:

- по напряжению установки U_уст ? U_ном;

- по конструкции и схеме соединения обмоток;

- по классу точности;

- по вторичной нагрузке ,

где - нагрузка всех измерительных приборов и реле;

- номинальная мощность в выбранном классе точности.

Определим расчётные данные:

Определим нагрузку всех измерительных приборов, присоединённых ко вторичной обмотке трансформатора напряжения.

По [1. табл. П. 4.6.] принимаем трансформатор напряжения типа НКФ-100-57.

Класс точности трансформатора 0,5.

3.5 Выбор схемы управления и сигнализации выключателем

Для выключателя ВМП-10 с электромагнитным приводом принимаем схему управления и сигнализации изображённую на рис ниже.

Управление выключателем производится через реле команд КСС и КСТ. В обеих цепях управления предусмотрен подхват командами контактами реле КВ4 и КВ3, обеспечивающий завершение команды. На случай невыполнения команды управления предусмотрена блокировка с помощью реле КВ1 и КВ2. Так, при включении выключателя шунтируется обмотка реле КQT и его контакты с замедлением на возврат замыкают цепь реле КВ1 (вспомогательный контакт SQ замкнут). С выдержкой времени замыкаются контакты КВ1 в цепи реле КВ2. Если за это время выключатель не отключился (вспомогательные контакты SQ остались замкнутыми), разомкнутся контакты КВ2 и обесточиться цепь контактора КМ и соответственно электромагнита YAC. Блокировка от многократных включений на КЗ выполнена по распространённой для этого класса выключателей схеме, использующей вспомогательные контакты электромагнита отключения YAT. При длительной команде включения на КЗ после первого отключения выключателя электромагнит отключения YAT остаётся под напряжением по цепочке: плюс - KCC (автоматика) - КВ4 - замыкающие вспомогательные контакты YAT - R. Размыкающие вспомогательные контакты YAT разрывают цепь включения. Резистор R ограничивает ток YAT. Для контроля цепей управления использованы 2 промежуточных реле: реле положения включено RQC, контролирующее цепь отключения, и реле положения отключено KQT, контролирующее цепь включения. Цепь запуска звуковой сигнализации обрыва образуется через последовательно включённые размыкающие контакты КQC и KQT обоих реле. При исправном состоянии оперативных цепей обмотка одного реле обтекается оком, а другого обесточена (цепь звукового сигнала разомкнута). В случае обрыва цепи последующеё операции обмотки обоих реле оказываются обесточенными и появляется звуковой сигнал. Резисторы в цепях реле KQS и KQT предотвращают срабатывание выключателя при случайном закорачивания обмотки реле во время работы во вторичных цепях.

3.6 Разработка конструкции распределительных устройств

На ТЭС применены схемы с блочными агрегатами и с выдачей мощности в сети высокого напряжения. В схеме использованы простые блоки в которых к каждому генератору присоединён соответствующий повышающий трансформатор. РУ на напряжения 35 и 110 кВ выполнены открытыми. В качестве схемы РУ 110 кВ принимаем схему с двумя рабочими и обходной системами шин, с одним выключателем на цепь. В схеме применяется фиксированное распределение присоединений, шиносоединительный и обходной выключатель. Установка этих выключателей обеспечивает большую оперативную гибкость.

К достоинствам этой схемы следует отнести:

- возможность ремонта любой системы шин без отключения потребителей и источников;

- при к.з. на одной системе шин, потребитель теряет питание только на время переключения на другую систему шин;

- схема является гибкой и достаточно надёжной.

Недостатки:

- отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех источников и линий, присоединённых к данной системе шин, а если в работе находится одна СШ, то отключаются все присоединения. Ликвидация аварий затягивается т.к. все операции по переходу с одной СШ на другую производятся разъединителями;

- повреждение шиносоединительного выключателя равнозначно к.з. на обеих системах шин, т.е. приводит к отключению всех присоединений;

- большое количество операций с разъединителями при выводе в ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ.

РУ 35 кВ повторяет конструкцию РУ 110 кВ со всеми её преимуществами и недостатками.

Заключение

В ходе проделанного курсового проекта была спроектирована теплоэлектроцентраль мощностью 36 МВт. На первой стадии проекта был произведён технико-экономический расчёт возможных электрических схем станции и был выбран оптимальный вариант. На второй стадии проекта был произведен выбор токоведущих частей и аппаратов для главной схемы станции, для чего были рассчитаны токаи трёхфазных коротких замыканий на сборных шинах 10, 35 и 110 кВ. была выбрана схема собственных нужд станции и измерительные приборы для всех электрических цепей станции и. в результате разработки конструкции распределительных устройств на среднем напряжении35 кВ и высоком напряжении 110 кВ, в качестве ОРУ была принята двойная система сборных шин с обходной системой шин.

Список использованной литературы

1. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. Изд. 3-е - М.: Энергоатомиздат, 1987 - 684 с.

2. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Ершевич В.В., Зейлигер А.Н., Илларионов Г.А. и др.; под редакцией Рокотяна С.С. и Шапиро И.М. - 3-е изд., переработанное и дополненное - М. Энергоатомиздат, 1985 - 352 с.

3. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР - 6-е издание, переработанное и дополненное - М. Энергоатомиздат, 1985 - 640 с.

4. Неклипаев Б.Н., Кручков И.П. Электрическая часть станций и подстанций : справочные материалы для курсового и дипломного проектирования; учебное пособие для вузов - 4-е издание М.: Энергоатомиздат, 1989 - 608 с.

5. Пособие по курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов: учебное пособие для студентов электроэнергетических специальностей - 2-е издание, переработанное и дополненное Блок В.М., Обушев Г.К., и др.4 под ред. Блок В.М. - М.: Высшая школа, 1990 - 383 с.