Электрическая часть станций и подстанций

 

 

;

;

      ;   

    

Рассчитаем ток трёхфазного КЗ в точке К-2.

 

 

 

 

Рассчитаем ток трёхфазного КЗ в точке К-3 и К-7.

                                                      

 

 

;  

Рассчитаем ток трёхфазного КЗ в точке К-6.

 

 

 

 

 

 

 

              

                    

   

 

Рассчитаем ток трёхфазного КЗ в точке К-4 и К-5

 

 

 

;    

Рассчитаем ток трёхфазного КЗ в точке К-8.

 

 

; 

 

              

   

Представим полученные значения токов КЗ в таблице:

Значения токов короткого замыкания в различных точках   Таблица №16

К-1	К-2	К-3	К-4	К-5	К-6	К-7	К-8
8,66 кА	12,909 кА	14,744 кА	4,952 кА	12,067 кА	78,503 кА	15,144 кА	11,796 кА

 Выбор выключателей в цепях блочных трансформаторов 220 и 110 кВ производим по максимальному из токов составляющих Iкз в точке К-1 и в точке К-2 соответственно.

К-1 (в цепях блочного трансформатора 220 кВ) :

IГ < IC, отсюда следует, что выбор производим по току IC = IПО = 6,349 кА, аналогично выбираем выключатель в цепи блочного трансформатора 110 кВ(IC = IПО = 8,21 кА). 

При расчётах ТКЗ не учитываем подпитку от двигателей СН I, т.к. в исходных данных ничего не говорится о номинальных данных двигателей СН I.

 

3. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ  И ПРОВОДНИКОВ

3.1. Выбор выключателей.

Выключатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжёлой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

Так как заводами-изготовителями гарантируется определённая зависимость параметров, то допустимо производить выбор выключателей по важнейшим параметрам:

1). По напряжению установки: UУСТ £ UНОМ

2). По длительному току: IМАХ £ IНОМ

3). На симметричный ток  отключения: Iп,t £ IОТКЛ.НОМ

4). На отключение апериодической  составляющей тока КЗ:

iа,t £ iа,ном = ×bн× IОТКЛ.НОМ/100,   где iа,t = е-t/Та,    t = tC,В + tРЗ min

5). По включающей способности: iУД £ iВКЛ;   IП,0 £ IВКЛ, где iУД= × IП,0×(1+е-0,01/Та)

6). На электродинамическую  стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам КЗ:    IП,0 £ IДИН; iУД £ iДИН

7). На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ:

Вк £ ,   где   Вк = IП,02×(tОТКЛ + Та)

Для примера рассмотрим выбор выключателя в РУВН 220 кВ.

 

 

По номинальному напряжению и току, а также по номинальному току отключения проверим маломасляный выключатель типа: ВМТ-220Б-20/1000УХЛ1 [л4, с.242].

Справочные данные ВМТ-220Б-20/1000УХЛ1  Таблица №17

UНОМ,  кВ	IНОМ,  А	IОТКЛ.НОМ, кА	bн, %	Предельный сквозной ток, кА		Номинальный ток включения, кА		IТЕР, кА / tТЕР, с.	tC,В, с.
				iДИН	IДИН	iВКЛ	IВКЛ
220	1000	20	25	52	20	52	20	20/3	0,05

Проверим этот выключатель по условиям, приведённым выше.

IП,0 = 8,66 кА

1). UУСТ=220 кВ ≤ UНОМ=220 кВ;

2). =592,8 А < =1000 А

3). IП,0 = Iп,t =  6,349 кА < IОТКЛ.НОМ = 25 кА

4). iа,t = е-t/Та = ×6,349×е-0,06/0,03=1,215 кА ,где t = tC,В + tРЗ min = 0,05+0,01=0,06 с.

Та=0,03 с. [л3, c.150]

iа,ном = ×bн× IОТКЛ.НОМ/100 = ×0,25×20= 7,071 кА

iа,t = 1,215 кА < iа,ном = 7,071 кА

5). iУД= × Ку= × IП,0×(1+е-0,01/Та)= ×6,349×(1+е-0,01/0,03)=15,412кА

iУД=15,412кА < iВКЛ=52 кА;

IП,0=6,349 кА < IВКЛ=20 кА

6). IП,0 = 6,349 кА < IДИН = 20 кА;

 iУД = 15,412кА< iДИН = 52 кА

7). Вк = IП,02×(tОТКЛ + Та)=6,3492×(0,17+0,03)= 8,062кА2×с

tОТКЛ = (0,1-0,2) с. – по [л3, с.210]

=202×3=1200 кА2×с

Вк =8,062 кА2×с < =1200 кА2×с

Выбранный выключатель ВМТ-220Б-20/1000УХЛ1 проходит по всем условиям.

Выбор остальных выключателей аналогичен и сведён в таблицу № 19.

