Раздел 5. Элементы техники высоких напряжений в системах электроснабжения Студент должен: иметь представление:
о причинах, вызывающих перенапряжения в электроустановках и электрических сетях;
знать:
требования ПУЭ к испытаниям изоляции высоковольтного оборудования;
конструкцию и принцип действия аппаратов и устройств для защиты от перенапряжений;
уметь:
выбирать количество молниеотводов;
рассчитывать молниезащиту подстанций и объектов.
Тема 5.1 Испытание изоляции высоковольтного электрооборудования и электрических сетей Назначение, объем и нормы испытания изоляции различных видов электрооборудования. Источники питания и аппаратура для испытания изоляции. Вопросы для самоконтроля 1.Перечислите нормы и объемы испытания изоляции высоковольтных КЛ.
2.Перечислите нормы и объемы испытания изоляции КРУ, КРУН.
3.Перечислите нормы и объемы испытания изоляции высоковольтных выключателей. 4.Перечислите нормы и объемы испытания изоляции трансформаторов тока.
5.Перечислите нормы и объемы испытания изоляции трансформаторов напряжения. Литература 1.Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов.-М.: «Мастерство»2002г, § 2.Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок.-М.: Высшая школа, 1990 г. §10.1
Тема 5.2 Перенапряжения: внутренние, атмосферные. Защита от перенапряжений Общие сведения о перенапряжениях. Внутренние и атмосферные перенапряжения. Защита электрооборудования и электрических сетей от перенапряжений. Типы разрядников и места их установки. Молниезащита подстанций, зданий и сооружений. Защита воздушных линий троссами. Расчет молниезащит и построение зон защиты стержневыми молниеотводами.
Практическое занятие 13 Расчет и построение зоны молниезащиты. (2 час) Методические указания Во время грозы на проводах воздушных линий и открытых электроустановок индуцируются электростатические разряды, которые при разрядах молнии, происходящих на близких расстояниях, превращаются в распространяющиеся по сети волны перенапряжений Для защиты оборудования, установленного в открытых РУ и подстанциях, применяют следующие меры:снабжают подходы воздушных линий молниезащитными тросами; устанавливают ограничители перенапряжений; устанавливают на воздушных линиях трубчатые разрядники; устанавливают на подстанциях 35-110кВ вентильные станционные разрядники; используют в РУ вентильные разрядники; используют защитные конденсаторы. Сокращение производства вентильных разрядников, используемых многие десятилетия в качестве ограничителя перенапряжений для защиты электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений, вызвало настоящий бум в производстве нового поколения защитных аппаратов- ограничителей перенапряжений нелинейных (ОПН) на основе металлооксидных резисторов (варисторов). ОПН обладают следующими достоинствами: высокая нелинейность вольт- амперной характеристики, отсутствие искровых промежутков, широкое применение новых высокопрочных полимерных и композиционных материалов, простота конструкции, взрывобезопасность. Молнии характеризуются большим разрушающим действием, объясняемым большой амплитудой, крутизной нарастания и интегралом тока. Прямое попадание молнии в проводники или электрооборудование установок электроснабжения приводит их к электродинамическому разрушению и расплавлению. Во избежание такой опасности установки электроснабжения в предписанных случаях снабжают молниеотводами, причем в случае концентрированных объектов (подстанций, РУ, и т.д.) применяют стержневые, а в случае протяженных объектов (к ним прежде всего относятся воздушные линии ВН)-троссовые молниеотводы. У зданий молниеотводом может служить заземленная арматура железобетонных конструкций кровли, металлическое покрытие кровли и т.п. Открытые РУ и ТП защищают от прямых ударов молнии при номинальном напряжении 20 кВ и выше. Защиту выполняют стержневыми молниеотводами, устанавливаемыми, как правило, отдельностоящими, или на конструкциях. Вопросы для самоконтроля 1.Какие вы знаете перенапряжения?
2.Что представляет собой отдельностоящий молниеотвод?
3.Как защитить от прямых ударов молний одноэтажные застройки?
4.Что такое ОПН?
5.Какова зоновоя концепция молниезащиты? Литература 1.Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов.-М.: «Мастерство»2002г, § 2.Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок.-М.: Высшая школа, 1990 г. §10.2-10.3
|
|
|
|
|
|
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов.- М.: Мастерство, 2002 г
Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок.- М.: Высшая школа, 1990 г
Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок.-М.: Энергоатомиздат, 1989
Бак С.И., Читипохавян С.П. Электрификация блочно-комплектных установок нефтяной промышленности.- М.: Недра, 1989 г
Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования.-М.:Энергоатомиздат, 1989г
Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию.-М.: Высшая школа, 1991 г
Шабад М.А. Максимальная токовая защита. - Л.:Энергоатомиздат, 1991 г
Корогородский В.И. и др. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1000 В.- М.: Энергоатомиздат, 1987 г
9. Рихстейн Э.М., Электроснабжение промышленных установок.- М: Энергоатомиздат, 1991 г
Чаронов В.Я. Автоматизация основного оборудования и проблемы энергосбережения на объектах нефтедобычи.-Альметьевск, 1998 г
Правила устройства электроустановок.-6-е издание.-М.: Главгосэнергонадзор России, 1998 г.
