Электрическая часть электростанций и подстанций
Выбор защиты от перенапряжений и грозозащиты Основным аппаратом защиты оборудования подстанции от перенапряжения являются вентильные разрядники. Они устанавливаются на сборных шинах, если к шинам подключены воздушные линии электропередачи; на выводах высшего и среднего напряжения автотрансформаторов; в цепях силовых трансформаторов и отдельных линий, если разрядники, установленные на шинах… Читать ещё >
Электрическая часть электростанций и подстанций (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Расчёт электрической части подстанции
Содержание Задание
1. Определение суммарной мощности потребителей 3 подстанции
2. Выбор силовых трансформаторов
3. Расчет токов короткого замыкания (к.з.)
4. Выбор электрических аппаратов
4.1 Выбор выключателей
4.2 Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей
4.3 Выбор средств ограничения токов короткого замыкания
4.4 Выбор измерительных трансформаторов
4.5 Выбор трансформаторов собственных нужд (т.см.)
5. Расчет заземляющего устройства
6. Выбор устройств от перенапряжения и грозозащиты Литература
Задание Сведения о энергосистеме:
Uс = 110 кВ
Sc = 500 кВА
xc = 0,6
nc = 4
lc = 160 км Сведения о нагрузке потребителей, присоединённых на стороне низшего напряжения подстанции.
Uнн = 6 кВ
n?P = 2?6 МВт
Kмп = 0,7
cosц = 0,7
Tмакс = 7000 ч.
1. Определение суммарной мощности потребителей подстанции Суммарная активная мощность на стороне НН
Pнн = ?nнн•P?нн•Кмп = 2•6•0,7 = 8,4 МВт Полная мощность на стороне НН
Sнн = Pнн/cosц = 8,4/0.7 = 7,7 МВ•А Реактивная мощность на стороне НН
Qнн = Sнн•sinц = 7,7•0,436 = 3,36 МВ•А Суммарная на стороне ВН
Pвн = Pнн = 8,4 МВт
Qвн = Qнн = 3,36 МВ•А
Sвн = v P? вн + Q? вн = v8,4? + 3,36? = v81 = 9 МВ•А
2. Выбор силовых трансформаторов Исходя из условия Sнт? (0,65…0,7)Sвн > Sнт? 6,3 МВ•А выбираем следующий трансформатор:
Таблица 1.
ТМН | Номинальная мощность, МВ•А | ВН, кВ | НН, кВ | Потери, кВт | Uк, % | Iхх, % | |||
Pхх | Pкз | ||||||||
6,3 | 6,6 | Вариант материала магнитопровода | ВН-НН | 10,5 | 0,9 | ||||
А | В | ||||||||
электрический подстанция трансформатор
3. Расчёт токов короткого замыкания Составляем расчётную схему для данной подстанции.
Рис. 1.
По расчётной схеме составляем электрическую схему замещения.
Рис. 2.
Выразим параметры расчётной схемы в относительных единицах. Для этого приведём сопротивления схемы замещения к одним и тем же базовым параметрам.
SБ = 100 МВ•А; UБвн = 115•1,05 = 120,75 кВ;
UБнн = 6,6•1,05 = 6,93 кВ.
Определим базовый ток и базовое сопротивление:
IБвн = SБ/v3•UБвн= 100•10 /v3•120,75•10 = 0,52 кА;
IБнн = SБ/v3•UБнн = 100•10 /v3•6,93•10 = 8,33 кА;
XБ = UБ/v3•IБ = 6,93/v3•8,33 = 0,48 Ом.
Сопротивление обмоток силовых трансформаторов и линий электропередачи (в о.е.):
XT% = UK% = 10,5%
XИT1 = XИT2 = XT%•SБ/100•Sном = 10,5•100/100•6,3 = 1,66
XИЛ1ВН = XИЛ2ВН = XИЛ3ВН = XИЛ4ВН = Хс = 0,6
XИЛ1НН = XИЛ2НН = ХБ•l•SБ/UБ = 0,48•80•10 •100•10 / 6,93 •10 = 80
Преобразуем схему замещения к наиболее простому виду:
Рис. 3.
ZРЕЗ ЛВН1,2 = XИЛ1ВН • XИЛ2ВН/ XИЛ1ВН + XИЛ2ВН = 0,6•0,6/0,6+0,6 = 0,3
ZРЕЗ ЛВН3,4 = XИЛ3ВН • XИЛ4ВН/ XИЛ3ВН + XИЛ4ВН = 0,6•0,6/0,6+0,6 = 0,3
ZРЕЗ ЛВН = ZРЕЗ ЛВН1,2 • ZРЕЗ ЛВН3,4 / ZРЕЗ ЛВН1,2 + ZРЕЗ ЛВН3,4 = 0,15
ZРЕЗ Т = XИT1 • XИT2/ XИT1 + XИT2 = 1,66•1,66/1,66+1,66 = 2,76/3,32 = 0,83
ZРЕЗ ЛНН = XИЛ1НН • XИЛ2НН/ XИЛ1НН + XИЛ2НН = 80•80/80+80 = 40
Определим начальное значение периодической составляющей тока и мощности к.з. для каждой точки к.з.:
IПО1 = EИ/ ZРЕЗ ЛВН = 1/0,15 = 6,6
IПО2 = EИ/ ZРЕЗ ЛВН + ZРЕЗ Т = 1/0,15+0,83 = 0,98
IПО3 = EИ/ ZРЕЗ ЛВН + ZРЕЗ Т + ZРЕЗ ЛНН =1/0,15+0,83+40 = 0,025
Определим ударный ток:
iу = v2• IПО1•KУ1 = v2•6,6•1,7 = 12
iу = v2• IПО2•KУ2 = v2•1•1,6 = 2,26
iу = v2• IПО3•KУ3 = v2•0,025•1,369 = 0,048
4. Выбор электрических аппаратов
4.1 Выбор выключателей Выключатели выбирают по номинальному напряжению Uном, длительному току Iраб, отключающей способности, проверяют на термическую и динамическую устойчивость.
Для наружной установки:
Uуст = 110 кВ;
Iраб мах = 2? Iном л = 2?0,52 = 1,04 кА;
IПО = 5;
iу = 12;
v2• IПО + iу = 19
Исходя из этого выбираем выключатель ВМК- 110- 2000;20У1.
Таблица 2.
Расчётные величины | Каталожные данные выкл. | |
Uуст = 110 кВ | Uном = 126 кВ | |
Iраб мах = 1,04 кА | Iном = 2000 А | |
IПО = 5 | ||
iу = 12 | ||
v2• IПО + iу = 19 | ||
Вк | ||
Для внутренней установки выбираем выключатель ВЭМ-6э-1000−20Т3.
Таблица 3.
Расчётные величины | Каталожные данные выкл. | |
Uуст = 6 кВ | Uном = 7,2 кВ | |
Iраб мах = 16,66 кА | Iном = 20 кА | |
IПО = 1 | ||
iу = 2,26 | ||
v2• IПО + iу = 2,26 | ||
Вк | ||
4.2 Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей производится, так же как и выключателей, но без проверок на отключающую способность.
Таблица 4. Разъединители.
Тип | Uном, КВ | Iном, КА | Стойкость при сквозных токах главных ножей Пред. сквозной I, КА | Ток термической стойкости КА/С | |
РЛНД 110/630 | 31.5/4 | ||||
РВК 10/5000 | 70/10 | ||||
Таблица 5. Отделители.
Тип | Uном, КВ | Iном, КА | Стойкость при сквозных токах главных ножей Пред. сквозной I, КА | Ток термической стойкости КА/С | |
ОД 110У/1000У1 | 31.5/3 | ||||
Таблица 6. Короткозамыкатели.
Тип | Uном, КВ | Iном, А | Стойкость при сквозных токах главных ножей Пред. сквозной I, КА | Ток термической стойкости КА/С | |
КЗ-110М | -; | 13,3/3 | |||
4.3 Выбор средств ограничения тока короткого замыкания
Таблица 7.
Тип | Uном, КВ | Iном, А | Потери индуктивности % | Ток эл.дин. стойкости, КА | iтvtт КА*с0.5 | Масса, кг | |
ТОРМ 110−650−15 | 12.4 | 15.4 | |||||
РТН 3300/691 | ; | ; | ; | ||||
4.4 Выбор измерительных трансформаторов Выбор трансформаторов тока.
