Компановка и расчет главной электрической схемы ТЭЦ

3.Сопротивления генераторов (результаты  расчетов сведены в 
табл. 1.14):

,

где x’’d – относительное сверхпереходное индуктивное сопротивление по продольной оси; Sг.ном – номинальная мощность генератора.

Таблица 1.14

Генератор	Sг.ном, МВА	x"d, о.е.	Сопротивление схемы замещения, о.е.
G1,G2,G3,G4 (ГРУ)	78,75	0,153	X20=x21=x22=x23	1,943
Б1,Б2(блок)	235,3	0,1805	X6= X8	0,767

4.Сопротивления двухобмоточных  трансформаторов блока:

 о.е.,          

где uк – напряжение КЗ трансформатора; Sт.ном – номинальная мощность трансформатора.

5.Сопротивления трансформаторов  связи с расщепленными обмотками (результаты расчетов сведены  в табл. 1.15):

о.е.;

xвн=0,125·xТ=0,125∙1,1=0,1375 о.е.;

xнн=1,75·xТ=1,75∙1,1=1,925 о.е.

Таблица 1.15

Uк.вн, %	Sт.ном, МВА	Полное сопротивление тр-ра, о.е.		Сопротивление обмотки ВН, о.е.		Сопротивление обмотки НН, о.е.
11	100	xт	1,1	X10=x11	0,1375	X12=x13=    =x14=x15	1,925

6.Сопротивления секционных реакторов (результаты расчетов сведены  в табл. 1.16):

о.е.;

Таблица 1.16

xр, Ом	Uном, кВ	Сопротивление реакторов, о.е.
0,2	10,5	x16=x17=x18=x19	1,814

Расчет источников ЭДС. В данной схеме источниками являются генераторы станции и две энергосистемы, к которым станция подключена (подпиткой от нагрузки пренебрегаем). Каждый источник вводится в схему замещения своей сверхпереходной ЭДС, которая определяется по формуле:

E´´=U+I·x´´d·sin·f,

где U, I, f - величины предшествующего (нормального режима) в относительных единицах (кроме f).

1.ЭДС генераторов ГРУ:

E´´гру=1+1∙0,153·0,59=1,09 о.е.

2.ЭДС генераторов блоков:

E´´Б=1+1∙0,1805·0,52=1,10 о.е.

3.ЭДС энергосистем из-за их  электрической удаленности:

E´´с1= E´´с2=1 о.е.

 

Расчет токов КЗ в точке К1:

Определим суммарное сопротивление блока:

Преобразуем треугольник сопротивлений X3.X4.X5 в звезду X27 X28 X29

3. Введем сопротивления

Эквивалентное сопротивление для энергосистем

 

 

                                           

4. Для генераторов G1, G2:

Для генераторов G3, G4:

       5. Генераторы  ГРУ объединим в один эквивалентный  источник с сопротивлением:

Ток в луче определяется следующим образом:

а) сверхпереходный периодический ток в нулевой момент времени соответственно в относительных и именованных единицах:

, о.е., , кА;

б) ударный ток:

, кА,

где kу – ударный коэффициент, определяемый для характерных источников по справочнику [3].

Результаты расчетов токов короткого замыкания в точке К1 приведены в табл. 1.17.

                                                

 

 

 

 

                                                                           Таблица 1.17

Источник	E"*	xк, о.е.	I*п0, о.е.	Iп0, кА	iу, кА	ку
Системы 1 и 2	1	0,251	3,992	10,021	22,816	1,610
Блок	1,10	0,659	1,671	4,169	11,587	1,965
Генераторы ГРУ	1,09	1,036	1,053	2,642	7,306	1,955
Полный ток	-	-	-	16,832	41,709	-

 

Расчет токов КЗ в точке К2

 

1. Ветви с источниками С и  Б заменим эквивалентным источником  с ЭДС, рассчитанной как:

 

 

и эквивалентным сопротивлением

 

 

2. Преобразуем треугольники X12 X13 X16 и X14 X15 X18 в звезды:

3. Сложим сопротивления

 

4. Соединим треугольник X22 X39 X44 и преобразуем его в звезду Х45 Х46 Х47

5. Сложим сопротивления

Звезду X34 X41 X49 преобразуем в треугольник Х50 Х51 Х52

Преобразуем треугольник X52 X37 X48 в звезду:

и соединим равнопотенциальные точки 1 и 3,4.

