Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование электроэнергетических систем. Учебное пособие.pdf
2
U
б
00071
S
кз
1.5. ВЫБОР АППАРАТУРЫ, ИЗОЛЯТОРОВ, ШИН, ПРОВОДОВ, КАБЕЛЯ
Все аппараты, изоляторы, шины, кабели должны удовлетворять:
− условиям работы при нормальном режиме, при к.з. и перена-
пряжениях;
− требованиям технико-экономической целесообразности;
− условиям окружающей среды и роду установки.
Как правило, все аппараты, изоляторы, шины и кабели выбираются по номинальным параметрам и проверяются на устойчивость при
сквозных токах к.з. и перенапряжениях.
Сечение всех токоведущих частей, за исключением сборных шин,
выбираются по экономической плотности тока, исходя из длительных
рабочих токов нормального режима (без учёта резервирования или
перегрузочной способности цепей).
Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному на-
пряжению и току, роду установки, конструктивному выполнению,
соответствию технико-экономическим показателям, и проверяются по
электродинамической и термической устойчивости к отключающей
способности в режиме к.з.
Предохранители выбираются по номинальному току, номиналь-
ному напряжению и отключающей способности при к.з.
Выключатели нагрузки выбираются по номинальному напряжению и номинальному току выключающего устройства, а также номинальному току и номинальному отключаемому току и номинальной
отключаемой мощности к.з. предохранителя.
Разъединители выбираются по номинальному напряжению и то-
ку, роду установки, конструктивному выполнению и проверяются на
электродинамическую и термическую устойчивость при к.з.
Опорные изоляторы выбираются и проверяются на разрушающее
воздействие от ударного тока к.з.
Проходные изоляторы выбираются и проверяются на электроди-
намическое и термическое воздействие тока к.з. Проверке на термическое воздействие тока к.з. подвергается токоведущий стержень
изолятора.
Линейные выводы выбираются и проверяются аналогично про-
ходным изоляторам.
==
z
Σ
кВА.
51
Шины выбираются по нагреву длительно проходящим макси-
мальным током нагрузки и по экономической целесообразности. Проверку шин производят на устойчивость электродинамического воздействия тока к.з. и дополнительных механических усилий, возникающих
в шинах от собственных колебаний, а также на термическую устойчивость к токам к.з.
Реакторы выбираются по условиям длительной работы, т.е. по
номинальному напряжению, номинальному току и величине индуктивного сопротивления Хр, %, необходимого для желаемой степени
ограничения тока к.з.
Сопротивление линейных реакторов принимается не выше 6…
8%. Сопротивление секционных реакторов принимается 8…10%,
в виде исключения, до 12%. Предпочтение следует отдавать сдвоенным реакторам. Выбранный реактор следует проверить на термическую и электродинамическую устойчивость при к.з.
Трансформаторы тока выбираются по номинальному току,
номинальному напряжению, первичному и вторичному току, нагрузке
вторичной цепи, обеспечивающей погрешность в пределах паспортного класса точности. Трансформаторы тока проверяются на внутреннюю и внешнюю электродинамическую устойчивость к токам к.з.
Трансформаторы напряжения для питания электроизмеритель-
ных приборов выбирают по номинальному напряжению первичной
цепи, классу точности и схеме соединения обмотки.
Соответствие классу точности следует проверить путём сопоставления номинальной нагрузки вторичной цепи с фактической нагрузкой
от подключенных приборов. Для контроля изоляции в сетях с малыми
токами замыкания на землю следует применять трёхфазный
пятистержневой трансформатор напряжения. На действие токов к.з.
трансформаторы напряжения не проверяют.
Выбор сечения проводников и жил кабелей производят по усло-
вию нагрева от рабочего тока к.з., по потерям напряжения в нормальном и аварийном режимах, по механической прочности, по условиям
коронирования и по экономическим соображениям. Таким образом,
при выборе сечения провода или жилы кабеля имеем: SH – минимально
допустимое сечение по нагреву; STY – минимально допустимое сечение
по термической устойчивости,
tIS
α= , мм
nзкТУ
..
2
,
где α – расчётный коэффициент, равный для кабелей с медными
жилами 7, для кабелей с алюминиевыми жилами – 12 (напряжение до
10 кВ) I
ток к.з., кА; tn – приведённое время действия тока к.з., с;
к.з.
52
SM – минимально допустимое сечение по механической прочности,
в справочниках сечение кабелей начинается с допустимого по механической прочности; SК – минимально допустимое сечение по условиям
коронирования (в справочниках минимальные сечения жил кабелей,
обеспечивают отсутствие коронирования); S∆U – минимально допустимое сечение по потерям напряжения,
S
U
∆
здесь Ip – расчётный ток, А; l – длина линии, м; cosφ – коэффициент
мощности в конце линии; γ – удельная проводимость материала проводов м/мм⋅Ом.
Экономически целесообразное сечение
где jэк – экономическая плотность тока, зависящая от металла провода
и числа часов использования максимума нагрузки, определяемая по
таблицам справочников.
После расчёта минимально допустимых и экономически целесообразных сечений выбирают ближайшее стандартное сечение по справочникам (по термической устойчивости ближайшее меньшее
сечение, а в остальных случаях – большее).
По режиму к.з. ПУЭ допускают не проверять:
1) на динамическую и термическую устойчивость – аппараты и
токоведшие части, защищённые предохранителями с номинальным
током до 60А включительно, а также плавкими предохранителями
токоограничивающим действием при любом номинальном токе;
2) по термической устойчивости – проводники и аппараты, защищённые плавкими предохранителями, независимо от номинального
тока и типов предохранителей;
3) проводники в цепях к индивидуальным токоприёмникам, в том
числе к цеховым трансформаторам мощностью до 750 кВА включительно и напряжением до 10 кВ включительно, если:
− в электрической или технологической части предусмотрено
необходимое резервирование, при котором отключение этих токоприёмников не вызывает расстройство технологического процесса;
− повреждение проводника при к.з. не может вызвать взрыва;
− возможна замена проводника без особых затруднений;
− проводники к индивидуальным токоприёмникам или к от-
дельным небольшим и неответственным распределительным пунктам;
=
Sp= ,
э
lI
ϕ
cos3
p
∆γ
мм,
U
I
j
эк
53
− трансформаторы тока в цепях трансформаторов и реактивиро-
ванных линий, когда выбор по условиям к.з. требует такого завышения
коэффициента трансформации, при котором не может быть обеспечен
необходимый класс точности измерительных приборов, при этом в
цепях силовых трансформаторов приборы учёта рекомендуется
устанавливать на низшем напряжении;
4) провода воздушных линий, за исключением подходов к подстанциям, где при очень больших мощностях к.з. (более 2,5 млн кВА),
может возникнуть необходимость предупредить схлестывание
проводов при электродинамическом действии токов к.з.;
5) сети напряжения до 1000 В;
6) аппараты и ошиновку цепей трансформатора напряжения, если
они расположены в отдельной камере.
1.6. КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ И
КОМПОНОВКА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Распределительные устройства и подстанции 35 кВ и выше выполняются обычно открытыми. Закрытые РУ 35… 220 кВ принимаются при наличии среды, вредно действующей на аппараты и изоляцию
или при условии стеснённости площади.
Конструкция ОРУ напряжением 110 кВ и выше должна обеспечить возможность подъезда к крупному оборудованию автокранов или
других средств для механизации ремонтных работ.
РУ и подстанции на напряжение 3…10 кВ выполняются обычно
закрытого типа (ЗРУ). ЗРУ должны размещаться в отдельных помещениях. Допускается их размещение в общем помещении ТП. Помещения РУ, трансформаторов, преобразователей и т.п. должны быть отделены от служебных и других вспомогательных помещений.
Масляные трансформаторы следует устанавливать в камерах,
расположенных на первом этаже, изолированных от других помещений, зданий и имеющих выход наружу.
Трансформаторные помещения и ЗРУ не допускается размещать:
− под помещениями производства с мокрым технологическим
процессом, под душевыми, уборными и т.п.;
− непосредственно под и над помещениями, в которых длитель-
но может находиться более 50 человек.
В распределительных устройствах 3…20 кВ электростанции устанавливаются малообъёмные выключатели.
Помещения распределительных устройств выполняются без окон
и световых фонарей и не отапливаются.
54
Распределительные устройства 6…10 кВ с нереактированными
отходящими линиями и распределительные устройства собственных
нужд 3 и 10 кВ выполняются из комплектных ячеек заводского изготовления. Ширина коридора обслуживания РУ должна быть не менее:
− 1 м – при одностороннем расположении оборудования;
− 1,2 м – при двухстороннем расположении оборудования.
В коридоре управления, где находятся приводы выключателей и
разъединителей, указанные размеры должны быть увеличены соответственно до 1,5 и 2 м.
При наличии прохода с задней стороны КРУ и КТП для их осмотра ширина его должна быть не менее 0,8 м.
Выходы из РУ должны выполняться как наружу, так и внутрь
другого помещения при условии отсутствия пожаро- и взрывоопасной
среды (предметов, аппаратов и т.п.).
При длине РУ:
− 7 м – допускается один выход;
− 7…60 м – два выхода по его концам.
Прокладка силовых и контрольных кабелей на электростанциях и
в котельных производится на подвесках, в трубах, несгораемых
тоннелях, коробах, каналах и блоках. Прокладка в траншеях допускается только для единичных (1–2) кабелей на территории электростанции к удалённым вспомогательным объектам (склады топлива, мастерские), а также на территории ОРУ,
55
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Целью курсовой работы является систематизация и расширение
теоретических знаний, углублённое изучение проблем электроэнергетических систем и электрических сетей, овладение навыками самостоятельного решения инженерных задач.
Курсовое проектирование должно способствовать закреплению,
углублению и обобщению знаний, полученных студентами по данной
и смежных дисциплинах на лекциях, практических занятиях, в лабораториях и на производственной практике, воспитанию навыков
самостоятельной творческой работы, ведению инженерных расчётов и
технико-экономического анализа.
В ходе курсового проектирования приобретаются навыки пользования справочной литературой, ГОСТами, едиными нормами и укрупнёнными показателями, таблицами, номограммами.
В задачу курсового проектирования входит изучение практических инженерных методов решения комплексных вопросов сооружения линий электропередач, подстанций и других элементов электрических сетей и систем, а также дальнейшее развитие расчётно-графических навыков, необходимых для проектной работы.
2.1. ПРИМЕР РАСЧЁТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
Заданные значения мощности в центрах А, Б, В, Г, Д:
PА = 17 МВт, cos φA = 0,91;
PБ = 21 МВт, cos φA = 0,92;
PВ = 44 МВт, cos φA = 0,9;
PГ =2 0 МВт, cos φA = 0,93;
PД = 45 МВт, cos φA = 0,91.
Расстояния до районных центров от г. Тамбова (ЦП-Центр питания) и между ними:
LA = 31 км, lАБ = 71 км;
LБ = 102 км, lБВ = 100 км;
LВ = 37 км, lВГ = 47 км;
LГ = 82 км, lГД = 47 км;
LД = 34 км.
56
Рис. 2.1. Схема варианта сети
Дополнительные данные:
− напряжение на шинах ЦП (ПС № 4) при наибольших нагруз-
ках и в аварийном режиме составляет 1,1U
грузках 1,05U
ном
;
− на всех ПС необходимо предусмотреть встречное регулирова-
ние напряжения;
− район по гололёду – 2;
− число часов использования максимальной нагрузки Tнб = 4000 ч;
− cos
(ПС-4)
= 0,85.
Рассмотрим вариант сети, представленный на рис. 2.1.
2.1.1. Определение мощностей подстанций
в пунктах потребления
Используя исходные данные, найдём амплитудные значения
полной мощности, потребляемой приёмниками:
P
A
=
S МВА;
A
cos
Б
=PS МВА;
Б
cos
ϕ
ϕ
Sϕ=
n
A
Б
cos
21
92,0
P
n
;
n
2,17
≈=
91,0
≈=
, при наименьших на-
ном
9,18
8,22
57
44
В
=PS МВА;
В
cos
ϕ
В
20
Г
=PS МВА;
Г
cos
Д
=PS
Д
cos
93,0
ϕ
Г
45
ϕ
Д
9,48
≈=
9,0
5,21
≈=
МВА.
5,49
≈=
91,0
Вычислим реактивную мощность, потребляемую приёмниками и
занесём эти данные в табл. 2.1.
