Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Національний технічний університет України
“Київський політехнічний інститут”
Методичні вказівки
до виконання розрахунково-графічної роботи
по курсу
ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ ТЕПЛОВИХ ТА ГІДРАВЛІЧНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ
Київ
НТУУ “КПІ” ФЕА
2012
УДК 621.311
Основи проектування теплових та гідравлічних електростанцій: Методичні вказівки до виконання розрахунково-грфічної роботи /Укл.: П.Л.Денисюк, Є.І.Бардик, Р.В.Вожаков./ – К.: НТУУ “КПІ”, 2012 – 66 с.
Рекомендовано Вченою радою факультету електроенерготехніки та автоматики НТУУ «КПІ»
(Протокол № 2 від 24 вересня 2012 р.)
Навчальне видання
Методичні вказівки
до виконання розрахунково-графічної роботи
по курсу
ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ ТЕПЛОВИХ ТА ГІДРАВЛІЧНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ
Розглянуто питання вибору та перевірки комутаційної апаратури на основі розрахунку струмів короткого замикання методом типових кривих для вирішення задач проектування елементів електричної частини електричних станцій та підстанцій різних типів.
Можуть бути використані для студентів вищих навчальних закладів електроенергетичних спеціальностей при виконанні курсового та дипломного проектування.
Для студентів напрямку підготовки 6.050701 – Електротехніка та електротехнології
Укладачі: Денисюк Петро Левкович, канд.техн. наук, доц.
Бардик Євген Іванович, канд.техн. наук, доц.
Вожаков Роман Вікторович, асистент.
Рецензенти: Головко В.М., докт. техн. наук, проф.
Кафедра відновлюваних джерел енергії НТУУ «КПІ»
Відповідальний редактор: Яновський В.П., канд. техн. наук, доц.
За редакцією укладачів
Зміст 3
Передмова. 4
Список скорочень. 5
1. Розрахункові режими роботи електроустановок 7
2. Умови вибору комутаційних електричних апаратів 8
2.1. Умови вибору вимикачів 8
2.2. Умови вибору роз'єднувачів 9
3. Визначення розрахункових умов короткого замикання. 10
3.1. Розрахункова схема 10
3.2. Розрахунковий час короткого замикання 12
3.3. Розрахунковий вид КЗ 13
4. Розрахунок струмів КЗ для довільного часу 13
4.1. Алгоритм розрахунку струмів короткого замикання для схеми виду «система». 14
4.2. Розрахунок струмів короткого замикання у схемі виду «генератор-система». 15
4.3. Розрахунок струмів короткого замикання у схемі виду «двигун-система». 19
5. Перевірка обладнання на термічну стійкість 21
5.1. Визначення імпульсу квадратичного струму КЗ для схеми виду «система». 21
5.2. Визначення імпульсу квадратичного струму КЗ для схеми виду «генератор - система» 21
5.3. Визначення імпульсу квадратичного струму КЗ для схеми виду «двигун - система» 23
6.Приклад вибору та перевірки комутаційної апаратури електричної станції 24
6.1. Вихідна інформація до прикладу 24
6.2. Розрахунок параметрів елементів заступної схеми електричної станції. 25
6.3. Розрахунок індуктивноcті системи 29
6.4. Вибір та перевірка вимикача на збірних шинах генератора ГРУ 10.5 кВ (Точка К1 ). 31
6.4.1. Трансформація заступної схеми ЕС до виду «система-генератор». 31
6.4.2. Розрахунок струмів к.з. від системи. 34
6.4.3. Розрахунок струмів к.з. від генератора 35
6.4.4. Визначення умов вибору та перевірки вимикача на шинах генераторної напруги 36
6.5. Вибір та перевірка вимикача РУ 220 кВ 38
6.5.1.Розрахунок струмів КЗ на шинах РУ 220 38
6.5.2. Визначення умов вибору і перевірки вимикача РУ 220 кВ 40
6.6. Вибір вимикачів на лінії місцевого навантаження. 41
6.6.1. Розрахунок струмів КЗ за лінійним реактором. 41
6.6.2. Перевірка вимикача на термічну стійкість 43
6.7. Вибір роз’єднувача в колі генератора 44
6.8. Вибір роз’єднувача РУ-220 кВ 45
6.9. Вибір роз’єднувача в колі лінії місцевого навантаження 46
Додаток 1. ЕЛЕГАЗОВЕ КОМУТАЦІЙНЕ ОБЛАДНАННЯ 47
Додаток 2. Завдання до виконання розрахунково-грфічної роботи. 62
Д2.1.Варіанти завдань до виконання роботи 62
Д2.2. Вихідна інформація до розрахункової роботи. 63
Д2.3. Послідовність виконання роботи. 64
Література. 66
Одним з етапів проектування електричної частини ЕС являється вибір та перевірка комутаційної апаратури, які базуються на розрахункових умовах тривалих і короткочасних аварійних режимів електричної частини електростанції чи підстанції.
Задача даної роботи навчити студентів зважено, послідовно і взаємозв’язано виконувати роботи з проектування електричної частини станції зв’язаної з енергосистемою.
Методичні вказівки включають в себе базову теорію проектування електричних об’єктів, приклади вибору та перевірки комутаційного обладнання в схемі електричної станції (підстанції), завдання та довідковий матеріал до виконання розрахунково-графічної роботи по курсу «Основи проектування теплових та гідравлічних електростанцій».
Основна увага в роботі приділяється розрахункам струмів короткого замикання з метою обґрунтованого прийняття проектних рішень під час вибору комутаційної апаратури.
АЕС - атомна електрична станція
АТ - автотрансформатор
АТБ - блоковий автотрансформатор
АТЗ - автотрансформатор зв’язку
ВГ - генераторний вимикач
ВН - висока напруга
ВЛ - високовольтна лінія
ВП - власні потреби
ВРУ - відкрита розподільча установка
Г - генератор
ГАЕС - гідравлічна акумулююча електрична станція
ГЕС – гідроелектростанція
ГТЕС - газотурбінна електрична станція
ГРУ - генераторна розподільча установка
ЕС - електрична станція
ЗРУ - закрита розподільча установка
КЕС - конденсаційна електрична станція
КЗ - коротке замикання
КРУ - комплектна розподільча установка
КРУЕ - комплектна розподільча установка елегазова
КРУЗ - комплектна розподільча установка для зовнішнього використання
ЛЕП - лінія електропередач
ЛР - лінійний реактор
МН – місцеве навантаження ТЕЦ
НН - низька напруга
ПС - підстанція
ОВ - обхідний вимикач
ОСШ - обхідна система шин
ПБЗ –перемикач без збудження
ПЛ – повітряна електрична лінія
РУ - розподільча установка
РПН - регулювання напруги під навантаженням
РСШ - робоча система шин
СВ - секційний вимикач
СКЗ - струми короткого замикання
СР - секційний реактор
СШ - система шин
ТВП - трансформатор власних потреб
ТЕС - теплова електростанція
ТЕЦ – теплоелектроцентраль
ШЗВ - шинний з’єднувальний вимикач
Характеристики провідників і апаратів РУ електростанцій і ПС, повинні задовольняти всім режимам функціонування відповідного електроустаткування, або його окремих частин (наприклад, приєднань РУ): нормальному, ремонтному, аварійному та післяаварійному.
Нормальний режим відповідає умовам, коли всі елементи електроустановки чи її частини знаходяться в роботі і функціонують відповідно до запланованого для них навантаження і якісних показників.
Ремонтний режим обумовлений виводом частини обладнання електроустановки в плановий ремонт.
Аварійний режим настає при раптовому порушенні (збуренні) нормального режиму. При виборі провідників і апаратів за розрахунковий аварійний режим приймають, як правило, режим КЗ.
Післяаварійний режим настає після ліквідації КЗ, коли проводиться заміна чи відновлювальний ремонт ушкодженого устаткування.
Нормальний, ремонтний та післяаварійний режими відносяться до категорії тривалих робочих режимів, хоча тривалість ремонтного і післяаварійного станів значно менше, ніж нормального режиму. У ремонтному і післяаварійному режимах можливі підвищені (обтяжені) навантаження окремих елементів, які резервують устаткування, що знаходиться в ремонті, чи устаткування, що відмовило в роботі. Найбільші тривалі струми будемо називати перенавантажувальними. Коротке замикання швидко ліквідується за командами релейного захисту з допомогою вимикачів і тому являє собою короткочасний режим.
Електричні апарати і провідники для РУ електростанцій і підстанцій вибирають відповідно до розрахункових умов тривалих і короткочасних режимів.