 

Преобразуем звезду X50 X43 X53 в треугольник:

 

Звезду X51 X47 X54 преобразуем в треугольник:

 

Параллельное соединение заменим эквивалентным:

 

 Преобразуем треугольник Х62 Х63 Х64 в звезду:

 

 

      

Ток КЗ от генератора G2, на шинах которого произошло КЗ, рассчитываются по формулам:                   

кА

Суммарный ток КЗ от остальных источников:

кА

 

Определим коэффициенты распределения

 

                                                                          

 

 

 

 

 

 

 

 

                  

 

 

 

На рис. 1.20 и в табл. 1.18 показано распределение периодической составляющей токов КЗ, полученное по коэффициентам распределения. На основе этого рисунка можно сделать следующие выводы:

1) проведенные преобразования и  вычисления можно считать правильными  только в случае соблюдения  первого закона Кирхгофа для  всех узлов схемы;

2) секционные реакторы являются  эффективным средством ограничения  токов КЗ, это видно по току генератора I16;

3) проверку секционных реакторов  на динамическую и термическую  стойкость следует проводить  по данным цепи с током I14.

Таблица 1.18

Источник	Iп0, кА	iу, кА	ку
Системы 1 и 2	27,26	70,16	1,820
Блок	10,31	28,65	1,965
Генератор G1	12,24	33,84	1,955
Генератор G2	30,84	85,26	1,955
Генератор G3	9,86	27,26	1,955
Генератор G4	4,76	13,16	1,955
Полный ток в К2	95,27	258,33	-
Ток цепи реактора	21,33	58,97	1,955

 

Рис. 1.29

 

 

 

 

 

 

8. Выбор и проверка аппаратов и проводников

 

Выбор аппаратов и проводников электроустановки производится с учетом следующих эксплуатационных факторов:

• допустимый нагрев токами в длительных режимах;
• стойкость в режиме короткого замыкания;
• соответствие окружающей среде и роду установки;
• достаточная механическая прочность;
• допустимые потери напряжения в нормальном и аварийном режимах.

 

Выбор выключателей для цепей 220 кВ.

1. Определяем цепь, в которой существует наиболее тяжелый продолжительный режим по току (этот ток примем за Iрасч):

• для цепей с трансформаторами связи

Iтр.св.=Smax.пер/(Uвн*√3)=114,5/(230*√3)=0,287 кА

• для линии связи с энергосистемой

Iлэп=Sобм.max/(Uвн*(nсв-1)√3)=198,4/(230*√3)=0,498 кА

• для блока

Iбл=(1,05*Sт.ном)/(Uвн*√3)=(1,05*235,3)/(230*√3)=0,620 кА

Таким образом, принимаем за расчетный Iрасч=0,62 кА

2. Намечаем к установке выключатель со следующими параметрами:

Uном≥Uуст=220 кВ

Iном≥Iрасч=0,62 кА

Iдин≥Iп0=16,832 кА

Iдин.max≥iу=41,709 кА

По данным условиям проходит элегазовый выключатель для наружной установки типа ЯЭ-220Л-11(21)У4 со следующими номинальными параметрами:

Uном=220 кВ – номинальное напряжение;

Iном=1,25 кА – номинальный ток;

Iотк.ном=40 кА – номинальный ток отключения;

βном=40% - нормированное содержание апериодической составляющей;

Iдин=50 кА – предельный сквозной ток (действующее значение);

Imax.дин=125 кА – предельный сквозной ток (наибольший пик);

Iдин=50 кА – номинальный ток включения (действующее значение);

Imax.дин=125 кА – номинальный ток включения (наибольший пик);

Iт.ном=50/3 кА/с – номинальный ток термической стойкости/допустимое время его действия;

tсоб=0,04 с – собственное время отключения;

tв=0,065 с – время отключения (полное).