Uном>Uисх.
Iном>Iраб. макс
Bк<(КтIном)^2tт По классу точности
Iу=v2КдIном
тип | Uн, КВ | Наибольшее рабочее напряжение, КВ | Iн, А | Класс точности | Ток электродинамической стойкости, КА | Термическая стойкость (ток/время), КА/С | Номинальная предельная кратность втор. обмотки для защиты | ||
I1 | I2 | ||||||||
ТФЗН 110б | 300−600 | 0.5 | 26/3 | ||||||
ТПШЛ-10 | 0.5 | ; | ; | ; | |||||
Выбор трансформаторов напряжения.
Трансформаторы напряжения выбирают по следующим параметрам:
а) напряжению Uном>Uисх.;
б) конструкции и схеме соединения обмоток;
в) классу точности
Тип | Uн, КВ | Дополнительная вторичная | Номинальная мощность дополн. к вторичной обмотки, ВА | Предельная мощность, ВА | ||
U1 | U2 | |||||
НКФ 110−83у1 | 110/v3 | 0.1/v3 | 0.1 | |||
НТМК 6−71у1 | 0.1 | ; | ||||
4.5 Выбор трансформаторов собственных нужд
Sтсн=0.001Sн
Sтсн=6,3(кВА)
Сочетание U, КВ | Тип | Потери, ВТ хх | К.з | Uк,% От Uн | Iхх,% От Iн | Вид переключения | |||
ВН | НН | Уровень А | Уровень В | К.з | |||||
0.4 | ТМ | 4.5 | ПБВ | ||||||
5. Расчет заземляющего устройства Заземляющее устройства являются составной частью большинства электроустановок и служат для обеспечения необходимого уровня электробезопасности в зоне обслуживания электроустановки и за ее пределами, для отвода в землю импульсных токов с молниеотводом и разрядников, для создания цепи при работе защиты от замыкания на землю и для стабилизации напряжения фаз электрических сетей относительно земли.
В результате расчета необходимо определить :
а) требуемое ПУЭ сопротивление растекания заземляющего устройства подстанции.
б) требуемое сопротивление искусственного заземления.
в) размеры подстанции, схему заземляющего устройства, тип, форму, количество и размещение электродов на участке.
г) параметры заземления.
Для обеспечения безопасных значений напряжений прикосновения и шагового в ПУЭ нормируется величина сопротивления заземляющего устройства.
а) в установках 110 кВ Rз При использовании естественных заземлителей сопротивление искусственного заземлителя Rи меньше требуемого Rз :
Rи=RЕ-Rз/RЕRз
Rи=1.5−0.5/1.50.5=1.3 Ом Определяем сопротивление одной продольной полосы :
Rn.o.=
Rn.o.= Ом Сопротивление всех продольных полос с учетом коэффициента использования :
Ом
Ом Общее сопротивление сетки полос :
Ом Общее сопротивление естественных заземлителей и сетки полос:
Если, то искусственных заземлителей в виде вертикальных электродов не требуется. Если, то необходимо использовать стержневые заземлители, общее сопротивление которых :
6. Выбор защиты от перенапряжений и грозозащиты Основным аппаратом защиты оборудования подстанции от перенапряжения являются вентильные разрядники. Они устанавливаются на сборных шинах, если к шинам подключены воздушные линии электропередачи; на выводах высшего и среднего напряжения автотрансформаторов; в цепях силовых трансформаторов и отдельных линий, если разрядники, установленные на шинах, не обеспечивают должной защиты оборудования; в нейтралях силовых трансформаторов 110−220 кВ, работающих с изолированной нейтралью.
Таблица 11.
Тип | Uном, кВ | Uраб, кВ | пробивное напряжение | импульсное пробивное напряжение | |||
не менее | не более | ||||||
РВО-10 | для защиты изоляции электрооборудования | 12.7 | 30.5 | ||||
РВС-110 | от атм., перенапряжений | ||||||
1. Крючков И. П, Кувшинский Н. Н. Неклепаев Б.Н. «Электрическая часть электростанций и подстанций. — М Энергия 1978г
2. Лекции по курсу «Электрооборудование станций и подстанций».