- Uуст - номінальна напруга електроустановки повинна бути менша, або дорівнювати номінальній напрузі Uн вимикача;
- Іобт - струм обтяженого режиму, що протікає через вимикач, повинен бути менший або дорівнювати номінальному струму Ін вимикача;
- Іп,0 - початкове значення періодичної складової струму КЗ повинно бути менше, чи дорівнювати діючому значенню струму електродинамічної стійкості iед;
- iуд.max - ударний струм КЗ повинен бути менший, чи дорівнювати амплітудному значенню струму електродинамічної стійкості iед.max,н;
- В - імпульс квадратичного струму КЗ повинен бути менший, чи дорівнювати номінальному імпульсу квадратичного струму, обумовленому квадратом струму термічної стійкості Ітерм,н і терміном його протікання tтерм,н, тобто ;
- Іп, - діюче значення періодичної складової струму КЗ у момент розриву контактів повинно бути менше, або дорівнювати номінальному струму вимикання Івідкл,н вимикача;
- Іп,+іа, - повний струм КЗ до моменту повинен бути менший, або дорівнювати номінальному асиметричному струму вимикання Івідкл,н(1+ном), де ном - номінальний відносний вміст аперіодичної складової.
Режим комутації вимикача визначається не тільки струмом, але і напругою. Це означає, що вимикач повинен бути перевірений по напрузі uв, що відновлюється на його контактах. Ця перевірка обов'язкова для повітряних, вакуумних та елегазових вимикачів, які чутливі до повторного запалювання електричної дуги. Для масляних вимикачів таку перевірку можна не проводити.
Перевірка умов комутації вимикачів за напругою, що відновлюється, наступна:
а) при коливальному процесі зміни напруги (uв) розрахунковий коефіцієнт перевищення амплітуди kа повинен бути менший, або дорівнювати гарантованому коефіцієнту перевищення амплітуди uв,гар;
б) середня швидкість відновлення напруги vсер повинна бути менша, або дорівнювати гарантованій швидкості vгар напруги вимикача, що відновлюється;
в) при аперіодичному процесі зміни напруги (uв) розрахункова крива напруги uв, не повинна перевищувати нормовану криву uв, обумовлену гарантованими значеннями початкової швидкості відновлення напруги, моментом часу t0 та коефіцієнтом перевищення амплітуди.
Для повітряних, вакуумних та елегазових вимикачів рекомендується виконати спочатку наближену перевірку швидкості відновлення напруги:
,
де - розрахунковий струм трифазного КЗ (кА); Nл - число повітряних ліній, що залишилися приєднаними до збірних шин РУ.
Якщо ця умова виконана, то уточнених розрахунків uв не потрібно.
- Uуст - номінальна напруга електроустановки повинна бути менша, або дорівнювати номінальній напрузі Uн роз'єднувача;
- Іобт - струм обтяженого режиму повинен бути менший, або дорівнювати номінальному струму Ін роз'єднувача;
- іуд,max - ударний струм повинен бути менший, або дорівнювати струму електродинамічної стійкості (амплітуди) іед,max,н ;
- В - імпульс квадратичного струму КЗ повинен бути менший, або дорівнювати .
Вибір та перевірка провідників і апаратів в відповідності до умов аварійного режиму включає в себе наступні етапи:
- складання розрахункової схеми;
- визначення місць розташування розрахункових точок КЗ;
- розрахунок часу протікання струму КЗ;
- визначення розрахункового виду КЗ.
Розрахункова схема це однолінійна електрична схема проектованої електроустановки, у якій включені всі джерела живлення і всі можливі зв'язки між ними. На Рис. 3.1 показані приклади трьох розрахункових схем: а)електричної станції районного типу з укрупненими блоками; б)електричної станції з місцевим навантаженням (ТЕЦ); в)понижуючої підстанції електроенергетичної системи.
На розрахунковій схемі в комутаційних вузлах усіх напруг указують точки КЗ, для яких необхідно визначити струми КЗ (К1-К6). Розрахункову точку КЗ намічають для апаратів і провідників кожному виду приєднання. Її місце розташування вибирають таким чином, щоб через устаткування, що перевіряється, протікав найбільш можливий струм КЗ, який і є розрахунковим. Наприклад, для провідників і апаратів у приєднанні генератора Г1 у схемі на Рис. 3.1,а, розрахунковою точкою КЗ є точка К7, а розрахунковий струм складається із суми струмів КЗ, що посилаються всіма джерелами, крім Г1. Для обладнання, що на приєднанні трансформатора власних потреб ТВП, розрахунковою точкою КЗ служить К8, а розрахунковим являється сумарний струм у місці КЗ.
Наявність замкнутого контура вимагає розрахунку КЗ в розімкнутому контурі, що ілюструє схема рис. 3.1,б. Розрахункова точка КЗ К9 для провідників і апаратів трансформатора зв'язку Т1 розглядається в умовах, коли Т1 вимкнутий з боку ВН.
Рис. 3.1. Розрахункові схеми. а) – електричної станції районного типу з укрупненими блоками; б) – неблокової ТЕЦ; в) – підстанції .
Розрахунковий час КЗ tроз оцінюється в залежності від мети розрахунку:
- для перевірки устаткування на електродинамічну стійкість tроз=0 (для струму І0,0) і tроз=0,01с (для струму iуд.max );
- для перевірки вимикачів на вимикаючу здатність tроз визначається як сума найменш можливого часу дії релейного захисту (Табл. 3.1) та власного часу спрацювання відповідного вимикача , що включає в себе час гасіння дуги на його контактах.;
- перевірка на термічну стійкість вимагає обчислення квадратичного струму КЗ за час його існування tвим, що дорівнює сумі максимальної витримки часу сновного релейного захисту (Табл. 3.1.) і власного часу спрацювання відповідного вимикача .
Таблиця 3.1. Характеристики релейного захисту різних конструкцій і відповідних рівнів напруги мережі
|
№ п/п |
Тривалість спрацювання релейного захисту |
Конструкція елементів релейного захисту |
|||
|
механічна |
напівпрвідникова |
||||
|
клас напруги, кВ |
клас напруги, кВ |
||||
|
3,15÷35 |
110÷500 |
3,15÷35 |
110÷500 |
||
|
1 |
Мінімальна тривалість, с |
0,1 |
0,1 |
0,05 |
0,013 |
|
2 |
Максимальна витримка часу, с |
5,0 |
0,5 |
5,0 |
0,5 |
Розрахунковий вид КЗ визначається в залежності від призначення вибору та перевірки обладнання:
- на електродинамічну стійкість (трифазне КЗ);
- на термічну стійкість (трифазне або двофазне КЗ);
- на вимикаючу здатність вимикачів (трифазне або однофазное КЗ для мереж напругою 110 кВ і вище).
Найбільш розповсюдженим розрахунковим видом КЗ являється трифазне коротке замикання. Методика розрахунку струмів КЗ визначається видом розрахункової схеми і місцем КЗ. В залежності від вибору точки КЗ ЕЕС, всі розрахункові випадки можуть бути зведені до трьох характерних кінцевих заступних схем:
- «система», Рис. 4.1,а;
- «генератор система», Рис. 4.1,б;
- «двигун - система», Рис. 4.1,в.
Далі такі схеми можуть бути названі як алгоритми розрахунків.
Рис. 4.1. Заступна схема ЕЕС для розрахунку струмів КЗ виду: «система» (а), «генератор - система» (б), «двигун - система» (в).
Електрично віддалена від усіх джерел розрахункова точка КЗ дозволяє кінцеву заступну схему перетворити в однопроменеву схему з параметрами еквівалентного джерела, умовно названого «системою». Такі перетворення справедливі, коли розрахункова точка КЗ розташована на підстанціях РУ 6-10 кВ, до яких безпосередньо не підключені синхронні компенсатори і двигуни високої напруги (точка К1,К3 на Рис. 3.1)
Заступну схему складають для початкового моменту КЗ і тому всі джерела в схему вводять своїми надперехідними параметрами.
Періодична складова струму КЗ Іп,С залишається практично незмінною по амплітуді, а аперіодична складова змінюється згідно експонентного закону зі сталою часу Та,С, обумовленої співвідношенням індуктивного хС і активного RС опорів кінцевої схеми. Тоді значення струмів КЗ, необхідні для вибору провідників і апаратів, розраховуються по формулах:
|
; |
(4.1) |
|
|
; |
||
|
; |
||
|
, |
де: - ударний коефіцієнт .
Узагальнені значення , сталої часу Та,С і ударного коефіцієнта показані в Табл. 4.1.