Qn = Snsinφn;
QA = SAsinφA = 16,15⋅0,41 = 7,75 МВар;
QБ = SБsinφБ = 53,26⋅0,39 = 8,89 МВар;
QВ = SВsinφВ = 52,78⋅0,44 = 21,5 МВар;
QГ = SГsinφГ = 14,52⋅0,37 = 8 МВар;
QД = SДsinφД = 50⋅0,41 = 20,3 МВар.
Название ПС А Б В Г Д
2.1. Нагрузки ПС
(2.1)
(2.2)
Q, МВар 7,6 8,9 21,5 8 20,3
S, МВА 18,9 + j7,6 22,8 + j8,9 48,9 + j21,5 21,5 + j8 49,5 + j20,3
2.1.2. Расчёт потокораспределения на участках сети
по длинам линий
Исходными данными для расчёта являются длины линий и
мощности нагрузок на ПС.
В данном варианте схемы не используются двухцепные ВЛ,
поэтому эквивалентные длины искать не требуется.
На участках разомкнутой сети потокораспределение находится
путём применения первого закона Кирхгофа для каждого узла схемы.
В замкнутой сети для головных участков потокораспределение
находится с помощью формулы «правило моментов», которая при однородности линий имеет вид:
58
1
m
LS
iji
∑
=
i
1
=
S
Г
, (2.3)
n
L
n
∑
=
j
1
где SГ – полная мощность на головном участке; Si – полная мощность
ПС; Lij – расстояние от i-й ПС до противоположного источника питания сети; Lп – длина n-го участка сети.
Рассмотрим кольцевую сеть данного варианта сети, представленную на рис. 2.2.
Найдём потоки мощности в линиях:
Д
=
S
Л3
=
В
=
S
Л6
=
Л6Л5Л4
662561
Л3Л4Л5
165
Г
+++
LLLL
Л6Л5Л4Л3
+++
37474734
0
22
i
ej =+= МВА;
Г
6,638,246,58
ej =+= МВА;
Л3Л4
+++
LLLL
Л6Л5Л4Л3
0
23
i
+++++
)()(
LSLLSLLLS
Л6Л5
Л6
В
=
++++++++
+++++
LSLLSLLLS
Л6
Д
++++++++
37)21,59,48()3747)(85,21()374747)(20,35,49( jjj
=
3)()(
=
34)20,35,49()4734)(85,21()374747)(21,59,48( jjj
=
Рис. 2.2. Схема для расчёта потокораспределения
59
12,44,75,11)20,349,5(2561
ДЛ3Л4
ВЛ3Л5
ejjjSSS =+=+−+=−= МВА;
i
10,23,37,9)21,548,9(8,246,586
ejjjSSS =+=+−+=−=
Проверка:
SSSSS ++=+
;
61 + j25 + 58,6 + j24,8 = 49,5 + j20,3 + 21,5 + j8 + 48,9 + j21,5;
= 120 + j49,8 = 120 + j49,8;
SSS +=
21,5 + j8 = 11,5 + j4,7 + 9,7 + j3,3;
21,5 + j8 = 21,5 + j8.
ВГДЛ6Л3
;
Л5Л4Г
Точка Г является точкой потокораздела.
Рассмотрим обрывы линий (рис. 2.3) в начале и конце кольцевой
сети данного варианта сети:
Обрыв линии Л3.
Найдём потоки мощности в линиях:
ДЛ4
Л4ГЛ5
Л5ВЛ6
20,35,49
jSS +== МВА;
7,21337,45,1185,21
jjjSSS +=+++=+= МВА;
2,349,815,129,487,2133
jjjSSS +=+++=+= МВА.
Обрыв линии Л6.
Найдём потоки мощности в линиях:
ВЛ5
Л5ГЛ4
Л4ДЛ3
21,59,48
jSS +== МВА;
5,294,705,129,4885,21
jjjSSS +=+++=+= МВА;
8,499,1195,924,703,205,49
jjjSSS +=+++=+= МВА.
Рассмотрим радиально-магистральную сеть (рис. 2.3).
Найдём потоки мощности в линиях:
БЛ2
Л2АЛ1
60
24,58,98,22
0
21
i
ejSS =+== МВА;
8,445,167,419,88,226,79,18
ejjjSSS =+=+++=+= МВА.
22
i
22
i
0
0
7,18
МВА.
0