ПРИМЕРНЫЕ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 1.Перспективы развития РАО ЕЭС России, создание единого рынка электрической энергии. 2. Понятие о системах электроснабжения. Основные определения. 3. Типы электрических станций, их сравнительная характеристика, перспективы развития. 4. Классификация электроприемников по требуемой степени надежности электроснабжения. 5. Конструктивное выполнение электрических сетей до 1000 В. 6. Схемы электроснабжения до 1000В. 7. Потери и отклонения напряжения. Требования ПУЭ. 8. Сущность коэффициента мощности. Способы повышения коэффициента мощности. 9. Способы и средства регулирования напряжения в электрических сетях. 10.Классификация подстанций, назначение и типы. 11.Конструктивное выполнение подстанций, электрические схемы. 12. Электрооборудование подстанций, виды, назначение, особенности работы и конструкции. 13. Определение числа и мощности трансформаторов в зависимости от характера электрических нагрузок, по условиям надежности, конструктивному выполнению. 14. Короткие замыкания в электрических цепях, их виды. 15. Электродинамическое и термическое действие ТКЗ. 16. Способы ограничения токов короткого замыкания. 17. Назначение заземления, зануления в электроустановках. Основные понятия. 18. Основные сведения о релейной защите. Требования к устройствам РЗ. 19. Максимально- токовая защита. Назначение, применение, уставки срабатывания. Схемы. 20. Токовая отсечка. Назначение, применение, уставки срабатывания. Схемы. 21. Дифференциально-токовая защита. Назначение, применение, уставки срабатывания. Схемы. 22. Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и напряжения, применяемых для релейной защиты. 23.Релейная защита силовых трансформаторов. 24. Релейная защита высоковольтных электродвигателей. 25. Релейная защита конденсаторных установок. 26. Релейная защита воздушных линий, кабельных линий. 27.Современные виды и средства учета электрической энергии. 28.Назначение, принцип работы АВР. 29. Назначение, принцип работы АПВ. 30. Автоматизация работы компенсирующих устройств. 31. Назначение, объем и нормы испытания изоляции различных видов электрооборудования. 32. Общие сведения о перенапряжениях. Защита электрооборудования и электрических сетей от перенапряжений.
ДОМАШНЯЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Задача 1. Для завода, параметры которого заданы в таблице 2 и с учетом шифра студента по таблице 1 рассчитать электрические нагрузки каждого цеха в отдельности и завода в целом; выбрать силовые цеховые трансформаторы и общезаводской трансформатор; построить электрическую схему электроснабжения завода. Таблица 1. Таблица вариантов.
шифр студента |
01 |
02 |
03 |
04 |
05 |
06 |
07 |
08 |
09 |
№ цеха |
1, 2, 3 |
4, 5, 6 |
7, 8, 9 |
10, 11, 12 |
13, 14, 15 |
2, 3, 4 |
5, 6, 7 |
8, 9, 10 |
11, 12, 13 |
шифр студента |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
№ цеха |
14, 15, 1 |
3,4, 5 |
6, 7, 8 |
9, 10, 11 |
12, 13, 14 |
15, 1, 2 |
1, 3, 5 |
7, 9, 11 |
13, 15, 2 |
шифр студента |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
№ цеха |
2, 4, 6 |
8, 10, 12 |
14, 1, 5 |
15, |
1, 2, 10 |
2, 3, 11 |
4, 5, 12 |
6, 7, 13 |
8, 9,14 |
шифр студента |
28 |
29 |
30 |
|
|
|
|
|
|
№ цеха |
10, 11, 15 |
12, 13, 14 |
13, 1,2 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.Данные для расчета задачи 1
цеха |
Суммар.
установл. мощность КВТ,
|
Минимальная максимальная мощность, КВТ, Рмин-Рмакс |
К-во ЭП n |
Коэфиц. использования, ки |
Коэфиц. мощности соsφ |
1 |
2900 |
4, 5-50 |
60 |
0, 3 |
0, 6 |
2 |
2800 |
4, 5-40 |
80 |
0, 35 |
0, 65 |
3 |
2600 |
7-50 |
80 |
0, 4 |
0, 7 |
4 |
2400 |
4, 5-80 |
40 |
0, 35 |
0, 65 |
5 |
2800 |
7-80 |
40 |
0, 4 |
0, 7 |
6 |
300 |
4, 5-30 |
20 |
0, 7 |
0, 8 |
7 |
400 |
2, 8-20 |
15 |
0, 65 |
0, 7 |
8 |
200 |
4, 5-20 |
15 |
0, 7 |
0, 8 |
9 |
2400 |
2, 8-60 |
80 |
2, 24 |
0, 6 |
10 |
2500 |
4, 5-70 |
80 |
0, 22 |
0, 65 |
11 |
2600 |
4, 5-60 |
50 |
0, 24 |
0, 7 |
12 |
3300 |
7-60 |
70 |
0, 3 |
0, 6 |
13 |
5000 |
2, 8-40 |
100 |
0, 4 |
0, 66 |
14 |
6000 |
4, 5-50 |
80 |
0, 5 |
0, 7 |
15 |
8000 |
1, 7-30 |
90 |
0, 6 |
0, 68 |
Задача 2. Рассчитать токи трехфазного короткого замыкания в точках К1-К4, пользуясь таблицей 3 и рис.1 и выбрать следующее электрооборудование: на напряжение U1н,-разъединитель наружной установки, выключатель силовой; на напряжение U2н,-шины, выключатель силовой, трансформатор тока, трансформатор напряжения, ОПН. ^Таблица 3 Данные для расчета задачи 2
Вар иант (шифр) |
Sнт, КВА |
uк% |
Рнд, КВТ |
l1, км |
l2, км |
U1н,КВ |
U2н КВ |
Мощность к.зсистемы,Sк,МВА |
01 |
4000 |
7, 5 |
630 |
8 |
0, 3 |
35 |
6 |
4860 |
02 |
6300 |
7, 3 |
800 |
10 |
0, 2 |
35 |
10 |
5890 |
03 |
10000 |
7, 6 |
1250 |
12 |
0, 5 |
35 |
6 |
7568 |
04 |
16000 |
8, 0 |
1600 |
25 |
0, 6 |
35 |
10 |
7655 |
05 |
4000 |
9, 5 |
1800 |
9 |
0, 09 |
35 |
6 |
4765 |
06 |
6300 |
9, 8 |
2000 |
16 |
0, 05 |
110 |
10 |
3986 |
07 |
10000 |
10, 5 |
2200 |
18 |
0, 1 |
110 |
6 |
7500 |
08 |
16000 |
10, 5 |
960 |
22 |
0, 4 |
110 |
10 |
4500 |
09 |
2500 |
6, 5 |
1120 |
4 |
0,78 |
35 |
6 |
5600 |
10 |
1600 |
6, 5 |
960 |
7 |
2 |
35 |
10 |
3860 |
11 |
4000 |
7, 5 |
1250 |
11 |
0, 9 |
35 |
6 |
4682 |
12 |
16000 |
11,5 |
1600 |
12 |
0,3 |
35 |
6 |
4320 |
13 |
6300 |
9, 8 |
1800 |
15 |
0, 5 |
110 |
6 |
4600 |
14 |
4000 |
7, 5 |
2000 |
20 |
0, 4 |
110 |
10 |
4800 |
15 |
10000 |
10, 5 |
2200 |
25 |
0, 01 |
110 |
10 |
5000 |
16 |
4000 |
7, 5 |
2500 |
22 |
0, 02 |
110 |
6 |
5200 |
17 |
6300 |
9, 8 |
1600 |
18 |
0, 1 |
35 |
6 |
5400 |
18 |
4000 |
7, 5 |
630 |
16 |
0, 2 |
110 |
6 |
5600 |
19 |
2500 |
4, 5 |
450 |
19 |
0, 3 |
110 |
10 |
5800 |
20 |
16000 |
11,5 |
630 |
30 |
0, 4 |
110 |
6 |
6000 |
21 |
4000 |
7, 5 |
450 |
28 |
0, 5 |
35 |
6 |
6200 |
22 |
4000 |
7, 5 |
1250 |
27 |
0, 6 |
110 |
6 |
6400 |
23 |
6300 |
9, 8 |
1600 |
14 |
0, 7 |
110 |
10 |
6600 |
24 |
6300 |
9, 8 |
1800 |
13 |
1, 0 |
110 |
10 |
6800 |
25 |
16000 |
11,5 |
1250 |
22 |
0, 1 |
35 |
10 |
7000 |
26 |
16000 |
11,5 |
980 |
17 |
0, 2 |
110 |
6 |
5250 |
27 |
10000 |
10, 5 |
990 |
8 |
0, 3 |
35 |
10 |
6250 |
28 |
10000 |
10, 5 |
1000 |
10 |
0, 4 |
110 |
10 |
7250 |
29 |
10000 |
10, 5 |
480 |
12 |
0, 5 |
35 |
10 |
8000 |
30 |
10000 |
10, 5 |
630 |
29 |
0, 6 |
35 |
10 |
4880 |
К1U1нSнт,
uк%
Sнт,
uк%
2н
К2
К3 К4
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ
К
задаче 1.Расчет
электрических нагрузок необходимо
провести для трех цехов заданных в
задании и для завода в целом. Результаты
расчета свести в таблицу. Расчет провести
методом коэффициента максимума.
Порядок
расчета
1.1.Определяем
нагрузку за наиболее загруженную смену
для каждой группы электроприемников:
(1.1)
,
(1.2)
где ки=(0,6-0,8)коэффициент
использования данной группы нагрузок
tg
=0,75- коэффициент мощности
-
максимальная суммарная мощность группы
ЭП.
1.2. Определяем эффективное
число электроприемников nэ
nэвводится
для облегчения расчетов;
nэ–это
число однородных по режиму работы ЭП
одинаковой мощности, которая обуславливает
ту же величину расчетного максимума,
что и группа nразличных
по мощности и режиму работы электроприемников.
Существует несколько способов определения
nэ.
а)при одинаковых мощностях электроприемников иn>4nэ= n, где n-фактическое число электроприемников, при n<4 расчет электрических нагрузок вести методом коэффициента спроса б)при отношении мощности набольшего электроприемника в группе к мощности наименьшего:
,
n4
эффективное число ЭП определяется как
nэ=
n ; при
n<4
расчет
электрических нагрузок вести методом
коэффициента спроса
в) при m
3,ки
0,2 эффективное число ЭП определяется
по формуле 1.3
nэ=
(1.3)
причем,
если расчетное приведенное число ЭП
больше действительного числа ЭП, то
следует принять nэ=
n
1.3.Определяем
расчетную максимальную нагрузку:
активную,
кВт
Рр=
к·Рсм
(1.4)
реактивную, квар
Qр=
кмQсм,
(1.5)
где
км-коэффициент
максимума, табл.4
полную,
кВА
(1.6)
1.4.Определяем
ток нагрузки, А
,
(1.7)
где Uн-номинальное
напряжение ЭУ, кВ
1.5. Расчет
электрических нагрузок свести в таблицу
5.
3. Таблица 4.Значения коэффициентов максимума
Эффективное числоЭПэ |
Коэффициент максимума Кмпри Ки |
|||||||||
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
|
4 |
3,43 |
3,11 |
2,64 |
2,14 |
1,87 |
1,65 |
1,46 |
1,29 |
1,14 |
1,05 |
5 |
3,23 |
2,87 |
2,42 |
2,0 |
1,76 |
1,57 |
1,41 |
1,26 |
1,12 |
1,04 |
6 |
3,04 |
2,64 |
2,24 |
1,88 |
1,66 |
1,51 |
1,37 |
1,23 |
1,1 |
1,04 |
7 |
2,88 |
2,48 |
2,1 |
1,8 |
1,58 |
1,45 |
1,33 |
1,21 |
1,09 |
1,04 |
8 |
2,72 |
2,31 |
1,99 |
1,72 |
1,52 |
1,4 |
1,3 |
1,2 |
1,08 |
1,04 |
9 |
2,56 |
2,2 |
1,9 |
1,65 |
1,47 |
1,37 |
1,28 |
1,18 |
1,08 |
1,03 |
10 |
2,42 |
2,1 |
1,84 |
1,6 |
1,43 |
1,34 |
1,26 |
1,16 |
1,07 |
1,03 |
12 |
2,24 |
1,96 |
1,75 |
1,52 |
1,36 |
1,28 |
1,23 |
1,15 |
1,07 |
1,03 |
16 |
1,99 |
1,77 |
1,61 |
1,41 |
1,28 |
1,23 |
1,18 |
1,12 |
1,07 |
1,03 |
20 |
1,84 |
1,65 |
1,5 |
1,34 |
1,24 |
1,2 |
1,15 |
1,11 |
1,06 |
1,03 |
25 |
1,71 |
1,55 |
1,4 |
1,28 |
1,21 |
1,17 |
1,14 |
1,1 |
1,06 |
1,03 |
30 |
1,62 |
1,46 |
1,34 |
1,24 |
1,19 |
1,16 |
1,13 |
1,1 |
1,05 |
1,03 |
40 |
1,5 |
1,37 |
1,27 |
1,19 |
1,15 |
1,13 |
1,12 |
1,09 |
1,05 |
1,02 |
50 |
1,4 |
1,3 |
1,23 |
1,16 |
1,14 |
1,11 |
1,1 |
1,08 |
1,04 |
1,02 |
60 |
1,32 |
1,25 |
1,19 |
1,14 |
1,12 |
1,11 |
1,09 |
1,07 |
1,03 |
1,02 |
100 |
1,21 |
1,17 |
1,12 |
1,1 |
1,08 |
1,08 |
1,07 |
1,05 |
1,02 |
1,02 |
140 |
1,17 |
1,15 |
1,11 |
1,08 |
1,06 |
1,06 |
1,06 |
1,05 |
1,02 |
1,02 |
200 |
1,15 |
1,12 |
1,09 |
1,07 |
1,05 |
1,05 |
1,05 |
1,04 |
1,01 |
1,01 |
240 |
1,14 |
1,11 |
1,08 |
1,07 |
1,05 |
1,05 |
1,05 |
1,03 |
1,01 |
1,01 |
300 |
1,12 |
1,1 |
1,07 |
1,06 |
1,04 |
1,04 |
1,04 |
1,03 |
1,01 |
1,01 |
Таблица 5.Результаты расчета электрических нагрузок
№ группы ЭП |
номинальная мощность, кВт, Рн |
количество ЭП, n |
приведенное количество ЭП, nэ |
коэффициент использования, ки |
коэффициент максимума, км |
активная расчетная нагрузка, кВт, Рр |
реактивная расчетная нагрузка, квар, Qр |
полная расчетная нагрузка, кВА, Sр |
ток нагрузки, А, Iр |
||
Цех__ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Цех__ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Цех__ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Итого* |
|
|
|
|
|||||||
*графа
«итого» заполняетсядля активной и
реактивной нагрузки путем алгебраического
суммирования, для полной нагрузки путем
геометрического суммирования по формуле
1.6.
Выбор типа, числа и мощности
трансформаторов обуславливается
величиной и характером нагрузок, технико-
экономическими показателями отдельных
вариантов, категорий потребителей,
экономически целесообразным режимом
работы. Кроме того, учитываются
архитектурно- строительные и эксплутационные
требования, условия окружающей среды,
требования пожарной и электрической
безопасности, типы применяемого
оборудования, компенсация реактивной
мощности. По исходным данным в работе
рекомендуется к установке два
трансформатора.
Порядок расчета
1.6.
Выбираем трансформаторы по условию
Sрт/2Sнт
–для
двух трансформаторов,
где Sнт
– номинальная
мощность трансформатора, кВА;
Sрт-максимальная
расчетная нагрузка общая, кВА.
1.7.Уточняем,
лежит ли коэффициент загрузки в допустимых
пределах:
(1.7)
где
n-количество
трансформаторов;
Допустимые
значения кз=(0,6-0,8)
Технические
данные некоторых масляных трансформаторов
приведены в таблице 6
Таблица 6.Технические данные масляных трансформаторов
Типтрансформатора |
Номинальнаямощность кВАнт |
Номинальное напряжение, кВ |
Напряжениекороткогозамыканияк |
Токхолостогохода |
Потери мощности кВт |
Схемаигруппасоединения |
ЦенатысрубК |
|||||
высшее,Uн1 |
низшее, Uн2 |
холостого хода Рх |
короткого замыкания Рк |
|||||||||
Трансформаторы двухобмоточные, класса напряжения 35 кВ |
||||||||||||
ТМ |
2500 |
35 |
6,10 |
6,5 |
1,0 |
5,1 |
25 |
/∆ |
600 |
|||
ТМН |
4000 |
35 |
6,10 |
7,5 |
0,9 |
6,7 |
33,5 |
/∆ |
1100 |
|||
ТМН |
6300 |
35 |
6,10 |
7,5 |
0,8 |
9,4 |
46,5 |
/∆ |
1300 |
|||
ТМН |
10000 |
35 |
6,10 |
7,5 |
0,6 |
14,5 |
65,0 |
/∆ |
1500 |
|||
Трансформаторы двухобмоточные класса напряжения 110 кВ |
||||||||||||
ТМН |
2500 |
110 |
6,10 |
10,5 |
1,5 |
6,5 |
22,0 |
/∆ |
900 |
|||
ТМН |
4000 |
110 |
6,10 |
10,5 |
1,0 |
8,4 |
44,0 |
/∆ |
1500 |
|||
ТМН |
6300 |
110 |
6,10 |
10,5 |
0,8 |
11,5 |
48,0 |
/∆ |
1800 |
|||
ТДН |
10000 |
110 |
6,10 |
10,5 |
0,7 |
15,5 |
60,0 |
/∆ |
2000 |
|||
Трансформаторы двухобмоточные класса напряжения 6,10 кВ |
||||||||||||
ТМН |
250 |
6, 10 |
0, 4 |
4, 7 |
2, 3 |
0, 74 |
4, 2 |
∆/ |
150 |
|||
ТМН |
400 |
6, 10 |
0, 4 |
4, 5 |
2, 1 |
0, 95 |
5, 9 |
∆/ |
160 |
|||
ТМН |
630 |
6, 10 |
0, 4 |
5, 5 |
2 |
1, 31 |
8, 5 |
∆/ |
170 |
|||
ТМН |
1000 |
6, 10 |
0, 4 |
6, 5 |
1, 4 |
2, 0 |
11, 0 |
∆/ |
200 |
|||
1.8.Технические данные выбранного трансформатора заносим в таблицу 7 Таблица 7.Технические данные трансформаторов
назначение |
рт кВА |
количество |
тип |
нт кВА |
Номинальное напряжение, кВ |
к |
о |
Потери мощности, кВт |
Схемаигруппасоединения |
ЦенатысрубК |
||
высшееUн1 |
низшее Uн2 |
Рх |
Рк |
|||||||||
ГПП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цех- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цех- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цех |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.9Дальнейший расчет ведем в таблице 8 Таблица 8. Расчет силовых трансформаторов
№ |
Определяемые параметры |
формулы |
ГПП |
цеха |
1 |
Потери холостого хода, активные, кВТ |
|
|
|
3 |
Потери холостого хода, реактивные, квар |
∆ Q = Sнт/ 100 |
|
|
4 |
Полные потери, кВА |
|
|
|
5 |
Коэффициент загрузки с учетом потерь |
|
|
|
6 |
Реактивная мощность холостого хода, квар |
∆ Qхх= (Sнтiо)/ 100 |
|
|
7 |
Приведенные потери холостого хода, кВТ |
∆ Рх′ = Рх+кип∆ Qхх кип=0,05 (6) |
|
|
8 |
Реактивные потери короткого замыкания, квар |
∆ Qк= (Sнтuк) / 100 |
|
|
9 |
Приведенные потери короткого замыкания, кВТ |
∆ Рк′ =∆ Рк+ кип ∆ Qк где ∆ Рк≈Рк |
|
|
10 |
Полные приведенные потери в трансформаторе, кВТ |
∆ Рт′ =n(∆ Рх′ +Кз∆ Рк′) |
|
|
11 |
Потери электрической энергии, кВТ• час |
∆Эп=∆ Рт′Т Т =8760час- при круглосуточной работе ТП |
|
|
12 |
Капитальные затраты, тыс. руб |
Кт= n К |
|
|
13 |
Эксплутационные расходы, (тыс. руб)/год |
Са= каКт ка=(9-10)% (6) |
|
|
14 |
Стоимость потерь электрической энергии, (тыс.руб)/год |
Сп=со∆Эп со–стоимость 1 кВт•час электроэнергии |
|
|
15 |
Суммарные годовые расходы, (тыс. руб)/год |
Сэ= Са+ Сп |
|
|
∆
Р=
Рх+
КзРк
Схему принципиальную электроснабжения выбирают с учетом установленной мощности потребителей электроэнергии и категории их надежности, характера электрических нагрузок и размещения их на генеральном плане предприятия, а также производственных, архитектурно- строительных и эксплутационных требований. Схема электроснабжения должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать необходимую надежность электроснабжения; быть простой и удобной в эксплуатации; все элементы схемы должны находится в работе и иметь такие параметры, чтобы при аварийном выходе из строя какого- либо основного элемента, оставшиеся в работе могли принять на себя нагрузку; учитывать перспективы развития предприятия; обеспечивать наименьшие потери мощности и электроэнергии, путем максимального приближения источников питания высокого напряжения к установкам потребителей; обеспечивать глубокое секционирование на всех ступенях трансформации, раздельное питание нагрузок. В общем случае схема электроснабжения включает в себя один или несколько понизительных трансформаторов, РУ высшего, среднего и низшего напряжения, собственные нужды. Наиболее простой и экономичной является схема подстанции без сборных шин на высшем напряжении.Такие схемы основаны на блочном принципе и рекомендуются к применению на все напряжения. Для РУ-6, 10 кВ широко используют схему с одной секционированной системой шин. Число секций зависит от числа подключений. В большинстве случаев число секций не превышает двух. Каждая секция работает раздельно и получает питание от отдельной линии или трансформатора. Это позволяет уменьшить токи короткого замыкания, увеличить гибкость и надежность схемы. В нормальном режиме работы секционный аппарат (разъединитель или выключатель) отключен. Применение секционного выключателя обеспечивает автоматическое включение резерва (АВР), что позволяет использовать такую схему для потребителей любой категории надежности.
К
задаче 2.
Порядок
расчета
2.1.Составляем
схему замещения. Схема замещения
составляется по расчетной схеме. Она
содержит активные и индуктивные
сопротивления, выраженные в относительных
единицах (системы, трансформаторов,
линий, электродвигателей), порядковые
номера этих сопротивлений, базисные
напряжения (ряд базисных напряжений:
6,3; 10,5; 37, 115 кВ).
2.2.Рассчитываем
базисный ток ,кА
,
(2.1)
где Sб–базисная
мощность, МВА –принимается равной
мощности короткого замыкания
системы;
Uб-базисное
напряжение, кВ, принимается ближайшее
к номинальному из ряда базисных напряжений
(6,3; 10,5; 37; 115; 250)
2.3.Рассчитываем
сопротивления схемы замещения в о.е. по
формулам:
а) для системы:
(2.2)
б)
для
воздушной или кабельной линии (ВЛ,
КЛ)
-индуктивное:
(2.3)
-активное:
(2.4)
где
х0
, r0
– удельные
сопротивления линий, ом/км;
l-
длина линии в км
в) для двухобмоточного
трансформатора
,
(2.5)
где Sнт-
номинальная мощность трансформатора,МВ•А
г)
для реактора
,
(2.6)
где
хр-реактивное
сопротивление реактора, Ом
2.4.Определяем
суммарное сопротивление до точки к.з.
(таких сопротивлений столько, сколько
точек к.з.), учитывая схему соединений
сопротивлений
где х∑*-суммарное
индуктивное сопротивление до намеченной
точки к.з с учетом схемы замещения;
r∑*-
суммарное активное сопротивление до
намеченной точки к.з с учетом схемы
замещения;
2.5.Определяем начальное
значение периодической составляющей
тока к.з., кА
,
(2.8)
Так как точки короткого
замыкания считаются удаленными от
системы, то значение периодической
составляющей тока к.з. в любой момент
времени равно значению периодической
составляющей тока к.з. в начальный момент
времени
Iп=
Iпо,
(2.9)
2.6.Определяем
ударный ток короткого замыкания,
кА
iу=2
куIпо,
(2.10)
где
ку-ударный
коэффициент, табл. 2.2
2.7.Определяем
апериодическую составляющую тока к.з.,
кА
ia=2
Iпоe
-/Та(2.11)
где
e
-/Та-функция
затухания апериодической составляющей
тока к.з.
2.8.Определяем тепловой
импульс квадратичного тока, кА2·с
Вк
= Iпо2
(tотк+Та),
(2.12)
где
tотк-собственное
время отключения выключателя,с;
Та-постоянная
времени затухания апериодической
составляющей табл.2.2
При наличии
в схеме электродвигателей значительной
мощности электрически связанных с
точками к.з. необходимо учитывать ток
подпитки места к.з. от этих электродвигателей.
При коротком замыкании электрические
двигатели генерируют токи подпитки,
которые увеличивают общие токи в месте
короткого замыкания. Если таковые
электродвигатели в схеме имеются , то
расчет токов к.з. необходимо
продолжить:
2.9.Определяем суммарную
мощность всех электродвигателей
электрически связанных с местом к.з.,
МВт
Рн.общ.=nРн,
(2.13)
где Рн-номинальная
мощность одного электродвигателя,
МВт;
n-количество
ЭД подключенных к точке к.з.
2.10.Определяем
начальное значение периодической
составляющей токов к. з. от электродвигателей,
кА
,
(2.14)
2.11.Определяем суммарное
значение периодической составляющей
тока к.з. в начальный момент времени,
кА
Iпо=
Iпо+
Iпод,
(2.15)
2.12.Определяем
суммарное значение периодической
составляющей тока к.з. в любой момент
времени, кА
Iп=
Iпо+
Iпод
e
-/Та,
(2.16)
Та–постоянная
времени затухания, для электродвигателей
принимается равной 0,07с
2.13.Определяем
апериодическую составляющую тока к.з.
в любой момент времени, кА
ia=2
Iпоe
-/Та+
2
Iподe
-/0,04,
(2.17)
2.14.Определяем суммарный
ударный ток, кА
iу=2
куIпо+
2
·1,65· Iпод,
(2.18)
2.15.Определяем суммарный
импульс квадратичного тока, кА2·с
Вк
= Iпо2
(tотк+Тасх)+
Iпод2
(0,035+Тасх)+
2IпоIпод(0,07+Тасх),
(2.19)
где
Тасх=(Та
Iпо+0,04
Iпод)/(
Iпо+
Iпод),
(2.20)
2.16.Определяем
мощность короткого замыкания,
МВА
(2.21)
2.17.Расчет
токов короткого замыкания сводим в
таблицу 2.1
^Таблица 2.1. Результаты расчета токов к.з. относительно базисных величин
Точка к.з. |
z |
ку |
Iпо кА |
Iп, кА |
ia, кА |
iу, кА |
Sк МВА |
Вк, кА2ּс |
К-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
К –2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
К -3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
К-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2.Значения постоянной времени затухания апериодической составляющей тока к.з.(Та) и ударного коэффициента(ку)
Место короткого замыкания |
Та |
ку |
За воздушными линиями напряжением, кВ: 35-110 220 |
0,02 0,03 |
1,608 1,717 |
За понижающими трансформаторами мощностью,мВа: 32-63 менее 32 |
0,05 0,045 |
1,82 1,8 |
Распределительные сети 6-10 кВ |
0,01 |
1,369 |
Далее приводятся формулы для расчета , проверки правильности выбора сечения плоских шит, даются таблицы выбора электрооборудования. 2.18.Выбор сечения плоских шин. (Агоритм расчета дан для шин прямоугольного сечения, расположенных плашмя, при горизонтальном креплении изоляторов). 1)Определяем максимальное значение токов шин , А Iмакс=1,4 Iр(2.21) где Iр-расчетное значение тока шин. 2)Выбираем шины по условию IмаксIдоп где значения допустимых токов шин Iдоп даны в таблице 2.3 Таблица 2.3.Допустимые токовые нагрузки шин
Размерышин хмм |
Допустимая токовая нагрузка, Iдоп А, при одной полосе на фазу |
|
алюминиевых |
медных |
|
325 |
265 |
340 |
330 |
365 |
475 |
440 |
480 |
625 |
540 |
540 |
700 |
550 |
665 |
860 |
650 |
740 |
955 |
660 |
870 |
1125 |
680 |
1150 |
1480 |
6100 |
1425 |
1810 |
860 |
1025 |
1320 |
880 |
1325 |
1690 |
8100 |
1625 |
2080 |
8120 |
1900 |
2400 |
1060 |
1155 |
1475 |
1080 |
1480 |
1900 |
10100 |
1820 |
2310 |
10120 |
2070 |
2650 |
3)Проверяем
шины на термическую стойкость
SминSст
(2.22)
где Sмин-минимальное
значение сечения термической стойкости,
мм2
Sмин=
,
(2.23)
где с-функция,
определяемая по табл.5.4 сборника
ЛПР
Вк-тепловой
импульс,
А2•с;
по табл.2.1
Sст-сечение
выбранных шин,мм2,
определяется
Sст=
h b (2.24)
4)Определяем
максимальное усилие на шинную конструкцию
при трехфазном к.з.,Н
F=10-73(l/a)
i2у(2.25)
где
l-расстояние
между изоляторами шин, м;
а-расстояние
между фазами, м;
iу-ударный
ток трехфазного к.з., А по табл.
2.1
5)Определяем изгибающий момент,
Н•м
(2.26)
6)Определяем
момент сопротивления сечения при
расположении шин плашмя,
см3
(2.27)
7)Определяем
напряжение в материале шин МПА
р=
(2.28)
8)Проверяем шины на механическую
прочность
рдоп,
(2.29)
где
доп=75
МПа –для алюминия, доп=140
Мпа –для меди (2)
Если выбранные
шины удовлетворяют всем выше приведенным
условиям, значит они выбраны
верно.
2.19.Выбор
высоковольтных выключателей
При
выборе типа выключателя следует
руководствоваться следующими
требованиями.
В настоящее время
предпочтение отдается вакуумным и
элегазовым выключателям. Электрическая
прочность вакуумного промежутка во
много раз больше, чем воздушного при
атмосферном давлении. Это свойство
используется в вакуумных камерах
выключателей. Вакуумные выключатели
имеют преимущества по сравнению с
масляными: простота конструкции, высокая
надежность, высокая коммутационная
износостойкость, малые размеры, пожаро-
и взрывобезопасность, отсутствие
загрязнения окружающей среды, малые
эксплутационные расходы.
Элегаз
SF6
обладает высокими дугогасящими
свойствами, которые используются в
различных аппаратах высокого напряжения.
Успешное гашение осуществляется гашением
дуги в элегазе. Элегазовые выключатели
имеют следующие достоинства: пожаро- и
взрывобезопасность, быстрота действия,
высокая отключающая способность и
надежность в работе, малый износ
дугогасительных контактов, отсутствие
необходимости в сложном техническом
обслуживании, низкий уровень шума,
пригодность для наружной и внутренней
установки.
Выбор выключателей
производится в соответствие с таблицей
2.4
Таблица 2.4Выбор высоковольтных выключателей
|
Условие выбора |
Расчетные данные |
Технические данные выключателя |
|||
по напряжению |
||||||
UустUн |
Uуст-напряжение установки, кВ |
Uн-номинальное напряжение выключателя, кВ |
||||
по длительному току |
||||||
IрIн |
Iр- расчетный ток данного участка сети, А |
Iн- номинальный ток выключателя, А |
||||
по отключающей способности: |
||||||
а) на отключение апериодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания |
||||||
iаτIотк |
i аτ- апериодическая составляющая тока к.з., кА |
Iотк- ток отключения выключателя, кА |
||||
б) на отключение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания |
||||||
|
Iпо-периодическая составляющая тока к.з., кА i аτ- апериодическая составляющая тока к.з., кА |
Iотк- ток отключения выключателя, кА |
||||
по электродинамической стойкости |
||||||
IпоIдин |
Iпопериодическая составляющая тока к.з., кА |
Iдин- действующее значение сквозного тока, кА |
||||
на термической стойкости |
||||||
ВкΣI2терtтер |
ВкΣ- расчетный тепловой импульс, кА2с |
Iтер-предельный ток термической стойкости, кА; tтер-время термической стойкости, с |
||||
Iпо+
iаτ
Iотк2.20.Выбор разъединителей При выборе типа разъединителя обращают внимание на необходимое количество заземляющих ножей и место их установки. Заземляющие ножи используются во время ремонтных работ для заземления отключенного участка электроустановки. В схеме должно быть предусмотрено такое количество заземляющих ножей, чтобы исключалась необходимость использования переносных заземлений. Для этой цели в разъединителях предусматривается два или один заземляющий нож. Таблица 2.5.Выбор разъединителей
Условия выбора |
Расчетные данные |
Технические данные разъединителей |
|||
по напряжению |
|||||
UустUн |
Uуст-напряжение установки, кВ |
Uн-номинальное напряжение разъединителя, кВ |
|||
по максимальному длительному току |
|||||
IмаксIн |
Iмакс= 1,4Iр- максимальный ток данного участка сети, А |
Iн- номинальный ток разъединителя, А |
|||
по конструкции и роду установки |
|||||
|
(наружной или внутренней установки) |
|
|||
по электродинамической стойкости |
|||||
i уi прс |
i у-ударный ток к.з., кА |
i прс-амплитуда предельного сквозного тока, кА |
|||
по термической стойкости |
|||||
ВкI2терtтер |
Вк- расчетный тепловой импульс, кА2· с |
Iтер-предельный ток термической стойкости, кА, tтер-время термической стойкости, с |
|||
2.21.Выбор трансформаторов тока При выборе типа трансформатора тока (ТТ) следует учесть: в настоящее время в энергетике России возросли требования к средствам учета. В связи с этим происходит повсеместная замена индуктивных счетчиков электрической энергии на электронные с более высоким классом точности. Однако точность измерений не будет желаемой на базе устаревших трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. Таблица 2.6.Выбор трансформаторов тока
Условия выбора |
Расчетные данные |
Технические данные |
по напряжению |
||
UустUн |
Uуст-напряжение установки, кВ |
Uн-номинальное напряжение ТТ, кВ |
по максимальному длительному току |
||
IмаксI1н |
Iмакс= 1,4Iр- максимальный ток данного участка сети, А |
Iн– номинальный первичный ток ТТ, А |
по электродинамической |
||
i уi дин |
i у-ударный ток к.з., кА |
i дин- ток электродинамической стойкости, кА |
по термической стойкости |
||
ВкI2терtтер |
Вк- расчетный тепловой импульс, кА2· с |
Iтер-предельный ток термической стойкости, кА, tтер-время термической стойкости, с |
2.22.Выбор трансформаторов напряжения Наиболее приемлемыми для учета электрической энергии и контроля изоляции являются антирезонансные ТН (НАМИ, НАМИТ и др.) ^Таблица 2.7 Выбор трансформаторов напряжения
Условие выбора |
Расчетные данные |
Технические данные |
UустUн |
Uуст–напряжение установки, кВ |
Uн-номинальное напряжение трансформатора напряжения, кВ |
2.23 Выбор ограничителей перенапряжения Ограничители перенапряжения выбираются по напряжению с учетом рекомендаций приведенных в методических указаниях к теме 5.2 данной работы. Далее представлены некоторые технические данные современных видов электрооборудования, которые могут быть использованы для решения данной задачи. Таблица 2.8 Технические данные высоковольтных выключателей
|
тип |
Номинальное напряжение, Uн, КВ |
Номинальный ток, Iн,А |
Ток отключения, Iоткл, КА |
Ток термической стойкости, Iтер, КА при 3c |
Ток динамическойстойксоти, Iдин, КА |
Вакуумные |
^ВВ/TEL-6, 10-20/630-1600 УХЛ2* |
6, 10 |
630, 1000, 1600 |
12, 5; 20 |
20 |
32, 52 |
^ ВВЭ-М-10-20(31, 5)/630-1600У3 |
6, 10 |
630, 1000, 1600 |
12, 5; 20 |
20 |
32, 52 |
|
^ ВБПС-10-20/1600 УХЛ2 |
6, 10 |
630, 1000, 1600 |
20; 31, 5 |
20 |
51 |
|
«Эволис» |
6, 10 |
630, 1250, 1600 |
25; 31, 5 |
20 |
51 |
|
ВР-35-20/630-1250 |
35 |
630 1250 |
20 |
20 |
52 |
|
ВР-35НС-20/1600 |
35 |
1600 |
20 |
20 |
52 |
|
ВБЗЕ-20/1000 |
35 |
1000 |
20 |
20 |
52 |
|
Элегазовые |
LF1 |
6, 10 |
630, 1250 |
25; 31, 5 |
20 |
51 |
LF2 |
6, 10 |
2000 |
40 |
20 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ВГТ |
110, 220 |
2500 |
40 |
40 |
40 |
*Время отключения некоторых выключателей: ВГТ-0, 055с; ВВ/TEL- 0,07с; ВВЭ-М- 0,04с; ВР-0,065с; ВБЗЕ-0, 08с. Таблица 2.9 Технические данные разъединителей
|
тип |
Номинальное напряжение, Uн, КВ |
Номинальный ток, Iн,А |
Ток термической стойкости, Iтер, КА при 3c |
Ток динамическойстойксоти, Iдин, КА |
Наружнойустановкиустанову |
РЛК-10/400 УХЛ(вместо РЛНД) |
10 |
400 |
10 |
25 |
SGF-110 |
110 |
1600(2500) |
40 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Внутреннейустановки |
^ РВ-АЭ-10/630 УХЛ2* |
10 |
630 |
20/4 |
52 |
РВ-АЭ-10/1000 УХЛ2 |
10 |
1000 |
31, 5/4 |
81 |
|
^ РВЗ-АЭ-10/630 УХЛ2 |
10 |
630 |
20/4 |
52 |
|
РВЗ-АЭ-10/1000 УХЛ2 |
10 |
1000 |
31, 5/4 |
81 |
|
^ РВФЗ-АЭ-10/630 УХЛ2 |
10 |
630 |
20/4 |
52 |
|
РВФЗ-АЭ-10/1000 УХЛ2 |
10 |
1000 |
31, 5/4 |
81 |
*Разъединители РВ фирмы «Альянс-Электро».
Таблица 2.10. Технические данные трансформаторов тока
тип |
Номинальное напряжение, Uн, КВ |
Коэффициент трансформации ( Iн1/, Iн2) |
Ток термической стойкости, Iтер, КА при 3c |
Ток динамическойстойксти, Iдин, КА |
ТПЛК –10-6У3 (г.Самара) |
6, 10 |
100/5; 150/5; 200/5 300/5; 400/5 600/5; 800/5 1000/5; 1500/5 |
10 10 16 31, 5 31, 5 |
74, 5 |
ТПЛК –10-6У3 (г.Самара) |
6, 10 |
400/5; 600/5 800/5; 1000/5 1500/5 |
40(в теч. 1, 5с) 40(в теч. 2с) 40(в теч. 2,5с) |
74, 5 |
Датчик трансформаторный ТДЗЛ-0,66У3 |
0, 66 |
|
140(в теч 1с) |
0, 07/4 |
TG 145 |
110 |
300/5 600/5; 1200/5 |
31,5/1 |
80 |
Таблица 2.11.Технические данные трансформаторов напряжения
тип |
Номинальное первичное напряжение, КВ |
Номинальное вторичное напряжение, КВ |
НАМИТ-10-2 УХЛ2 (г.Самара) |
6, 10 |
0, 1 |
НАМИ-10-2 У2 (г.Москва) |
6, 10 |
0, 1 |
ЗНОЛ.06-6(10) У3 (г.Екатеринобург) |
6, 10 |
0, 1 |
НОЛ.08-6(10) УТ2 (г.Екатеринобург) |
6, 10 |
0, 1 |
СРА123 |
110 |
0,1 |
^Таблица 2.12.Ограничители перенапряжений
тип |
Номинальное напряжение, Uн, КВ |
Наибольшее рабочее длительно допустимое напряжение, КВ |
^ ОПН-КС/TEL-6/6,0(6, 9)УХЛ2 |
6 |
6; 6, 9 |
ОПН-КС/TEL-10/10,5 (11,5) УХЛ2 |
10 |
10,5; 11,5 |
ОПНп-6/17, 4У3 |
6 |
17, 4 |
ОПНп-10/29У3 |
10 |
29 |
POLIM |
6, 10 |
|
EXLIM |
110-750 |
|
ОПС-В/4 |
0, 4 |
0, 42 |