Произведем вспомогательные расчеты:

Время отключения КЗ:

τ=tрз.min+tсоб=0,01+0,04=0,05 с

Полное время действия выключателя:

tотк=tрз.max+tв=4,0+0,065=4,065 с

Номинальный ток источника:

Iном=Sном/(Uном*√3)

Эквивалентная удаленность источника от точки КЗ:

α=Iп0/Iном

Периодическая составляющая тока КЗ:

Iпτ=γ*Iпτ

Апериодическая составляющая тока КЗ:

iaτ=√2*Iп0*e-τ/Ta

Результаты вспомогательных расчетов                                                         Табл. 8.1

Источник	Iп0	Iном	α	γ	Iпτ	Та	iaτ	βрасч	Вк
	кА	кА	о.е.	о.е.	кА	с	кА	%	КА2*с
Системы	10,021	-	-	1	4,232	0,02	0,491	-	73,162
Блок	4,169	1,24	3,569	0,94	4,19	0,26	5,165	-	84,686
ГРУ	2,642	0,827	2,437	0,95	1,915	0,25	2,334	-	17,532
Σ					10,337		7,99	55	175,38

 

Содержание апериодического тока в токе отключения:

βрасч= iaτ*100/(√2*Iпτ)=55%

Полный ток в момент τ:

iτ=√2*Iпτ+ iaτ=22,604 кА

Полный номинальный ток отключения:

iaτ=√2*Iотк.ном(1+βном/100)=79,2 кА

 

Данные выбора и проверки выключателя ЯЭ-220Л-11(21)У4                     Табл 8.2

Расчетные параметры цепи	Католожные данные выключателя	Условия выбора	Результат проверки
Uуст=220 кВ	Uном=220 кВ	Uуст ≤Uном	Удовл.
Iрасч=0,6484 кА	Iном=1,25 кА	Iрасч ≤Iном	Удовл.
Iпτ=10,337 кА	Iотк.ном=40 кА	Iпτ ≤Iотк.ном	Удовл.
βрасч=55% iτ=22,604 кА	βном=40% Iдин=50 кА	βрасч ≤βном iτ ≤Iдин	Не удовл. Удовл.
Iп0=10,673 кА	Iдин=50 кА	Iп0 ≤Iдин	Удовл.
iу=28,164 кА	Imax.дин=125 кА	iу ≤Imax.дин	Удовл.
Bк=492,67 кА2*с	Iт.ном2t т=37500 кА2*с	Bк ≤Iт.ном2t т	Удовл.

Вывод: выключатель типа ЯЭ-220Л-11(21)У4 проходит по всем условиям выбора и принимается к установке на всех присоединениях и на межсекционных связях ОРУ.

 

Выбор выключателей для цепей 10 кВ.

• для цепей с трансформаторами связи

Iтр.св.=Smax.пер/(Uвн*2*√3)=114,5/(10*2*√3)=3,95 кА

• для ГРУ

Iгру=(1,05*Sг.ном)/(U1*√3)=(1,05*78,75)/(10,5*√3)=4,55 кА

 

Таким образом принимаем за расчетный: Iрасч=4,55 кА

Намечаем к установке выключатель со следующими параметрами:

Uном≥Uуст=10 кВ

Iном≥Iрасч=4,55 кА

Iдин≥Iп0=95,23 кА

Iдин.max≥iу=258,33 кА

По данным условиям проходит воздушный выключатель для внутренней установки типа ВВОА-15-14/12500У3 со следующими номинальными параметрами: