Сопротивление системы, приведённое к ступени базисного напряжения:

Ударный ток для каждой ветви рассчитывается по формуле:

Так как ТЭЦ и система являются удаленными источниками, то их периодическая составляющая Iпф C = Inо C =4,68 кА.

Для генераторов станции 1пф рассчитывается последующим формулам:

После подстановки получаем:

После подстановки получим:

;

.

По расчетным значениям в и типовым кривым периодической составляющей тока к.з., изображенных на рисунке 2.4.3, определяем соотношение

Рисунок 12 - Типовые кривые изменение во времени периодических составляющих тока к.з. при различных удаленностях точки к.з.

Для РУ 10 кВ б = 0,98, для РУ 220 кВ б = 0,98 .

Периодическая составляющая тока в месте к.з. рассчитывается по формуле:

После подстановки значений получим:

Суммарная периодическая составляющая тока в месте к.з:

Для расчета апериодической составляющей тока к.з. зададимся значением постоянной времени затухания, для системы и ТЭЦ Та=0,03, для проектируемой станции Та = 0,26. Расчетное время отключения цепи выключателя ф = 0,1с.

После подстановки получаем:

Суммарная апериодической составляющей тока к.з.:

2.5 Расчет токов короткого замыкания на выводах генератора блока

Составим схему замещения, где все элементы заменим на соответствующие индуктивные сопротивления, приведенные к ступени базисного напряжения Uб=10,5 кВ. Весь расчет проводится по принципу аналогичному изложенному в п. 2.4.

Пересчитываем сопротивления в соответствии с базисным напряжением 10,5 кВ и сверхпереходные ЭДС всех источников:

;

;

;

;

;

;

;

;

Ес=-5,77 кВ;

;

;

;

.

Преобразуем схему замещения:

Рисунок 13 - Упрощенная схема замещения

Определим параметры верхней части схемы:

;

;

;

;

.

Схема замещения примет вид, изображенный на рисунке 14

Рисунок 14 - Преобразованная схема замещения

Определим начальное значение периодической составляющей тока к.з. для каждой ветви:

IпоС=0,3 кА;

Iпо10=8,3 кА;

Iпо220=12,27 кА;

IпоБГ=12,27 кА.

Начальное значение суммарного периодического тока к.з. от всех источников: IпоУ=33,14 кА;

Ударный ток для каждой ветви:

iУС=0,73 кА;

iУ10=22,7 кА;

iУ220=34,1 кА;

iУБГ=34,1 кА.

Ударный ток от всех источников в месте к.з.: iУУ=91,63 кА.

Периодическая составляющая тока в месте к.з.:

Для РУ 220 кВ б = 0,98, для РУ 10 кВ б = 0,98, для блочного генератора б = 0,98.

IпфС=0,3 кА;

Iпф10=8,134 кА;

Iпф220=12,02 кА;

IпфБГ=12,02 кА.

Суммарная периодическая составляющая тока в месте к.з IпфУ=26,48 кА.

Апериодическая составляющая тока к.з.:

iaфС=0,003 кА;

iaф10=0,079 кА;

iaф220=0,117 кА;

iaфБГ=0,117 кА.

Суммарная апериодическая составляющая тока к.з. равна iaфУ=0,316 кА.

2.6 Расчет токов короткого замыкания на шинах 10 кВ

Составим схему замещения, где все элементы заменим на соответствующие индуктивные сопротивления, приведенные к ступени базисного напряжения Uб=10 кВ. Весь расчет проводится по принципу, аналогичному изложенному в п. 2.4.

Пересчитываем сопротивления и сверхпереходные ЭДС всех источников в соответствии с базисным напряжением 10 кВ:

;

;

;

;

;

;

;

;

Ес=-5,77 кВ;

;

;

;

.

Преобразуем схему замещения:

Определим параметры верхней части схемы:

;

;

;

;

Рисунок 15 - Упрощенная схема замещения

Схема замещения примет вид, изображенный на рисунке 16:

Рисунок 16 - Преобразованная схема замещения.

