Нефтеперекачивающие станции НПС
.pdf
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
I |
расч |
|
I |
доп |
|
; (4.1)
942À 1150À
Проверим шины на электродинамическую стойкость к токам КЗ.
Шину, закрепленную на изоляторах можно рассматривать как многопролетную балку.
Наибольшее напряжение в металле при изгибе:
σ M
W , (4.2)
где М - изгибающий момент, создаваемый ударным током КЗ, Н м;-
момент сопротивления, м3.
Изгибающий момент для равномерно нагруженной многопролетной балки равен
M |
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
10 |
|
(4.3) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где F-сила взаимодействия между проводниками при протекании по |
||||||||||||||||
ним ударного тока КЗ, Н; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1 м. |
||
- расстояние между опорными изоляторами, |
|
|
|
|||||||||||||
F |
|
|
|
|
i2óä 10 7 Êô |
|
|
|
|
|
|
|||||
3 |
, (4.4) |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|||
где |
а |
- расстояние между токоведущими шинами, |
а |
= 0,2 м; |
||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
Кф - коэффициент формы, |
Кф |
=1,1. |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
1.1 |
270002 |
10 7 1,1 1427Í |
|
|
|
|||||||
F |
|
3 |
|
|
|
|||||||||||
|
0.2 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
M |
1427 1,1 |
157Í |
ì |
|
10 |
||||
|
|
|
Момент сопротивления
W |
b h |
2 |
|
||
|
|
|
|
6 |
|
, (4.5)
где b,h - соответственно узкая и широкая стороны шины, м.
|
0,006 0,08 |
2 |
|
|
|
|||
W |
6.4 10 6 ì |
3 |
||||||
|
|
6 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда наибольшее напряжение в металле при изгибе |
||||||||
σ |
157 |
24.53 10 |
6 |
Ïà 24.53Ì Ïà |
|
|||
|
|
|
||||||
|
6 |
|
|
|||||
6.4 10 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
Допустимое напряжение при изгибе для алюминиевых шин 70 МПа.
24.53ÌÏà |
70ÌÏà |
|
|
|
|
Следовательно |
выбранные |
шины |
удовлетворяют |
условиям |
|
электродинамической стойкости.
Для проверки возможности возникновения механического резонанса в шинах определим частоту свободных колебаний шин
f |
|
|
3,56 |
|
E J |
||
0 |
|
2 |
m |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
, (4.6)
где - пролет шины, =1,1 м;
E |
- модуль упругости материала шин, для алюминия |
E |
=7,2 1010 Н/м2; |
|
|
||
m - масса единицы длины шины, m = 0,666 кг/м; |
|
|
|
J |
- момент инерции сечения шин относительно оси изгиба. |
||
|
|||
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
J
J
b h |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
12 |
(4.7) |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
0,006 0,08 |
3 |
|
|
|
||
2.56 10 |
7 |
ì |
4 |
|||
|
|
|||||
12 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
f |
0 |
|
|
3,56 |
|
10 |
2.56 10 |
7 |
|
|
|
7,2 10 |
489Ãö |
|||
2 |
0,666 |
|||||
|
|
|
||||
|
1,1 |
|
|
|||
Т. к. |
f |
0 |
489Ãö 200Ãö |
, то явление резонанса не учитываем. |
|
|
|||
|
|
|
|
Проверим шины на термическую стойкость к токам КЗ.
Минимально допустимое сечение алюминиевых шин
F т
где
tпр tпр
|
I |
|
|
t |
пр |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
95 |
, (4.8) |
|
|
|
|
|
|
|
I - периодическая составляющая тока КЗ в точке КЗ;
-приведенное время КЗ.
tпр.п tпр.а , (4.9)
tпр
0,8 0,005 0,805с
где tпр.а - время действия апериодической составляющей времени КЗ;
tпр.п |
|
|
|
|
|
|
|
|
- время действия периодической составляющей времени КЗ. |
||||||||
Для времени отключения КЗ |
tоткл 1 с. |
и β” = 1: |
||||||
|
||||||||
|
2 |
0,005 c. |
|
|
|
|||
tпр.а 0,005 β |
|
|
|
|||||
tпр.п 0,8 c. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fm |
10650 0,805 |
|
137 ìì |
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
95 |
|
|
|
|
|
|
|
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Выбранные шины удовлетворяют условиям термической стойкости,
т.к.
F |
F |
, (4.10) |
|
|
|
|
|
ш |
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
или |
80õ6 480ìì |
2 |
137ìì |
2 |
. |
||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|||
Выбор изоляторов
Выберем опорные изоляторы ИО-10-3,75 II У3 предназначены для изоляции и крепления токоведущих частей в электрических аппаратах и распределительных устройствах номинальным напряжением сети до 10 кВ частотой до 60 Гц.
F F расчдоп (4.11)
с - Fрас - расчетная сила, действующая на головку изолятора при КЗ
|
|
|
|
|
l |
i2 |
|
k |
|
10 7 |
||||
F |
|
3 |
|
ô |
||||||||||
|
|
|
||||||||||||
ðàñ÷ |
|
|
|
|
a |
|
óä |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
F |
3 |
1.1 |
27000 |
2 |
10 |
7 |
1,1 1427Í |
|||||||
0.35 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
доп - допустимая нагрузка на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
головку изолятора |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
F |
0,6 F |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
доп |
|
|
|
|
|
разр |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(4.12) |
|
||||
Fдоп 0,6 3750 2550 1427 2550
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Fразр - Минимальная разрушающая сила
Отсюда следует, что выбранные изоляторы удовлетворяют условиям механической прочности при коротких замыканиях на сборных шинах 10кВ
Основным несущим элементом изоляторов является стеклопластиковая труба или стержень, защищенный от внешних атмосферных воздействий кремнийорганическим оребренным покрытием. Внутренняя поверхность трубы или стержня от пробоя защищена обрезиниванием.
Выбор выключателей
Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному исполнению и проверяются по параметрам отключения, а также на термическую и электродинамическую стойкость. Выбор высоковольтных выключателей произведен на основе сравнения каталожных данных с соответствующими расчетными данными.
Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному выполнению, месту установки и проверяются по параметрам отключения, а также на электродинамическую и термическую стойкость.
Для выключателей Q1, Q2: 100-SFMT-40SE:∞=20 - номинальный ток отключения, кА;п=3 - номинальная продолжительность тока, с.
Расчет теплового импульса тока при КЗ
|
|
|
|
|
|
|
2tо ткл |
B I 2 |
t |
откл |
I 2 |
T 1 e Ta |
|||
к |
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, (4.13)
где I -действующее значение периодической составляющей тока КЗ,
кА;откл - время от начала КЗ до его отключения.
откл=tз+tвык, (4.14)
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
где tз - время действия релейной защиты, для МТЗ tз = 0,5-1с. Примем tз =1 с. вык=0,05 с. - полное время отключения выключателя, для выключателей 100-SFMT-40SE:а - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, для данной точки
КЗ:откл=1+0,05=1,05 с
Т.к. при расчёте токов КЗ в точке К-1 активное сопротивление не учитывается, то Òà 0,05ñ. Тогда тепловой импульс тока при КЗ для Q1, Q2
|
|
|
|
|
|
|
|
2 1,05 |
|
|
|
B |
|
2.5 |
2 |
1,05 2.5 |
2 |
0,05 |
(1 e |
0,05 |
) 6,6êÀ |
2 |
ñ |
K |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интеграл Джоуля для Q1,Q2:
B I |
2 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
(4.15)
B 20 |
2 |
3 |
1200кА |
2 |
с |
|
|
Все каталожные и расчётные данные выключателей, сведены в табл.
4.1.
Таблица 4.1
Место установки |
Тип |
Условия выбора |
Расчетные |
|
Каталожные данные |
||||||
выключателя |
выключателя |
|
|
данные сети |
выключателя |
||||||
Q1-Q2 |
100- |
Uс |
U ном |
110кВ 133.6А 2,5 |
110кВ 1200А 20кА |
||||||
|
SFMT40SE |
I расч Iном |
кА 6,6 |
кА |
2 |
с |
1200 |
кА |
2 |
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Iк |
Iоткл |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Вк |
I 2 tп |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q3-Q9 |
BB/TEL-10- |
U с |
U ном |
10кВ 988А |
|
10кВ 1000А 20кА |
|||||
|
20/1000-У2 |
I расч Iном |
10.65кА |
|
|
1200 кА |
2 |
с |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Iк |
Iоткл |
222.4 кА2 с |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Вк |
I 2 tп |
|
|
|
|
|
|
|
|
4.5 Выбор разъединителей
Разъединители выбирают по конструктивному исполнению и месту установки (наружная или внутренняя), по номинальному току(Iном), по номинальному напряжению(Uном) и проверяют на электродинамическую и
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
термическую стойкость. Выбор разъединителей производим на основе сравнения расчетных и каталожных данных, для чего составим таблицу:
Таблица 4.2
Место |
Тип разъединителя |
Условия выбора |
Расчетные данные |
Каталожные данные |
установки |
|
|
сети |
разъединителя |
Питающая |
РД-110 |
Uc ≤ Uном Iрасч |
110 кВ 133,6 А |
110 кВ 1250 А 80 кА |
линия 110 кВ |
|
≤ Iном iуд ≤ iдин |
6,36 кА 32,6 кА2·с |
1200 кА2·с |
|
|
Bк ≤ I∞2t |
|
|
Питающая |
РВ-10/1000 |
Uc ≤ Uном Iрасч |
10 кВ 988 А 6,36 |
10 кВ 1000 А 51 кА |
линия 10 кВ |
|
≤ Iном iуд ≤ iдин |
кА 91,3 кА2·с |
1200 кА2·с |
|
|
Bк ≤ I∞2t |
|
|
Тепловой импульс тока при КЗ вне помещений:
к = I∞2·tпр
где
tпр
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
- действующее значение периодической составляющей тока КЗ; |
||
- приведенное время КЗ, |
tпр |
= 0,805 с.к = 6,362·0,805=32,6 кА2·с |
|
|
|||
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
4.6 Выбор трансформаторов тока
Для выбора трансформаторов тока составим таблицу табл. 4.3.
Проверим трансформаторы тока, устанавливаемые внутри помещения на электродинамическую стойкость при КЗ
I |
2 |
t |
|
k |
|
I |
|
2 |
|
пр |
дин |
1ном |
|
||||
|
|
|
|
|
t
, (4.16)
где kt - кратность термической устойчивости, приводится в каталогах, kt = 50;- время термической устойчивости, приводится в каталогах, t=1 с;пр -
приведенное время КЗ, tпр=0805 с;∞ - действующее значение периодической составляющей тока КЗ,∞ = 2.5 кА.
Проверим трансформаторы тока, устанавливаемые внутри помещения на термическую стойкость при КЗ
I |
2 |
t |
|
k |
|
I |
2 |
t |
|
пр |
терм |
|
|||||
|
|
|
1ном |
|
|
(4.17)
Из расчета следует, что выбранные трансформаторы тока ЗРУ удовлетворяют условиям выбора.
Таблица 4.3
Место |
Тип |
Условия выбора |
|
|
|
|
|||||||||||
установки |
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тока |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЗРУ |
ТОГ-110-II-I-У1 |
Uс Uном Iрасч I1ном |
|||||||||||||||
|
|
i |
уд |
|
|
2k |
дин |
I |
1ном |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
I |
2 |
t |
|
|
k |
|
|
|
I |
|
2 |
t |
|||
|
|
|
пр |
дин |
1ном |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ЗРУ |
ТОЛ-СЭЩ |
Uс Uном Iрасч I1ном |
|||||||||||||||
|
10кВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
iуд |
|
2kдин I1ном |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
I |
2 |
t |
пр |
|
k |
дин |
I |
1ном |
2 |
t |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Расчетные данные сети
110 кВ 133,6 А
6,36 кА 5,03
10 кВ 988 А 27
кА 91,3 кА |
2 |
с |
|
Каталожные
данные
трансформатора
тока
110 кВ 200 А
14,1 кА 1920
кА |
2 |
с |
|
10 кВ 1000 А
70.7 кА 1500
кА |
2 |
с |
|
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
4.7 Выбор трансформаторов напряжения
Условие выбора:
ном ≥ Uном. сети (4.18)
Выберем трансформаторы напряжения типа НАМИ-10-95,
номинальное напряжение которого 10 кВ и номинальная мощность в третьем классе точности 600 В А. Предельная мощность 1000 В А.
4.8 Выбор ограничителей перенапряжения
Ограничители перенапряжений нелинейные с полимерной внешней изоляцией предназначены для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования подстанций и сетей переменного тока. Ограничители перенапряжений устанавливаются в сетях переменного тока частотой 50 Гц с изолированной нейтралью и включаются параллельно защищаемому объекту.
Ограничители перенапряжений типа: ОПНп-110 УХЛ1, ОПН-РВ-10.
Конструктивно ограничители перенапряжения выполнены в виде блока последовательно соединенных оксидно-цинковых варисторов, заключенного в полимерную покрышку.
Технические данные которых представлены в таблице 4.4.
Таблица 4.4
Наименование изделия Класс |
Наибольш. |
Остающееся напряжение при волне |
|
Масса, кг |
||||
|
напряж. |
рабочее |
импульсного тока 8/20 мкс с амплитудой, кВ |
|
||||
|
сети, кВ |
напряж., кВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
действ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 А |
500 А |
2500 А 5000 А |
10000А |
|
|
ОПНп-110 УХЛ1 |
110 |
100 |
- |
- |
- |
222 |
- |
17 |
ОПН-РВ-10 |
10 |
12.6 |
- |
- |
- |
43 |
- |
0,75 |
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
5. Выбор и расчет релейной защиты
Выбор релейной защиты
Согласно ПУЭ для силовых трансформаторов быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих повреждений и ненормальных режимов:
от многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
от однофазных замыканий в обмотках и на выводах в сети с глухозаземлённой нейтралью;
от витковых замыканий в обмотках;
от внешних КЗ;
от перегрузок;
от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, если отключение необходимо по требованиям безопасности
(шахты, торфоразработки и т. п.).
Защита от многофазных замыканий, однофазных замыканий на землю
ивитковых замыканий в обмотках трансформаторов осуществляется с помощью продольной дифференциальной защитой (в зависимости от мощности трансформатора). Указанные защиты действуют без выдержки времени на отключение всех выключателей.
Для защиты от внутренних повреждений в трансформаторах, которые сопровождаются разложением масла и образованием газов, применяется газовая защита. Она обязательна для трансформаторов мощностью 6300 кВА
иболее, а также для трансформаторов меньшей мощности, если отсутствует быстродействующая защита (дифференциальная или МТЗ) с выдержкой времени не более 1 с). Применение газовой защиты обязательно на внутрицеховых подстанциях мощностью 630 кВА и выше независимо от наличия других быстродействующих защит.
МТЗ применяется для защиты от внешних многофазных К3 в обмотках