Таблиця 4.1. Узагальнені характеристики схеми виду “система”.
|
Точка к.з. |
Та,С , с |
||
|
На приєднаннях РУ підвищеної напруги станції |
40 |
0,13 |
1,92 |
|
На приєднанні РУ підвищеної напруги підстанції |
15 |
0,05 |
1,8 |
|
На приєднанні РУ вторинної напруги підстанції |
20 |
0,06 |
1,85 |
|
За лінійним реактором на станції |
30 |
0,1 |
1,9 |
|
За кабельною лінією 6-10 кВ |
3 |
0,01 |
1,4 |
|
За трансформатором з |
6,3 |
0,02 |
1,6 |
Якщо електрична віддаленість деяких джерел від розрахункової точки КЗ (мається на увазі зовнішній опір) дорівнює нулю, то їх варто виділити особливо (джерело «генератор» - Г або СК), об'єднавши всі інші джерела в одо еквівалентне - «система» - С. Результатом являється кінцева двопроменева заступна схема. Заступна схема даного виду типова для вибору провідників і апаратів на генераторній напрузі (точки К4 на Рис.3.1,а,б, де в джерело Г виділяють, відповідно, Г1 - Г2 і Г1), а також на стороні 6-10 кВ підстанцій у місцях приєднання синхронних компенсаторів (точка К5 на Рис. 3.1,в, де джерелом являється компенсатор СК).
Періодична складова струму КЗ від джерела Г Іп,Г,t являється функцією часу і змінюється по складному закону, тоді як періодичний струм від джерела Іп,С можна вважати незмінним по амплітуді. Аперіодичні складові струмів КЗ від обох джерел згасають по експонентному закону зі сталими часу, обумовленими параметрами своїх віток.
Періодичні й аперіодичні складові струму в місці КЗ визначаються сумою струмів відповідних джерел.
Струми КЗ від джерела С визначають аналогічно попередньому випадку згідно (4.1). Стала часу Та,С може бути визначена величиною 0,06с.
Початкове значення періодичної складової струму джерела Г знаходять через його надперехідні параметри - ЕРС Е"Г і опір х"Г:
Середні відносні значення ЕРС джерел приведені в Табл. 2.2.
Таблиця 4.2. Середні відносні значення ЕРС джерел електричної енергії.
|
N п/п |
Джерело електричної енергії |
Е"Г, в.о. |
|
1 |
Турбогенератор потужністю < 100 МВт |
1,08 |
|
2 |
Турбогенератор потужністю 100-500 МВт |
1,13 |
|
3 |
Гідрогенератор з демпферними обмотками |
1,13 |
|
4 |
Гідрогенератор без демпферних обмоток |
1,18 |
|
5 |
Синхронний компенсатор |
1,20 |
Можна використати уточнений вираз для ЕРС [9]:
,
де: І=1.0; U=1.0; ;.
Для визначення періодичного струму від джерела Г до моменту часу рекомендується користуватися типовими кривими, які приведені на рис. 4.2. Для цього обчислюють кратність початкового значення періодичної складової струму КЗ Г відносно його номінального струму Ін,Г:
Іп,Г,0(н)*=Іп,Г,0 /Ін,Г.
За цим значенням знаходять потрібну криву і по ній для t = визначають кратність шуканого струму стосовно початкового значення .
Таким чином, періодична складова струм КЗ для часу τ:
Рис. 4.2. Типові криві зміни струму КЗ синхронної машини в залежності від часу для різних віддаленостей точки КЗ.
Таблиця 4.3. Величини Та,Г і ky,Г для генераторів та синхронних компенсаторів.
|
Тип генератора або синхронного компенсатора |
Та,Г , с |
ky,Г |
Тип генератора або синхронного компенсатора |
Та,Г , с |
ky,Г |
|
Т-6-2 |
0,106 |
1,913 |
ТВВ-500-2 |
0,340 |
1,971 |
|
Т-12-2 |
0,106 |
1,913 |
ТГВ-500 |
0,468 |
1,980 |
|
ТВС-32 |
0,249 |
1,961 |
ТВВ-800-2 |
0,330 |
1,970 |
|
ТВФ-60-2 |
0,245 |
1,960 |
ТВВ-1000-2 |
0,440 |
1,978 |
|
ТВФ-63-2 |
0,222 |
1,955 |
ТВВ-1200-2 |
0,380 |
1,973 |
|
ТВФ-100-2 |
0,417 |
1,976 |
КС-16-6 |
0,145 |
1,934 |
|
ТВФ-120-2 |
0,400 |
1,975 |
КС-16-11 |
0,160 |
1,939 |
|
ТВВ-160-2 |
0,267 |
1,963 |
КСВБ-50-11 |
0,230 |
1,957 |
|
ТВВ-165-2 |
0,410 |
1,976 |
КСВБ-100-11 |
0,250 |
1,961 |
|
ТВВ-200-2 |
0,310 |
1,969 |
КСВБ-160-15 |
0,257 |
1,962 |
|
ТВВ-220-2 |
0,326 |
1,970 |
Гідрогенератори і явнополюсні генератори з демпферними обмотками |
0,05-0,45 |
1,82-1,979 |
|
ТГВ-200 |
0,546 |
1,982 |
|||
|
ТВВ-320-2 |
0,368 |
1,973 |
|||
|
ТГВ-300 |
0,540 |
1,981 |
Гідрогенератори і явнополюсні генератори без демпферних обмоток |
0,1-0,5 |
1,905-1,98 |
|
ТВМ-300 |
0,392 |
1,975 |
Ударний струм від джерела Г:
,
де:
Стала часу відноситься до числа параметрів генератора, її можна брати з Табл. 4.3.
Алгоритм такого виду використовують для розрахунку струмів КЗ на шинах, до яких безпосередньо приєднані електричні двигуни. Такими точками являються РУ 6-10 кВ власних потреб електростанцій (точка К6, рис. 3.1,б) або промислових підстанцій (точка К1, рис. 3.1,в при наявності прямого приєднання двигунів).
Для спрощення розрахунку групу електродвигунів, у загальному випадку синхронних і асинхронних, об’єднують в один еквівалентний двигун (джерело Д) сумарною потужністю і усередненими параметрами. При КЗ електродвигуни поводяться як генератори, постачаючи місце КЗ струмом. Для двигунів високої напруги зміною частоти обертання за час протікання струму КЗ можна зневажати.
Віддалена від КЗ частина мережі згортається в гілку «система». Таким чином, як і в попередньому випадку, виходить двопроменева кінцева заступна схема. Тому загальний підхід до розрахунку струмів КЗ у розглянутій схемі аналогічний підходу у схемі виду «генератор - система». Основна відмінність складається в методиці визначення струмів КЗ від джерела Д.
Сумарний струм КЗ від групи електродвигунів можна розрахувати з індивідуальними особливостями кожного двигуна і з груповим обліком. Для вибору апаратів і провідників доцільний більш простий, хоча і менш точний, спосіб групового обліку. Визначення параметрів еквівалентного двигуна, що представляє групу двигунів, виконують відповідно до поставленої мети як середньозважені початкових періодичних струмів окремих двигунів.
Періодичний початковий струм асинхронного двигуна можна з достатньою точністю прирівняти до його пусковому струму:
.
Для синхронних двигунів, що працюють з перезбудженням (вони являються джерелами реактивної потужності):
,
де: - кратність пускового струму відносно номінального .
Для секцій власних потреб ТЕС були визначені наступні значення параметрів еквівалентного двигуна:
- кратність пускового струму =5,6;
- коефіцієнт потужності =0,87;
- коефіцієнт корисної дії (ККД) =0,94;
- стала часу періодичної складової струму КЗ =0,07 с;
- стала часу аперіодичної складової струму КЗ =0,04 с.
Початкове значення періодичної складової струму КЗ (в кА) від еквівалентного двигуна секції (джерела Д) визначається за формуло:
,
де: - номінальна потужність еквівалентного двигуна Д, що дорівнює сумі номінальних потужностей двигунів секції (групи), МВт;
- номінальна напруга двигуна Д, кВ.
Інші необхідні значення струму КЗ від джерела Д обчислюють у такий спосіб:
- періодична складова струму КЗ в момент
;
- аперіодична складова струму КЗ в момент
;
- ударний струм
;
=1,65.
5. Перевірка обладнання на термічну стійкість
Термічна дія струму КЗ характеризується імпульсом квадратичного струму, що протікає на протязі tвим:
Повний струм КЗ ік складна функція від часу, і тому строгий аналітичний розрахунок без використання обчислювальної техніки нездійсненний. Основою спрощеного методу розрахунку імпульсу квадратичного струму КЗ являється роздільне визначення імпульсів від періодичної Вп та аперіодичної Ва складових з їхнім наступним підсумовуванням. Імпульс Ва визначають у всіх випадках аналітично, виходячи з експонентного закону зміни аперіодичних складових струмів КЗ. Метод розрахунку імпульсу Вп вибирають у залежності від виду розрахункової заступної схеми.
Алгоритм виду «система» дозволяє розрахувати імпульс від повного струму КЗ з допомогою простого виразу:
.
Визначення імпульсу двопроменевої схемі, де струм у місці КЗ складається зі струмів двох джерел, більш складне.
У схемі виду «генератор - система» для розрахунку імпульсу від періодичної складової струму КЗ використовують криві відносних токових
и квадратичних токових імпульсів (Рис. 5.1). Відносний імпульс - це відношення імпульсу згасаючого періодичного струму КЗ генератора до імпульсу незатухаючого струму. При використанні відносних імпульсів вирази для розрахунку Вп мають вигляд:
.
На Рис. 5.1. індекс вказує на приналежність кривої до характеристики турбогенераторів (за винятком ТВВ-300) і синхронного компенсатора КСВ-100, а індекс – гідрогенераторів, синхронних компенсаторів (за виключенням КСВ-100) і турбогенератора ТВВ-800.
Для визначення імпульсу від аперіодичної складової струму в місці КЗ використовують формулу:
.
Рис. 5.1. Криві для визначення відносних і квадратичних імпульсів струму.
Коли в схемі «двигун - система» джерело «двигун» являє собою групу синхронних і асинхронних машин, то імпульси від періодичної і аперіодичної складових струму в місці КЗ визначають роздільно, а розрахункові вирази мають вид:
де: .
Якщо в групі двигунів переважають асинхронні, то формули для Вп і Ва спрощуються і можуть бути об'єднані в один загальний вираз:
На рис.6.1 показана структурна схема електричної станції, яка була вибрана на основі техніко-економічного порівняння кількох варіантів структурних схем. В якості прикладу для схеми електричних з’єднань цієї електричної станції будуть вирішені задачі вибору та перевірки комутаційної апаратури.
Рис. 6.1 – Структурна схема електричної станції
Вихідна інформація, що характеризує параметри електричної схеми ЕС, показана в Табл.6.1-6.6.
Табл. 6.1. Номінальні параметри генераторів
|
Тип |
Позначення на схемі |
Sн , МВА |
Pн , МВт |
Uн , кВ |
cos φн |
х//d в.о. |
|
ТВФ-63-2 |
Г1 , Г2 |
78,75 |
63 |
10,5 |
0,8 |
0,153 |
|
ТВФ-120-2 |
Г3 |
125 |
100 |
10,5 |
0,8 |
0,192 |
Табл. 6.2. Номінальні параметри трансформаторів
|
Тип |
Позначення на схемі |
SН, МВА |
UВН, кВ |
UНН, кВ |
ΔРКЗ, кВт |
uК, % |
|
ТДНГ-40000/110 |
Т1 , Т2 |
40 |
115 |
10,5 |
170 |
10,5 |
|
ТДЦ-125000/110 |
Т3 |
125 |
121 |
10,5 |
400 |
10,5 |
Табл. 6.3. Номінальні параметри автотрансформаторів
|
Тип |
SН МВА |
UВН, кВ |
UСН, кВ |
UНН, кВ |
ΔРКЗ, кВт |
uк,В-С, % |
uк,В-Н, % |
uк,С-Н, % |
|
АТДЦТН-125000/220/110 |
125 |
220 |
121 |
10,5 |
315 |
11 |
45 |
28 |
Табл. 6.6. Номінальні параметри секційного реактора
|
Тип |
Позначення на схемі |
Uн, кВ |
Номінальний струм, A |
хрн, ом |
iдин, кА |
Iтер, кА |
tтер, с |
|
РБНГ 10-2500-0,25 |
СР |
10 |
2500 |
0,25 |
49 |
19,3 |
8 |
«Система» (рис. 6.1) характеризується внутрішнім опором, який паралельно з опором проектованої станції, приєднаної до електроенергетичної системи в цій точці, визначає струм КЗ на шинах цієї підстанції.
За умовами проектування струм КЗ на шинах підстанції не повинен перевищувати заданий, що становить і визначається властивостями комутаційної апаратури РУ ВН 220 кВ.
Розрахунок індуктивних опорів заступної схеми буде проведено в відносних одиницях, приведених до базисних умов. Відсутність одиниць виміру біля величин означає, що ця величина відносна і приведена до базисних умов.
В якості базисної берем довільну величину повної потужності:
Величина базисної напруги визначається номінальною напругою місця КЗ.
Приведені до базисних умов (напруга, потужність) значення індуктивних опорів елементів заступної схеми електричних з’єднань електричної станції розраховуються за формулами:
- синхронних генераторів:
де: - надперехідний опір синхронного генератора, приведений до його номінальних умов; - номінальна потужнісь синхронного генератора;
- двообмоткових трансформаторів:
де: - напруга короткого замикання трансформатора в відсотках; - номінальна потужність трансформатора;
- автотрансформаторів між обмотками високої і середньої напруги:
- секційного реактора:
де: - номінальний опір реактора в омах; - середня напруга мережі, де використовується реактор.
Результати розрахунків показані на Рис. 6.2. Виняток складає внутрішній опір системи , визначення якого буде показано далі.
Рис. 6.2. Заступна схема ЕС.
Для визначення внутришнього опору ЕЕС перетвориму схему рис.6.2. до виду двопроменевої заступної схеми по відношенню до точки К2 (РУ ВН 220 кВ), для якої відомиий струм КЗ .
Для схеми на рис. 6.3:
Рис. 6.3.
Для схеми на рис. 6.4
Рис.6.4.
Для схеми на рис. 6.5:
Рис. 6.5. Двопроменева заступна схема для визначення опору системи.
Опори заступної схеми визначалися по відношенню до величини базової напруги , а струм КЗ системи відповідає рівню напруги тому необхідно перерахувати струм КЗ системи до рівня напруги точки К1
Враховуючи, що
еквівалентний опір ЕЕС з паралельно приєднаною до неї проектованою електричною станцією по відношенню до точки К2 складає
З іншого боку, відповідно до заступної схеми (Рис. 6.5.),
Таким чином, опір системи, приведений до базової напруги
Рис. 6.6. Заступна схема електричної станції з повністю визначеними параметрами.
Вибір і перевірка комутаційної апаратури базується на інформації довготривалих режимів та режимів КЗ.
Для розрахунку струмів КЗ на збірних шинах генераторної напруги використаємо метод типових кривих, який, в даному випадку, по відношенню до точки К1 виливається в алгоритм перетворення схеми Рис. 6.6. до виду «система-генератор».
Для схеми на рис 6.7
Рис. 6.7
Для схеми на рис 6.8
Рис. 6.8
Для схеми на рис 6.9
Рис. 6.9
Для схеми на рис 6.10
Рис. 6.10
Для схеми на рис 6.11
Рис. 6.11. Двопроменева заступна схема виду «система-генератор».
В даному випадку необхідно розрахувати чотири струми КЗ:
- два від системи: періодичний і аперіодичний ;
- два від генератора: періодичний і аперіодичний .
Періодична складова струму КЗ від системи
де: - базисний струм по відношенню до напруги місця КЗ.
Періодична складова струму КЗ від системи і об’єднаних з нею генераторів Г2 та Г3 надсилається від шин незмінної напруги і тому вважається незмінною в часі і дорівнює
Задаємось типом вимикача, який відповідає попередньо визначеним умовам експлуатації: номінальна напруга і номінальний струм. В даному випадку можливе використання вимикачів серії МГГ – 10, які мають час відключення
Тоді, з урахуванням Табл. 1.1, звідки час протікання аперіодичної складової струму КЗ
Враховуючи, що (Табл. 1.2), аперіодична складова струму КЗ від системи:
Повний струм з боку системи для часу :
Ударний струм від системи з урахуванням того, що для даної точки КЗ
Використавши уточнений вираз для надперехідної ЕРС,
де:
Періодична складова струму к.з. від генератора для початкового моменту часу
Номінальний струм генератора з (Табл. 6.1)
Відношення періодичної складової струму к.з. від генератора для початкового моменту часу відносно номінального струму
По розрахунковим кривим (Рис.2.2) для визначеного часу знаходимо
Перодична складова струму генератора на момент
Враховуючи, що в ідповідності до Табл. 2.3, аперіодична складова стуму к.з. від генератора
Повний струм КЗ від генератора
Ударний струм КЗ від генератора
де: в відповідності до Табл. 4.3,
Для вибору і перевірки вимикача необхідно перевірити наступні умови:
- Uуст - номінальна напруга електроустановки повинна бути менша, або дорівнювати номінальній напрузі Uн вимикача;
- Іобт - струм обтяженого режиму, що протікає через вимикач, повинен бути менший або дорівнювати номінальному струму Ін вимикача.
Під ці умови найбільше підходить вимикач МГГ-10-5000,
який має
Вибір і перевірку вимикача проведемо в табличній формі.
Порівняння сумарних струмів КЗ (періодичної та аперіодичної складових) від системи і від генератора показує, що
Вибір генераторного вимикача виконаємо за більшими струмами КЗ, якими являються струми від системи .
Умови протікання струмів КЗ будуть визначатися властивостями гілки, в якій буде використаний вимикач. В нашому випадку – це гілка, яка являється еквівалентним опором, що зв’язує всі джерела енергосистеми і електричної станції (за винятком генератора Г1 ) з місцем КЗ.
Розрахуємо величини необхідні для вибору і перевірки вимикача:
- вміст аперіодичної складової в струмі КЗ від системи:
- струм гілки, де буде встановлено вимикач, відповідає номінальним параметрам генератора:
де:
Всі результати розрахунків зведені в таблицю 3.1, звідки видно, що вимикач проходить по всім критеріям оцінки.
Таблиця 6.5. Вибір та перевірка ввимикача МГГ–10–5000–63.
|
№ п/п |
Величини |
Умови порівняння |
Параметри |
|
|
паспортні |
розраховані |
|||
|
1 |
Тип |
МГГ–10–5000–63 |
||
|
2 |
Номінальна напруга, кВ |
10 |
10 |
|
|
3 |
Номінальний струм, А |
5000 |
4558 |
|
|
4 |
Струм відключення, кА |
58 |
49,29 |
|
|
6 |
Струм електродинамічної стійкості, кА |
170 |
86,128 |
|
|
7 |
Термічна стійкість, кА2с |
11907 (63/3) |
5657,05 |
|
|
8 |
Час відключення, с |
0,12 |
Для вибору вимикача на стороні РУ ВН проведемо розрахунки струмів КЗ методом типових кривих за алгоритмом схеми виду «система».
Враховуючи, що хс =0.0071, перетворимо схему рис. 6.5 в однопроменеву заступну схему з еквівалентним опором
Базисний струм по відношенню до напруги місця КЗ
Періодична складова струму КЗ від системи, що не затухає з часом
Враховучи можливість використання для даних умов вимикача ВГУ-220, у якого час протікання аперіодичної складової
де: - час спрацювання релейного захисту, відповідно до Табл. 3.1.
Знаючи сталу часу затухання аперіодичної складової струму КЗ від системи для шин 220 кВ (Табл. 4.1.), розрахуємо наступні параметри режиму КЗ:
де: на шинах РУ-220кВ;
Вибір вимикача буде проводитись в відповідності до струму комірки ВРУ-220 кВ приєднання автотрансформатора. Струм комірки визначає струм вимикача.
Розрахунковий імпульс квадратичного струму
де: (Табл.3.1), а
а (Табл. 4.1).
Номінальний допустимий імпульс квадратичного струму
Умова перевірки вимикача на термічну стійкість
Умова перевірки вимикача на динамічну стійкість
Умова перевірки вимикача на вимикаючу здатність:
де:
Результати розрахунків для порівняння їх з паспортними даними вимикача ВГУ-220 зведені в Табл. 6.6.
Таблиця 6.6. Вибір та перевірка вимикача ВГУ-220.
|
№ п/п |
Величина |
Умови порівняння |
Параметри |
|
|
паспортні |
розраховані |
|||
|
1 |
Тип |
ВГУ-220 |
||
|
2 |
Номінальна напруга, кВ |
220 |
220 |
|
|
3 |
Номінальний струм, А |
3150 |
410 |
|
|
4 |
Струм відключення, кА |
45 |
39.1 |
|
|
6 |
Струм електродинамічної стійкості, кА |
150 |
106.16 |
|
|
7 |
Термічна стійкість, кА2с |
5000 (50/2) |
1047,23 |
|
|
8 |
Вміст аперіодичної складової, % |
47 |
24,35 |
|
|
9 |
Час відключення, с |
0,055 |
||
|
10 |
Асиметричний струм вимикання, кА |
93,55 |
73,09 |
Кабельна лінія місцевого навантаження ТЕЦ приєднується до збірних шин генераторної напруги через лінійний реактор. В якості прикладу візьмемо реактор, який має номінальний індуктивний опір приведений до номінальних параметрів реактора
Враховуючи значну електричну віддаленість від джерел електричної енергії, для вибору вимикача на лінії місцевого навантаження скористуємося алгоритмом розрахунку струмів КЗ «система».
В відповідності до схеми рис. 6.11, еквівалентний опір мережі по відношенню до точки К1:
Заступна схема для розрахунку струмів КЗ за ректором показана на рис. 6.13.
Рис. 6.13.
Враховуючи, що індуктивність реактора задана в іменованих одиницях, його приведений опір в відносних одиницях
Еквівалентний опір «системи» по відношенню до точки К3:
Рис. 6.14.
Періодична складова струму КЗ за реактором:
Враховуючи, що (Табл. 4.1.), аперіодична складова струму КЗ:
де:
Повний струм
Ударний струм
де: (Табл. 4.1).
Вміст аперіодичної складової в струмі к.з.
Задавшись струмом відгалуження , для якого вміст аперіодичної складової становить 15.43%, пропнується до вибору елегазовий вимикач VF.12.12.31. (Додаток 2 табл. Д1.7).
Перевірка вимикача на термічну стійкість здійснюється на основі порівняння імпульсів квадратичного струму з урахуванням часу протікання струму КЗ (Табл.3.1.):
Умова перевірки вимикача на динамічну стійкість:
Умова перевірки вимикача на вимикаючу здатність здійснюється за асиметричним струмом вимикання:
Всі результати розрахунків для порівняння з паспортними даними зведені в Табл. 6.7.
Таблиця 6.7. Вибір та перевірка вимикача VF.12.12.31.
|
№ п/п |
Величина |
Умови порівняння |
Параметри |
|
|
паспортні |
розраховані |
|||
|
1 |
Тип |
VF.12.12.31. |
||
|
2 |
Номінальна напруга, кВ |
10 |
10.5 |
|
|
3 |
Номінальний струм, А |
1250 |
866 |
|
|
4 |
Струм відключення, кА |
31.5 |
17.1 |
|
|
6 |
Струм електродинамічної стійкості, кА |
80 |
45.877 |
|
|
7 |
Термічна стійкість, кА2с |
2976.75(31.5/3) |
1510.08 |
|
|
8 |
Вміст аперіодичної складової, % |
40 |
15.43 |
|
|
9 |
Час відключення, с |
0,12 |
||
|
10 |
Асиметричний струм вимикання, кА |
93,55 |
73,09 |
З таблиці видно, що вимикач проходить по всім критеріям оцінки.
Робоча напруга роз’єднувача повинна відповідати номінальній напрузі шин генератора.
Враховуючи, що роз’єднувач приєднано послідовно з генераторним вимикачем, його режимні параметри відповідають режиму вимикача.
За умовами експлуатації пропонується роз’єднувач РВР-20/6300 УЗ.
Вибір та перевірка роз’єднувача здійснюється в табличній формі, де порівнюються розрахункові та паспортні дані.
Таблиця 6.8. Вибір та перевірка роз’єднувача РВР – 20/6300 У3.
|
№ п/п |
Величини |
Умови порівняння |
Параметри |
|
|
паспортні |
розраховані |
|||
|
1 |
Тип |
РВР – 20/6300 У3 |
||
|
2 |
Номінальна напруга, кВ |
20 |
10 |
|
|
3 |
Номінальний струм, А |
6300 |
4558 |
|
|
6 |
Струм електродинамічної стійкості, кА |
260 |
86,128 |
|
|
7 |
Термічна стійкість, кА2с |
40000 (100/4) |
5657,05 |
Умови вибору і перевірки роз’єднувача виконуються.
Виберемо роз’єднувач в послідовному колі вимикача ВГУ-220.
Обтяженим струмом буде вважатися обтяжений струм вимикача на напрузі 220 кВ.
За цими умовами найбільш прийнятним являється роз’єднувач РНД-220/3200 У1.
Вибір та перевірка роз’єднувача здійснюється в табличній формі, де порівнюються розрахункові та паспортні дані.
Таблиця 6.6. Вибір та перевірка роз’єднувача РНД-220/3200.
|
№ п/п |
Величина |
Умови порівняння |
Параметри |
|
|
паспортні |
розраховані |
|||
|
1 |
Тип |
РНД 220/3200 |
||
|
2 |
Номінальна напруга, кВ |
220 |
220 |
|
|
3 |
Номінальний струм, А |
3200 |
3150 |
|
|
6 |
Струм електродинамічної стійкості, кА |
125 |
106.16 |
|
|
7 |
Термічна стійкість, кА2с |
7500 (50/3) |
1047,23 |
Умови вибору і перевірки роз’єднувача виконуються.
Робоча напруга роз’єднувача повинна відповідати номінальній напрузі шин генератора.
Вважаючи, що середня потужніст лінії місцевого відгалуження
струм обтяженого режиму в цьому випадку:
Враховуючи, що роз’єднувач включається послідовно з вимикачем лінії місцевого навантаження, умови його вибору відповідають умовам вибору вимикача.
За умовами експлуатації пропонується роз’єднувач РВ – 10/400 У3.
Вибір та перевірка роз’єднувача здійснюється в табличній формі, де порівнюються розрахункові та паспортні дані.
Таблиця 6.9. Вибір та перевірка роз’єднувача РВ – 10/400 У3.
|
№ п/п |
Величина |
Умови порівняння |
Параметри |
|
|
паспортні |
розраховані |
|||
|
1 |
Тип |
РВ – 10/400 У3 |
||
|
2 |
Номінальна напруга, кВ |
10 |
10.5 |
|
|
3 |
Номінальний струм, А |
400 |
228 |
|
|
6 |
Струм електродинамічної стійкості, кА |
80 |
45.877 |
|
|
7 |
Термічна стійкість, кА2с |
2976.75(16/4) |
1510.08 |
Умови вибору і перевірки роз’єднувача виконуються.
Таблиця Д1.1. Елегазові вимикачі типу ВГУ
|
Параметр |
Значення параметра для вимикачів типу |
||||
|
ВГУ-110 |
ВГУ-220 |
ВГУ-330Б |
ВГУ-500Б |
ВГУ-750 |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
110 |
220 |
330 |
500 |
750 |
|
Номінальний струм, А |
2000; 3150 |
3150 |
3150 |
3150 |
3150 |
|
Номінальний струм відключення, кА |
40 |
45 |
40 |
40 |
40 |
|
Нормована наявність аперіодичної складової, % |
47 |
47 |
47 |
47 |
47 |
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
102 |
150 |
102 |
102 |
102 |
|
Термічна стійкість, кА/с |
40/2 |
50/2 |
40/3 |
40/3 |
40/3 |
|
Власний час відключення, с |
0,025 |
0,027 |
0,025 |
0,025 |
0,025 |
|
Повний час відключення, с |
0,055 |
0,055 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
|
Власний час включення, с |
0,12 |
0,12 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
Надлишковий тиск елегазу, МПа, при 20 °С |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
|
Надлишковий тиск стисненого повітря в приводі вимикача, МПа |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
|
Ресурс по механічній стійкості, циклів вмикання - вимикання |
5000 |
3000 |
5000 |
5000 |
5000 |
|
Ресурс по комутаційній стійкості, циклів відключення: при струмах I=(0,6-1,0)Iвідкл.ном при струмах I=(0,3-0,6)Iвідкл.ном при струмах I=Iном |
20 34 3000 |
15 22 3000 |
20 34 3000 |
20 34 3000 |
20 34 3000 |
|
Строк службы, лет |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
а)
б)
Рис. Д1.1. Вимикач типу ВГУ на напругу:
а – 110 кВ; б – 220 кВ; в – 330 кВ; г – 500 кВ; д – 750 кВ
в)
г)
д)
Рис. Д1.1. Закінчення.
Таблиця Д1.2. Елегазові вимикачі типу ГТ
|
Параметр |
Значення параметра для вимикачів типу |
|
|
ВГТ-110II |
ВГТ-220II |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
110 |
220 |
|
Номінальний струм, А |
2500 |
2500 |
|
Номінальний струм відключення, кА |
40 |
40 |
|
Нормована наявність аперіодичної складової, % |
40 |
40 |
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
102 |
102 |
|
Термічна стійкість, кА/с |
40/3 |
40/3 |
|
Власний час відключення, с |
0,035 |
0,035 |
|
Повний час відключення, с |
0,055 |
0,055 |
|
Власний час включення, с |
0,12 |
0,12 |
|
Надлишковий тиск елегазу, МПа, при 20 °С |
0,4 |
0,4 |
|
Ресурс по механічній стійкості, циклів вмикання - вимикання |
5000 |
5000 |
|
Ресурс по комутаційній стійкості, циклів відключення: при струмах I=(0,6-1,0)Iвідкл.ном при струмах I=(0,3-0,6)Iвідкл.ном при струмах I=Iном |
20 34 3000 |
20 34 3000 |
|
Срок службы, лет |
40 |
40 |
а)
б)
Рис. Д1.2. Вимикач типу ВГТ на напругу:
а – 110 кВ; б – 220 кВ
Таблиця Д1.3. Елегазові вимикачі типів LTB и HPL
|
Параметр |
Значення параметра для вимикачів типу |
|||
|
LTB 145 |
HPL 242 |
HPL 420 |
HPL 550 |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
110 |
220 |
330 |
500 |
|
Номінальний струм, А |
2000; 2500; 3150 |
2000; 2500; 3150; 4000; 5000 |
4000 |
2000; 2500; 3150; 4000; 5000 |
|
Номінальний струм відключення, кА |
40 |
40; 50 |
40; 50; 63 |
50 |
|
Нормована наявність аперіодичної складової, % |
52 |
56 |
51 |
56 |
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
102 |
100; 125 |
100; 125; 158 |
125 |
|
Термічна стійкість, кА/с |
40/3 |
40/3; 50/3 |
40/3; 50/3; 63/3 |
50/3 |
|
Власний час відключення, с |
0,022 |
0,019 |
0,023 |
0,018 |
|
Повний час відключення, с |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
|
Власний час включення, с |
0,04 |
0,065 |
0,065 |
0,065 |
|
Надлишковий тиск елегазу, МПа, при 20 °С |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Ресурс по механічній стійкості, циклів вмикання - вимикання |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
|
Ресурс по комутаційній стійкості, циклів відключення: при струмах I=(0,6-1,0)Iвідкл.ном при струмах I=(0,3-0,6)Iвідкл.ном при струмах I=Iном |
20 50 5000 |
20 65 2000 |
20 50 2500 |
20 65 2000 |
а)
б) в)
|
Напруга, кВ |
Габаритні розміри, мм |
||||
|
A |
B |
C |
D |
E* |
|
|
220 330 |
1955 2205 |
1914 2124 |
4570 4820 |
6704 7163 |
3500 3500 |
* мінімальне значення.
Рис. Д1.3. Вимикачі типів LTB и HPL на напругу:
а – 110 кВ; б – 220-330 кВ; в – полюс вимикача 500 кВ
Таблиця Д1.4. Елегазові вимикачі типів ВБГЭ и ВБГ
|
Параметр |
Значення параметра для вимикача типу |
||
|
ВГБЭ - 35 |
ВБГ - 110 |
ВБГ - 220 |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
35 |
110 |
220 |
|
Номінальний струм, А |
630 |
2000 |
2000 |
|
Номінальний струм відключення, кА |
12,5 |
40 |
40 |
|
Нормована наявність аперіодичної складової, % |
32 |
36 |
36 |
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
35 |
102 |
102 |
|
Термічна стійкість, кА/с |
12,5/3 |
40/3 |
40/3 |
|
Власний час відключення, с |
0,04 |
0,035 |
0,03 |
|
Повний час відключення, с |
0,07 |
0,05 |
0,06 |
|
Власний час включення, с |
0,1 |
0,08 |
0,15 |
|
Надлишковий тиск елегазу, МПа, при 20°С |
0,45 |
0,5 |
0,5 |
|
Тип приводу |
Електромагнітний |
Гідравлічний |
Гідравлічний |
|
Ресурс по механічній стійкості, циклів вмикання - вимикання |
5000 |
5000 |
5000 |
|
Ресурс по комутаційній стійкості, циклів відключення: |
|||
|
при струмах I = (0,6 -1,0) Iвідкл.ном |
33 |
20 |
20 |
|
при струмах I = (0,3 -0,6) Iвідкл.ном |
83 |
… |
… |
|
при струмах I = Iном |
2000 |
2500 |
2500 |
|
Ресурс, років |
… |
30 |
30 |
Примітка: знак "..." – відсутні дані.