Определим начальное значение периодической составляющей тока к.з. для каждой ветви, изображенной на рисунке 16:

IпоС=0,3 кА;

Iпо10=8,3 кА;

Iпо220=6,13 кА;

Начальное значение суммарного периодического тока к.з. от всех источников: IпоУ=14,73 кА.

Ударный ток для каждой ветви:

iУС=0,73 кА;

iУ10=22,7 кА;

iУ220=17,05 кА;

Ударный ток от всех источников в месте к.з.: iУУ=40,5кА.

Периодическая составляющая тока в месте к.з. равна:

Для РУ 220 кВ б = 0,98, для РУ 10 кВ б = 0,98.

IпфС=0,3 кА;

Iпф10=8,134 кА;

Iпф220=12,02 кА;

Суммарная периодическая составляющая тока в месте к.з равна: IпфУ=20,454 кА.

Апериодическая составляющая тока к.з.:

iaфС=0,003 кА;

iaф10=0,079 кА;

iaф220=0,117 кА;

Суммарная апериодическая составляющая тока к.з.: iaфУ=0,199 кА;

Результаты расчетов токов к.з. сведем в таблицу 7.

Таблица 7 - Итоговые данные расчета токов короткого замыкания

3. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей электрической станции

3.1 Выбор высоковольтных выключателей

Выбор выключателей происходит по номинальному напряжению U длительному номинальному току Iдл, отключающей способности. Соответственно, осуществляется их проверка на термическую и динамическую стойкость.

Для выбора выключателей должны быть известны следующие исходные и расчетные данные:

Uуст - напряжение электроустановки, кВ;

Iраб.форс - рабочий ток форсированного режима электроустановки, кА;

Inо, Iдл, Inф, Iaф,- параметры тока КЗ отключаемого выключателем, кА;

Вк - тепловой импульс кА2/с.

Для выбора выключателей необходимо рассчитать рабочий форсировочный ток и тепловой импульс тока по формулам:

где Рпред - предельная нагрузка на выключатель.

где Inо - начальное значение суммарного периодического тока от всех источников, А;

Та - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з., с.

Для удобства расчетов все данные заносятся в таблицы.

3.1.1 Выбор выключателей для ОРУ 220кВ

Для ОРУ 220кВ выбран выключатель элегазовый баковый ВЭБ-220. Он имеет пружинный привод ППВ и встроенные трансформаторы тока высокого класса точности. Выключатель изготовлен в климатическом исполнении УХЛ1 и предназначен для эксплуатации в ОРУ и ЗРУ в районах с умеренным и холодным климатом. Производитель гарантирует высокий коммутационный и механический ресурс, что обеспечивает, при нормальных условиях эксплуатации, не менее чем 25-летний срок службы до первого ремонта. ВЭБ-220 имеет высокие пожаро- и взрывобезопасность.

Таблица 8 - Выбор выключателей для ОРУ 220кВ

Здесь вн -- номинальное содержание апериодической составляющей тока отключения, отн. ед. (при отсутствии данных принимается равным 0,2);

Iф и tт -- предельный ток термической стойкости (кА) и допустимое время его действия (с).

Проверим выполнение условий 2, 6, 7:

Так как все условия выбора выполняются, принимаем выключатель ВЭБ-220.

3.2 Выбор разъединителей

Выбор разъединителей аналогичен выбору выключателей. По формулам (33), (34) рассчитываем рабочий форсировочный ток Iрф и тепловой импульс тока Вк.

3.2.1 Выбор разъединителей для ОРУ 220 кВ

Для ОРУ 220 кВ выбран разъединитель РГН-220/1000УХЛ1.

Таблица 11 - Выбор разъединителей для ОРУ 220кВ

Произведем проверку условий 2 и 5:

Разъединитель РГН-220/1000УХЛ1 удовлетворяет всем условиям.