Выключатель в цепи генератора на отключение апериодической составляющей тока КЗ не проходит, по этому проверяем его на отключение полного тока КЗ

. IОТКЛ.НОМ .(1+bн/100)≥ √2.Iпτ+iаτ  ;  271,529 кА>178,357 кА

 

3.2. Выбор разъединителей

Разъединитель – это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключённом положении изоляционный промежуток.

При ремонтах разъединителем создаётся видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенным в ремонт.

Выбор разъединителей производится:

1). По напряжению установки: UУСТ ≤ UНОМ;

2). По току: IМАХ. ≤ IНОМ;

3). По электродинамической  стойкости: iУД ≤ iДИН, где iУД= × IП,0×(1+е-0,01/Та)

4). По термической стойкости: Вк £ ,   где   Вк = IП,02×(tОТКЛ + Та)

Для примера выберем разъединитель в ОРУ 110 кВ в цепи повышающего трансформатора.

Проверим РНДЗ.1-110/1250 Т1[л4, стр. 272]:

                            Справочные данные РНДЗ.1-110/1250 Т1  Таблица №18

UНОМ,  кВ	IНОМ,  А	Предельный сквозной ток, кА	IТЕР, кА / tТЕР, с.
		iДИН
110	1250	100	40/1

 

1. UУСТ=110 кВ ≤ UНОМ=110 кВ;
2. IМАХ.=1159 А ≤ IНОМ=1250 А;
3. iУД=18,653кА ≤ iДИН=100 кА;
4. Вк=12,807 кА2×с £ =1600 кА2×с

Выбор остальных разъединителей аналогичен и сведён в таблицу № 19.

 

 

 

 

Выбор выключателей.       Таблица № 19

Место	Точка КЗ	№	Данные	Номинальные	UНОМ, кВ		IНОМ, А	IОТКЛ. НОМ, кА	iа,ном, кА	iВКЛ, кА	IВКЛ, кА	iДИН, кА	IДИН, кА	, кА2×с
				Расчётные	UУСТ, кВ		IМАХ, А	Iпt, кА	iа,t , кА	iУД, кА	IП,0, кА	iУД, кА	IП,0, кА	Вк, кА2×с
РУВН (220 кВ)	К-1	Q1	ВМТ-220Б-20/1000УХЛ1		220		1000	20	7,071	52	20	52	20	1200
					220		592,8	6,349	1,215	15,412	6,349	15,412	6,349	8,062
РУСН (110 кВ)	К-2	Q2	ВМТ-110Б-25/1250УХЛ1		110		1250	25	12,728	65	25	65	25	1875
					110		1159	8,21	1,224	18,653	8,21	18,653	8,21	12,807
ТСН-1,2 (6,3 кВ)	К-5	Q5	ВВ/ТEL-10-16/1000		10		1000	16	6,788	40,8	16	40,8	16	768
					6,3		916,4	12,067	0,515	27,416	12,067	27,416	12,067	39,315
ТСН-3 (6,3 кВ)	К-8	Q8	ВВ/ТEL-10-16/1000		10		1000	16	6,788	40,8	16	40,8	16	768
					6,3		916,4	11,796	0,504	26,8	11,796	26,8	11,796	37,569
ПРТСН (6,3 кВ)	К-3	Q3	ВВ/ТEL-10-16/1600		10		1600	16	6,788	40,8	16	40,8	16	768
					6,3		1466	14,744	0,63	33,498	14,744	33,498	14,744	58,694
ПРТСН (6,3 кВ)	К-7	Q7	ВВ/ТEL-10-16/1600		10		1600	16	6,788	40,8	16	40,8	16	768
					6,3		1466	15,144	0,647	34,407	15,144	34,407	15,144	61,922
В цепи генератора (18 кВ)	К-6	Q6	ВВГ-20-160/12500У3		20		12500	160	45,255	385	150	410	160	102400
					18		7547,3	78,503	67,377	217,85	78,503	217,85	78,503	26253,2
Кабельная линия на РП №1,2 (6,3кВ)	К-4	Q4	ВВ/ТEL-10-8/630		10		630	8	3,394	20,4	8	20,4	8	192
					10		346,41	4,952	0,0064	9,58	4,952	9,58	4,952	19,863
Выбор разъединителей
РУВН (220 кВ)	К-1	QS1	РНДЗ.1-220/1000 У1 РНДЗ.2-220/1000 У1			220	1000	-	-	-	-	80	-	1600
						220	592,8	-	-	-	-	15,412	-	8,062
РУСН (110 кВ)	К-2	QS2	РНДЗ.1-110/1250 Т1 РНДЗ.2-110/1250 Т1			110	1250	-	-	-	-	100	-	1600
						110	1159	-	-	-	-	18,653	-	12,807

 

 

3.3. Выбор трансформаторов тока

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения. [л2, с.348]

Нормально трансформаторы тока работают в режиме, близком к режиму короткого замыкания вторичной обмотки. Размыкание вторичной обмотки при наличии тока в первичной цепи (то есть возникновение режима холостого хода) недопустимо [л8, с.268], так как магнитный поток в магнитопроводе резко возрастает. В этом режиме магнитопровод нагревается до недопустимой температуры, на вторичной обмотке появляется высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт (пробой изоляции, разложение масла, взрыв, осколки).