Рис. Д1.4. Вимикачі типів ВГБ-110 і ВГБ-220 (розміри в дужках відносяться до ВГБ-220)
|
Напруга, кВ |
Габаритні розміри, мм |
|||||||||
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
J |
|
|
330 500 |
8496 16 421 |
3528 7620 |
3327 6820 |
1829 1829 |
5156 6490 |
3835 5690 |
3480 4877 |
2591 2591 |
5766 6858 |
6045 7137 |
Рис. Д1.5. Вимикачі типів 362 РМ і 550 РМ
Таблиця Д1.5. Елегазові вимикачі типу РМ
|
Параметр |
Значення параметра для вимикачів типу |
|||
|
145 РМ 40 |
242 РМR |
362 PM |
550 PM |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
110 |
220 |
330 |
500 |
|
Номінальний струм, А |
3150 |
3150; 4000 |
2000; 3150 |
3150; 4000 |
|
Номінальний струм відключення, кА |
40 |
40 |
40; 50 |
40; 50; 63 |
|
Нормована наявність аперіодичної складової, % |
47 |
50 |
30 |
50 |
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
102 |
102 |
102; 135 |
102; 135; 170 |
|
Термічна стійкість, кА/с |
40/3 |
40/3 |
40/3; 50/3 |
40/3; 50/3; 63/3 |
|
Власний час відключення, с |
0,03 |
0,029 |
0,025 |
0,016 |
|
Повний час відключення, с |
0,05 |
0,055 |
0,04 |
0,04 |
|
Власний час включення, с |
0,065 |
0,063 |
0,08 |
0,08 |
|
Надлишковий тиск елегазу, МПа, при 20°С |
0,7 |
0,7 |
0,63 |
0,7 |
|
Тип приводу |
Пружинний |
Гідравліч-ний |
Гідравліч-ний |
Гідравлічний |
|
Ресурс по механічній стійкості, циклів вмикання - вимикання |
5000 |
5000 |
… |
… |
|
Ресурс по комутаційній стійкості, циклів відключення: при струмах I = (0,6 -1,0) Iвідкл.ном при струмах I = (0,3 -0,6) Iвідкл.ном при струмах I = Iном |
20 40 2000 |
20 40 2000 |
… … … |
… … … |
Примітка: знак "..." – відсутні дані.
Таблица Д1.6. Характеристики КРУ 6-10 кВ внутрішнього використання з маломасляними, вакуумними та елегазовими вимикачами
|
Параметр |
Тип КРУ |
||||
|
K-XXVIM |
K-XXVII |
K-104M |
K-105 |
PУ-10-5000 |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
6; 10 |
6; 10 |
6; 10 |
6; 10 |
10 |
|
Номінальний струм, А: сбірних шин шаф |
2000; 3150 630; 1000; 1600 |
2000; 3150 2000; 3150 |
1600; 2000; 3150 400; 630; 800; 1000; 1250; 1600; |
2000; 3150 2000; 3150 |
5000 1600; 4000; 5000 |
|
Кількість і переріз силових кабелів в шафах ліній, що відходять, мм2 |
4(3×240) |
12(3×240) |
4(3×240) |
12(3×240) |
|
|
Номінальний струм відключення, кА |
20; 31,5 |
20; 31,5 |
16; 20; 31,5; 40 |
31,5; 40 |
58(в циклі АПВ); 63(без цикла АПВ) |
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
50; 80 |
50; 80 |
40; 50; 80; 128 |
80; 128 |
170 |
|
Термічна стійкість, кА/c |
20/3; 31,5/3 |
20/3; 31,5/3 |
До 40/3 |
31,5/3; 40/3 |
63/3 |
|
Тип вимикача |
ВМПЭ; ВПТЭ-М; ВБЭС; ВВ/TEL; VF; LF1 |
ВМПЭ |
ВКЭ; VD4; ВБПВ; ВВЭ-М; ВБЧЭ; ВБМ; ВБП; ВБКЭ; ВВ/TEL; VF; НD4/GT; LF1; LF2; LF3 |
ВВЭ-М; ВБЭК; НАЗ; LF3 |
МГГ-10-5000-63К |
|
Тип приводу до вимикача |
Вбудований електромаг-нітний і пружинний |
Вбудований електро-магнітний |
Вбудований електромагнітний і пружинний |
Вбудований електромаг-нітний і пружинний |
ПЭ-21 |
|
Обслуговування шаф |
З однієї сторони |
З однієї сторони |
З двох сторін |
З двох сторін |
З двох сторін |
|
Габаритні розміри шафи, мм: ширина глибина висота |
900 1250 2380 |
900 1250 2380 |
750 1305(1435)* 2230 |
1125(1000)* 1450(1410)* 2340 |
1500 2600 2960 |
|
Маса шафи лінії, що відходить, кг |
900-1250 |
До 1800 |
680-880 |
930-1330 |
4900 |
* Для шаф з елегазовими вимикачами
Таблица Д1.7. Елегазові вимикачі типу VF
|
Параметр |
Значення параметрів для вимикачів типу |
||||||
|
VF07.12.50 |
VF07.16.50 |
VF07.20.50 |
VF12.08.16 |
VF12.12.16 |
VF12.08.20 |
VF12.12.20 |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
6 |
6 |
6 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Номінальний струм, А |
1250 |
1600 |
2000 |
800 |
1250 |
800 |
1250 |
|
Номінальний струм відключення, кА |
50 |
50 |
50 |
16 |
16 |
20 |
20 |
|
Нормована наявність аперіодичної складової, % |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
128 |
128 |
128 |
40 |
40 |
50 |
50 |
|
Термічна стійкість, кА/с |
50/3 |
50/3 |
50/3 |
16/3 |
16/3 |
20/3 |
20/3 |
|
Власний час відключення, с |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
|
Повний час відключення, с |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
|
Власний час включення, с |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
|
Надлишковий тиск елегазу, МПа, при 20°С |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Ресурс по механічній стійкості, циклів включення-відключення |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
|
Ресурс по комутаційній стійкості, циклів відключення: при струмах I=Iвідкл.ном при струмах I=Iном |
18 5000 |
18 5000 |
18 5000 |
30 5000 |
30 5000 |
30 5000 |
30 5000 |
|
Габаритні розміри, мм: ширина глибина висота |
590 450 972 |
590 450 972 |
740 636 1019 |
590 450 914 |
590 450 914 |
590 450 914 |
590 450 914 |
|
Маса вимикача, кг |
105 |
120 |
120 |
105 |
105 |
105 |
105 |
|
Ресурс, років |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
Продовження табл. Д1.7.
|
|
Значення параметрів для вимикачів типу |
|||||||
|
VF12.08.31 |
VF12.12.31 |
VF12.16.31 |
VF12.20.31 |
VF12.25.31 |
VF12.12.40 |
VF12.16.40 |
VF12.20.40 |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Номінальний струм, А |
800 |
1250 |
1600 |
2000 |
2500 |
1250 |
1600 |
2000 |
|
Номінальний струм відключення, кА |
31,5 |
31,5 |
31,5 |
31,5 |
31,5 |
40 |
40 |
40 |
|
Нормована наявність аперіодичної складової, % |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
80 |
80 |
80 |
80 |
80 |
110 |
110 |
110 |
|
Термічна стійкість, кА/с |
31,5/3 |
31,5/3 |
31,5/3 |
31,5/3 |
31,5/3 |
43,5/3 |
43,5/3 |
43,5/3 |
|
Власний час відключення, с |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
|
Повний час відключення, с |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
|
Власний час включення, с |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,06 |
|
Надлишковий тиск елегазу, МПа, при 20°С |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Ресурс по механічній стійкості, циклів включення-відключення |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
10 000 |
|
Ресурс по комутаційній стійкості, циклів відключення: при струмах I=Iвідкл.ном при струмах I=Iном |
25 5000 |
25 5000 |
25 5000 |
25 5000 |
25 5000 |
20 5000 |
20 5000 |
20 5000 |
|
Габаритні розміри, мм: ширина глибина висота |
590 450 914 |
590 450 914 |
590 450 972 |
590 450 972 |
740 636 1019 |
590 450 972 |
590 450 972 |
740 636 1019 |
|
Маса вимикача, кг |
105 |
105 |
120 |
120 |
130 |
105 |
120 |
130 |
|
Ресурс, років |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
Таблица Д1.8. Вакуумні вимикачі типу ВВЭ-М-10
|
Параметр |
Значення параметра для вимикачів типу |
||
|
ВВЭ-М-10-20 |
ВВЭ-М-10-31,5 |
ВВЭ-М-10-40 |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
10 |
10 |
10 |
|
Номінальний струм, А: |
630; 1000; 1600 |
630; 1000; 1600; 2000; 2500; 3150 |
2000; 2500; 3150 |
|
Номінальний струм відключення, кА |
20 |
31,5 |
40 |
|
Нормована наявність аперіодичної складової, % |
50 |
50 |
50 |
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
51 |
81 |
128 |
|
Термічна стійкість, кА/с |
20/3 |
31,5/3 |
40/3 |
|
Власний час відключення, с |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
|
Повний час відключення, с |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
|
Власний час включення, с |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
Ресурс по механічній стійкості, циклів вмикання - вимикання |
50 000 |
30 000 |
10 000 |
|
Ресурс по комутаційній стійкості, циклів відключення: при струмах I = Iвідкл.ном при струмах I = Iном |
50 50 000 |
50 30 000 |
50 10 000 |
|
Габаритные размеры, мм: ширина глубина высота |
617 593 828 |
617 593 828 |
624 678 945 |
|
Маса вимикача, кг |
96 |
96 |
210 |
|
Ресурс, років |
25 |
25 |
25 |
Таблиця Д1.9. Характеристики КРУ 6-10 кВ зовнішнього використання з маломасляними, вакуумними та елегазовими вимикачами
|
Параметр |
Тип КРУ |
|
|
К-59У1 |
К-59ХЛ1 |
|
|
Номінальна напруга, кВ |
6; 10 |
|
|
Номінальний струм, А: сбірних шин шаф |
1000; 1600; 2000; 3150 630; 1000; 1600 |
|
|
Кількість і переріз силових кабелів в шафах ліній, що відходять, мм2 |
4(3х240) |
|
|
Номінальний струм відключення, кА |
20; 31; 5 |
|
|
Струм електродинамічної стійкості, кА |
51; 81 |
|
|
Термічна стійкість, кА/с |
20/3; 31,5/3 |
|
|
Тип вимикача |
ВКЭ; ВК; ВВЭ-М; ВБПВ; ВБЭК; ВБЭМ; ВВ/TEL; LF1; FG1 |
|
|
Тип приводу до вимикача |
Вбудований електромагнітний і пружинний |
|
|
Обслуговування шаф |
З одного боку |
|
|
Габаритні розміри шафи, мм: ширина глибина висота |
750 1300 2385 |
|
|
Габаритні розміри КРУ, мм: довжина ширина висота |
(750n+60)N, де n-кількість комірок у секції; N-кількість секцій |
|
|
2725 3100 |
2780 3200 |
|
|
Маса транспортного блоку шести комірок, кг |
5600 |
6500 |
Таблиця Д2.1. Варіанти розрахункової роботи.
|
Варіант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
22,0 |
26,0 |
28,0 |
30,0 |
32,0 |
22,0 |
26,0 |
28,0 |
30,0 |
32,0 |
|
|
Кількість генераторів на шинах генераторної напруги |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Кількість блоків на шинах 110 кВ |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
2 |
0 |
0 |
|
Кількість блоків на шинах 220 кВ |
1 |
2 |
0 |
1 |
2 |
1 |
1 |
0 |
2 |
1 |
|
Потужність лінії місцевого навантаження, МВт |
2,8 |
2,9 |
3,0 |
3,1 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
3,5 |
3,6 |
3,7 |
|
Індуктивний опір здвоєного лінійного реактора, Ом |
0,14 |
0,2 |
0,22 |
0,25 |
0,28 |
0,14 |
0,2 |
0,22 |
0,25 |
0,28 |
|
Sб ,МВ·А |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
220 |
240 |
260 |
280 |
300 |
|
ПІБ студента, підпис |
||||||||||
|
Дата отримання завдання |
|
Варіант |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
23,0 |
24,0 |
25,0 |
26,0 |
27,0 |
28,0 |
29,0 |
30,0 |
31,0 |
30,0 |
|
|
Кількість генераторів на шинах генераторної напруги |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Кількість блоків 110 кВ |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
2 |
0 |
0 |
|
Кількість блоків 220 кВ |
1 |
2 |
0 |
1 |
2 |
1 |
1 |
0 |
2 |
1 |
|
Потужність лінії місцевого навантаження, МВт |
2,6 |
2,7 |
2,8 |
3,1 |
3,0 |
3,2 |
2,4 |
2,5 |
2,6 |
2,7 |
|
Індуктивний опір одинарного лінійного реактора, Ом |
0,14 |
0,2 |
0,22 |
0,25 |
0,28 |
0,14 |
0,2 |
0,22 |
0,25 |
0,28 |
|
Sб ,МВ·А |
220 |
240 |
260 |
280 |
300 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
|
ПІБ студента, підпис |
||||||||||
|
Дата отримання завдання |
|
Варіант |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
20,0 |
20,5 |
22,5 |
23,0 |
27,5 |
24,5 |
25,5 |
28,5 |
30,5 |
31,5 |
|
|
Кількість генераторів на шинах генераторної напруги |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Кількість блоків 110 кВ |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
2 |
0 |
0 |
|
Кількість блоків 220 кВ |
1 |
2 |
0 |
1 |
2 |
1 |
1 |
0 |
2 |
1 |
|
Потужність лінії місцевого навантаження, МВт |
2,7 |
2,8 |
3,1 |
3,0 |
2,9 |
2,4 |
2,5 |
2,6 |
2,7 |
3,1 |
|
Індуктивний опір лінійного реактора, Ом |
0,14 |
0,2 |
0,22 |
0,25 |
0,28 |
0,14 |
0,2 |
0,22 |
0,25 |
0,28 |
|
Sб ,МВ·А |
300 |
280 |
260 |
240 |
220 |
200 |
180 |
160 |
140 |
120 |
|
ПІБ студента, підпис |
||||||||||
|
Дата отримання завдання |
На рис. Д2.1 показано приклад структурної схема електричної станції.
Рис. Д2.1 – Структурна схема електричної станції
Табл. Д2.2. Номінальні параметри генераторів
|
Тип |
Позначення на схемі |
Sн , МВА |
Pн , МВт |
Uн , кВ |
cos φн |
х//d в.о. |
|
ТВФ-63-2 |
Г1 , Г2 |
78,75 |
63 |
10,5 |
0,8 |
0,153 |
|
ТВФ-120-2 |
Г3 |
125 |
100 |
10,5 |
0,8 |
0,192 |
Табл. Д2.3. Номінальні параметри трансформаторів
|
Тип |
Позначення на схемі |
SН, МВА |
UВН, кВ |
UНН, кВ |
ΔРКЗ, кВт |
uК, % |
|
ТДНГ-40000/110 |
Т1 , Т2 |
40 |
115 |
10,5 |
170 |
10,5 |
|
ТДЦ-125000/110 |
Т3 |
125 |
121 |
10,5 |
400 |
10,5 |
Табл. Д2.4. Номінальні параметри автотрансформаторів
|
Тип |
SН МВА |
UВН, кВ |
UСН, кВ |
UНН, кВ |
ΔРКЗ, кВт |
uк,В-С, % |
uк,В-Н, % |
uк,С-Н, % |
|
АТДЦТН-125000/220/110 |
125 |
220 |
121 |
10,5 |
315 |
11 |
45 |
28 |
Табл. Д.5. Номінальні параметри секційного реактора
|
Тип |
Позначення на схемі |
Uн, кВ |
Номінальний струм, A |
хрн, ом |
iдин, кА |
Iтер, кА |
tтер, с |
|
РБНГ 10-2500-0,25 |
СР |
10 |
2500 |
0,25 |
49 |
19,3 |
8 |
1. В відповідності до вихідної інформації заданого варіанта побудувати структурну схему електричної станції.
2. На основі структурної схеми визначити заступну схему електричних з’єднань електричної станції.
3. Розрахувати приведені до базисних умов параметри заступної схеми в відповідності до заданої базисної потужності і показати їх на заступній схемі: чисельник - позначення, знаменник - величина.
4. Визначити внутрішній індуктивний опір систими на основі заданого струму КЗ () на шинах приєднання проектованої станції до системи.
5. Вибрати та перевірити вимикачі і роз’єднувачі:
- на шинах генераторної напруги;
- на стороні 220 кВ;
- за лінійним реактором на лінії живлення місцевого навантаження.
Вибір та перевірку обладнання проводити в табличній формі.
Результати розрахунків представити в вигляді записки та графічної частини на листі формату А1
Графічна частина включає структурну та заступну схему електричної станції, а також креслення вибраного вимикача на сторні 220 кВ в двох проекціях.
1.Околович М.Н. Проектирование электрических станций: Учебник для вузов. -М.: Энергоиздат, 1982.-400 с.
2.Гук Ю.Б., Кантан В.В., Петрова С.С. Проектирование электрической части станций и подстанций: Учебное пособие для вузов. -Л.: Энергоатомиздат. 1985.-312 с.
3.Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни “Проектування електричних станцій та підстанцій”. Ч1/ Уклад.: П.Л.Денисюк, -К.: ФЕА НТУУ “КПІ”, 2003.-73 с.
4.Основи проектування та експлуатації електричної частини електричних станцій: Навч.-метод. посіб./ М.В. Костерєв, Є.І. Бардик, Ю.В. Безбереж’єв та ін. –К.: ІВЦ Видав-ництво”Політехніка”, 2003.-120 с.
5.Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для вузов/ А.А.Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшкова и др.; Под редакцией А.А. Васильева. –М.: Энергия, 1980.-608 с.
6.Проектирование промышленных электрических сетей / В.И.Крупович, А.А. Ермилова, В.С. Иванов и др.; Под редакцией В.И. Круповича. –М.: Энергия, 1979.-328 с.
7.Кривченко Г.И. Гидравлические машины: Турбины и насосы. Учебник для вузов. –М.: Энергоатомиздат, 1983.-320 с.
8.Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств.-3-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1985.- 240 с.
9.Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. – 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1987.-648 с.