3.2.3 Выбор разъединителей для ГРУ 10 кВ

Для ГРУ 10 кВ выбран разъединитель РГН-10/2000УХЛ1. Его расчет проведен в таблице 12.

Таблица 12 - Выбор разъединителей для ГРУ 10 кВ

Проверим условия 2 и 5:

Разъединитель РГН-10/2000УХЛ1удовлетворяет всем условиям.

Характеристики выбранных разъединителей занесены в таблицу 13.

Таблица 13 Характеристики разъединителей

3.3 Выбор сборных шин и токоведущих частей

3.3.1 Выбор проводов сборных шин ГРУ 10 кВ.

Сборные шины выбираются по допустимому току из условий нагрева в длительном режиме и проверяются на термическую и динамическую стойкость при к.з. В целях выявления наиболее нагруженного участка, проводим расчет перетоков мощности на участках сборных шин в нормальном и аварийном режимах.

Будем считать, что одна линия нагружена максимально во всех режимах мощностью Р=150 МВт. Остальные нагружены равномерно:

Находим реактивные мощности по формуле:

при tgц = 0,62

Составим распределение мощностей в нормально-максимальном режиме и изобразим её графически на рисунке 14.

Рисунок 17 - Распределение мощности в нормально-максимальном режиме для ГРУ-10 кВ

Из рисунка 17 видно, что в составленной схеме максимально нагружен участок 3-4: Р=72,4 МВт и Q=44,888 МВАр. Переток полной мощности находим по формуле:

.

Примем к рассмотрению аварийно-максимальный режим. Допустим, что из строя вышел один генератор.

Рисунок 18- Распределение мощности в аварийно-максимальном режиме для ГРУ-10 кВ

Из рисунка 18 видно, что в составленной схеме максимально нагружен участок 2-3: Р=250 МВт и Q=155 МВАр. Переток полной мощности найдем по формуле : .

Исходя из мощности наиболее загруженного участка (участок 2-3, рисунок 18), определим номинальный ток:

После подстановки получим следующее значение тока: .

Для каждой фазы шин произведем выбор двух сталеалюминевых проводов марки АС-400/18 с номинальным сечением 678 мм2 и суммарным допустимым током 2x830 А> 1544 А.

Проверим сборные шины РУ 110 кВ на термическую стойкость при к.з. Проверка заключается в сравнении температуры проводов в момент отключения к.з. ?н с допустимой температурой ?доп (для сталеалюминевых шин - 200°С).

Определим начальную температуру проводов по формуле:

где ?o.hom -- номинальная температура шин, 25 °С;

?н.доп -- номинальная допустимая температура шин 70°С.

Подставив значения в формулу 39, получаем начальную температуру проводов:

По рисунку 19 определяю начальное значение теплового импульса:

Ан=0,6·104А2с/мм4.

Рисунок 19 - Кривые зависимости номинальной температуры шин от теплового импульса

Определим конечное значение теплового импульса по формуле:

где q - сечение проводов по алюминию.

По кривым зависимости ?н от Ак (рисунок 3.3.3) определим конечную температуру: ?к =67°С <200°С. Следовательно, провода сборных шин РУ-10 кВ удовлетворяют условию проверки на термическую стойкость.

Выбираем ошиновку. Выбор сечения производится по экономической плотности тока.

Экономическое сечение рассчитывается по формуле:

где iэк =1A/mт2 - экономическая плотность тока.

Для ошиновки выбираем провод АС-600/72 по 2 на фазу, с сечением по алюминию 600 мм2 и допустимым током 2100 А.

Проверим ошиновку на термическую стойкость:

?Н = 58,085<200°С.

По рисунку 19 определим начальное значения теплового импульса и конечную температуру:

Ан=0,45·104 А2с/мм4;

Ак= 0,45·104А2с/мм4;

?k=58°C<200°C.

Выбранные для ошиновки провода удовлетворяют условиям.

3.3.2 Выбор проводов сборных шин ОРУ 220 кВ

Будем считать, что одна линия нагружена максимально во всех режимах мощностью Р=250 МВт. Остальные линии нагружены равномерно. Определяем остаточную мощность:

Рост = 100 МВт.

Находим реактивные мощности:

Qmaх = 155 МВАр;

Qocm = 62 МБ Ар.

Составим, в графической форме, распределение мощностей в нормально-максимальном режиме.

Рисунок 20 - Распределение мощности в нормально-максимальном режиме для ОРУ-220 кВ

Из рисунка видно, что в составленной схеме максимально нагружен участок 2ч3: Р=117,2 МВт и Q=72,664 МВАр. Переток полной мощности находим по формуле 37: S = 137,898 MBA.

Рассмотрим аварийно-максимальный режим. Допустим, из строя вышел один генератор.

Рисунок 21 - Распределение мощностей в аварийно-максимальном режиме для ОРУ-220 кВ

Наиболее загруженный участок - 1-2 : Р=132, МВт и 82,356 МВАр.

Переток полной мощности находим по формуле (37):

S = 156,264 MBA.

Исходя из мощности наиболее загруженного участка (участок 4-5, рисунок 21), определяем номинальный ток:

Iнаиб.=0,41 кА.

Выберем для каждой фазы шин сталеалюминевый провод марки АС-150/32 с номинальным сечением 148 мм2 и допустимым током 450 А>410 А.

Проверим сборных шин РУ-220 кВ на термическую стойкость при к.з.. Определим начальную температуру проводов по формуле (39): ?н = 66<200оС.

По рисунку 16 определяю начальное значение теплового импульса:

Ан =0,55·104 А2с /мм4.

Определим конечное значение теплового импульса:

Ак=0,55·104А2с/мм4.

По кривым зависимости ?н от Ак (рисунок 19) вычисляем конечную температуру: ?k =66°С <200°С. Из последнего неравенства следует, что провода сборных шин РУ-220 кВ удовлетворяют условию проверки на термическую стойкость.

Выбираем ошиновку. Выбор сечения производится по экономической плотности тока плотности тока.

Экономическое сечение рассчитывается:

qэк =410 мм2

Для ошиновки выбираем провод АС-550/71 с сечением по алюминию 549мм2 и допустимым током 945 А.

Проверяем на термическую стойкость: ?н = 44,5<200оС.

По рисунку 19 определяем начальное значение теплового импульса и конечную температуру:

Ан=0,4·104А2с/мм4;

Ак=0,4·104А2с/мм4;

?к=45°С<200°С.

Выбранные для ошиновки полностью удовлетворяют условиям.

3.4 Выбор измерительных трансформаторов тока

Выбор трансформаторов тока производится по напряжению, току и классу точности.

Так как в пункте 3.1 был произведен выбор высоковольтных выключателей ВЭБ-220, в конструкции которых предусмотрены измерительные трансформаторы тока, отдельный расчет и выбор трансформаторов тока в данном курсовом проекте не производится.

Для участков схемы, где выключатели не установлены, а трансформация тока всё же требуется для проведения измерений, производим расчет и выбор трансформаторов тока. Занесем нагрузки от приборов для каждой фазы в таблицу 14.

Таблица 14 - Таблица нагрузок трансформаторов тока

Выбор трансформаторов тока для ГРУ-10 кВ.

Выберем трансформаторы тока элегазовые модернизированные в фарфоровой покрышке ТГФМ-10 и ТГФМ-220.

Проверяем трансформаторы тока по классу точности Zн1>Zрасч, для чего применим следующие формулы:

,

,

,

где Rприб - сопротивление приборов на наиболее загруженной фазе;

Sприб - мощность наиболее загруженной фазы;

Qдоп - допустимое сечение для кабеля;

с - удельное сопротивление медных жил кабеля =0,0175 Ом;

Rк - сопротивление контактных соединений = 0,1Ом;

lрасч - расчетная длина кабеля.

Произведем расчет для трансформатора тока ТГФМ-10 по формулам (42)-(45):

Выбираем кабель ВВГ с сечением 5 мм2.

В таблице 15 сравним расчетные данные с техническими данными трансформатора тока, чтобы убедиться в его пригодности к использованию в имеющейся схеме:

Таблица 15 - Расчет ТГФМ-10 кВ

Произведем расчет для трансформатора тока ТГФМ-220:

Выбираем кабель ВВГ с сечением 5 мм2.

В таблице 16 сравним расчетные данные с техническими данными трансформатора тока, чтобы убедиться в его пригодности к использованию в имеющейся схеме:

Таблица 16 - Расчет ТГФМ-220 кВ

Характеристики выбранных трансформаторов тока занесем в таблицу 17.

Таблица 17 - Трансформаторы тока

3.5 Выбор измерительных трансформаторов напряжения

Произведем выбор измерительных трансформаторов напряжения по номинальному напряжению первичной обмотки UH, классу точности, номинальной мощности вторичной обмотки S2h, и схеме соединения.

3.5.1 Измерительные трансформаторы напряжения для РУ 220 кВ

Проверку трансформатора напряжения в классе точности производят по его суммарной нагрузке, которая может быть определена по подключенным приборам и заносится в таблицу 18.

Таблица 18 - Подключенные приборы и их суммарная нагрузка

Полная суммарная потребляемая мощность по формуле:

Установим трансформатор типа НАМИ-220

Таблица 19 - Технические характеристики трансформатора НАМИ-220 кВ

Т.к. суммарная мощность трансформатора напряжения в 3-х фазах при точности 0,2 Sсум=600 ВА, что больше расчетной мощности S2сум=27,505 ВА, следовательно, выбранный трансформатор подходит установке на станции.

3.5.2 Измерительные трансформаторы напряжения для ОРУ-10 кВ.

Проверку трансформатора напряжения в классе точности производят по его суммарной нагрузке, которая определяется по подключенным приборам и заносится в таблицу 20.

Таблица 20 - Выбор измерительных ТН для ГРУ-10 кВ

Полная суммарная потребляемая мощность по формуле (46):

Выберем трансформатор типа НАМИ-10.

Таблица 21 - Технические характеристики трансформатора НАМИ-10 кВ

Т.к. суммарная мощность измерительных трансформаторов напряжения в 3-х фазах при точности 0,2 Sсум=100 ВА, что больше расчетной мощности S2сум=47,077 ВА, следовательно, выбранный трансформатор подходит установке на станции.

3.6 Расчет и выбор ограничителей перенапряжения (ОПН)

При эксплуатации электроустановок существует вероятность увеличения напряжения сверх наибольшего рабочего - коммутационные и атмосферные перенапряжения, которые очень опасны для изоляции дорогостоящего электрооборудования.

До недавнего времени основными элементами защиты от атмосферных и коммутационных перенапряжений на электроустановках являлись вентильные разрядники типа РВО. В настоящее время разрядники уходят в прошлое, а им на смену приходят нелинейные ограничители перенапряжения (ОПН). Они устанавливаются на сборных шинах электрических станций и подстанций, если к данным шинам подключены линии электропередачи; на выводах высшего и среднего напряжения автотрансформаторов, в цепях силовых трансформаторов, а также отдельных линий.

3.6.1 Выбор ОПН для ОРУ-220 кВ

Определим допустимое расчетное напряжение по формуле:

где Uисп.из - импульсное испытательное напряжение изоляции электрооборудования полной волной (значение этого напряжения выбирается согласно данным, представленным в методических указаниях).

Подставив значение Uисп.из в формулу (47), получим:

Примем для расчета ОПНп-220/154/10/500 УХЛ1.

Таблица 22 - Расчетные данные для ОПН-220 кВ

Ограничитель перенапряжения ОПНп-220/154/10/500 УХЛ1 удовлетворяет всем заданным условиям.

Заключение

В данном курсовом проекте, разработана электрическая часть блочной теплоэлектроцентрали. В ходе проектирования были решены основные задачи по выбору электрических аппаратов (как итог - расчётные значения всех аппаратов, электрооборудования и токоведущих частей не превышают длительно допустимых значений) и расчёту параметров основных электрических цепей.

Выбранная схема электрических соединений удовлетворяет всем нормам технологического проектирования, а, следовательно, обеспечивает высочайшую надежность энергоснабжения потребителей, в том числе - в аварийных режимах. Вместе с тем схема обеспечивает удобство и технологичность ремонта, надежную работу оборудования в критических и подкретических режимах, гибкость и возможность расширения системы.

Схема с двумя рабочими и одной обходной системами шин является предпочтительной для ТЭЦ, работающих на напряжение 10-220 кВ. Она позволяет производить ремонт и отключение силового оборудования распределительных устройств без прекращения энергоснабжения потребителей местной сети.

За счет наличия трансформаторов собственных нужд и резервного трансформатора, а также благодаря правильному выбору электрических аппаратов и токоведущей частей, электрическая часть ТЭЦ обеспечена надежным функционированием. Конфигурация коммутационных аппаратов обеспечивает удобство оперативных переключений и техническую гибкость схемы.

трансформатор электрический замыкание

Список использованной литературы

1. Лыкин, А.В. Электрические системы и сети [Текст]: учеб. пособие / А. В. Лыкин. - М.: Логос, 2008. - 254 с.: ил. - Гр. - ISBN 978-5-98704-055-8 : 211-00.

2. Герасименко, А.А. Передача и распределение электрической энергии [Текст]: учеб. пособие для вузов / А. А. Герасименко, В. Т. Федин. - Изд. 2-е. - Ростов н/Д: Феникс; Красноярск: Издат. проекты, 2008. - 717 с.: ил. - (Высшее образование). - Гр. - ISBN 978-5-222-13221-0 : 299-00.

3. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования [Текст]: учеб. пособие для вузов / [Крючков, И.П.], [Неклепаев, Б.Н.], [Старшинов, В.А.] и др.; под ред. И.П. Крючкова. - 2-е изд., стер. - М.: Академия, 2006. - 416 с.: ил. - (Высшее профессиональное образование). - Гр. - ISBN 5-7695-2951-2 : 275-00.

4. Рожкова, Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций [Текст]: учеб. для сред. проф. образования / Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. - 5-е изд., стер. - М.: Академия, 2008. - 448 с.: ил. - (Среднее профессиональное образование). - Гр. - ISBN 978-5-7695-5063-8 : 396-00.

5. Кисаримов, Р.А. Наладка электрооборудования [Текст]: справочник / Р. А. Кисаримов. - М.: РадиоСофт, 2004. - 352 с.: ил. - ISBN 5-93037-096-6 : 78-00.

6. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации [Текст]. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. - 264 с.: ил. - ISBN 5-93196-390-1 : 232-76.

7. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей [Текст]. - СПб.: ДЕАН, 2003. - 304 с.: ил. - (Безопасность труда России). - ISBN 5-93630-250-4 : 132-22.

8. Алиев, И.И.Электрические аппараты [Текст]: справочник / И. И. Алиев, М. Б. Абрамов. - М.: РадиоСофт, 2004. - 256 с. : ил. - ISBN 5-93037-115-6 : 90-00.

9. Электрические аппараты высокого напряжения [Текст]: учеб. для вузов / Г. Н. Александров, А. И. Афанасьев, В. В. Борисов и др.; под ред. Г.Н. Александрова. - 2-е изд., доп. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000. - 503 с.: ил. - Гр. - ISBN 5-7422-0115-Х : 92-00.

Размещено на Allbest.ru