Трансформаторы тока выбирают:

1. По напряжению установки: UУСТ ≤ UНОМ;

2. По току: IМАХ ≤ IНОМ;

3. По электродинамической стойкости: iУД ≤ iДИН, где iУД = × IП,0×(1+е-0,01/Та);

4. По термической стойкости: Вк £ ,   где   Вк = IП,02×(tОТКЛ + Та);

5. По вторичной нагрузке: z2 ≤ z2 НОМ.

Выберем трансформатор тока (ТА-1) в цепи генератора.

В пределах турбинного отделения от выводов генератора до фасадной стены токоведущие части выполняем комплектным пофазно-экранированным токопроводом, следовательно, выбираем трансформаторы тока, встроенные в токопровод, ТШ-20-8000/5 (расчетные и номинальные данные сведены в таблицу № 29).

Проверим трансформатор тока ТА-1 по вторичной нагрузке, для чего воспользуемся списком необходимых приборов и их каталожными данными. Определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока. [л3, с.376]

Вторичная нагрузка ТА-1 ТШ-20-8000/5                              Таблица № 20

Приборы:	Тип	Нагрузка, В×А, фазы
		А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	0,5	0,5
Ваттметр	Д-335	0,5	---	0.5
Датчик активной мощности	Е-829	1	---	1
Датчик реактивной мощности	Е-830	1	---	1
Варметр	Д-335	0,5	---	0,5
Счетчик активной энергии	САЗ-И681	2,5	---	2,5
Амперметр регистрирующий	Н-393	---	10	---
Ваттметр регистрирующий	Н-348	10	---	10
Варметр щитовой	Д-335	0,5	---	0,5
Ваттметр щитовой	Д-335	0,5	---	0,5
Суммирующий ваттметр	Д-335	0,5	---	0,5
Суммирующий варметр	Д-335	0,5	---	0,5
Суммарная нагрузка:		18	10,5	18

Согласно [л3, с.362, 377, 635]

Общее сопротивление приборов:

 Ом

чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие: rПРИБ + rПРОВ + rКОНТ ≤ Z2 НОМ  (rКОНТ = 0,1 Ом , т.к. число приборов больше трёх [л3, с.374])

rПРОВ = Z2 НОМ - rПРИБ - rКОНТ = 1,2 – 0,72 – 0,1 = 0,38 Ом

Применим провода с медными жилами (r=0,0175), т.к. агрегаты более 100 МВт. Длину соединительных проводов от трансформатора тока до приборов (в один конец) принимаем приблизительно равной 40 м. [л3, с.374, 375]

Принимаем кабель с медными жилами сечением 2.5 мм2 и исходя из этого заново рассчитаем сопротивление проводов:

 Ом

z2 = r2 = rПРИБ + rПРОВ + rКОНТ = 0,72 + 0,28 + 0,1 = 1,1 Ом

Теперь проверим трансформатор тока по всем пяти условиям:

1. По напряжению установки: UУСТ =18 кВ ≤ UНОМ = 20 кВ;

2. По току: IМАХ = 7547 А ≤ IНОМ = 8000 А;

3. По электродинамической стойкости этот трансформатор тока не проверяем;

4. По термической стойкости: Вк = 26253,2 кА2 £ 76800 кА2;

5. По вторичной нагрузке: z2 = 1,1 Ом < z2 НОМ = 1,2 Ом

Делаем вывод, что трансформатор тока ТШ-20-8000/5 удовлетворяет всем условиям и будет работать в выбранном классе точности.

Дальнейший выбор трансформаторов тока аналогичен. Расчетные и номинальные параметры представлены в таблице № 29.

ТА-1-трансформаторы тока в цепи генераторов (G-1,G-2,G-3)

ТА-2-трансформаторы тока на выводах НН ТСН (ТСН-1, ТСН-2)

ТА-3-трансформаторы тока на выводах НН ТСН (ТСН-3)

Вторичная нагрузка ТА-2, ТА-3 ТШЛП 10-У3  Таблица № 21

Приборы:	Тип	Нагрузка, В×А, фазы.
		А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	---	0,5
Ваттметр	Д-335	0,5	---	0,5
Счетчик активной энергии	САЗ-И681	2,5	---	2,5
Датчик активной мощности	Е-829	1	---	1
Суммарная нагрузка:		4,5	---	4,5