4. Расчет токов короткого замыкания

Расчетным видом короткого замыкания для выбора или проверки электрооборудования считают трехфазное симметричное короткое замыкание.

В нормальном режиме все секционные масляные выключатели находятся в отключенном состоянии, силовые трансформаторы работают раздельно на отдельные секции шин. Наиболее тяжелый режим работы может наступить при коротком замыкании в момент перевода нагрузки с одного силового трансформатора на другой, т. е. когда секционные масляные выключатели Q3 и Q5 включены. Этот режим и принят за расчетный.

Расчет проведем в относительных единицах. Задаемся базисной мощностью S_б = 100 МВА и базисными напряжениями: U_бI = 110 кВ, U_бII = 10 кВ.

Определим базисные токи:

Мощность короткого замыкания на шинах подстанции принимаем: .

Рассчитаем параметры схемы замещения, приведенной на рисунке 2.2.

Рис. 2.2 Схема замещения

Сопротивление от системы до точки К1:

Сопротивления трансформаторов Т1, Т2:

Сопротивления двигателей М1 – М4:

Ток короткого замыкания в точке К1 (К1 – точка на шинах 110 кВ) равен:

Ударный ток КЗ в точке К1:

Введем обозначения:

Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ от системы в точке К2:

Периодическая составляющая тока трехфазного КЗ от двигателей в точке К2:

Результирующий ток КЗ в точке К2 от системы и от синхронных двигателей:

Ударный ток КЗ в точке К2:

Результаты расчета токов короткого замыкания приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.3.

Точка короткого замыкания	Iк(3), кА	iуд, кА	Iк(2), кА
K1	2,02	5,14	1,75
К2	18,05	49,95	15,31

Токи двухфазного КЗ определяются по формуле:

(2.12)

5. Выбор высоковольтных выключателей

Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному выполнению, месту установки и проверяются по параметрам отключения, а также на электродинамическую и термическую стойкость.

Выбор выключателей Q1 – Q3.

Расчетный ток в этом случае равен:

Остальные параметры сети: U_ном = 110 кВ, I_к⁽³⁾ = 2,02 кА, i_уд = 5,14 кА.

По справочнику [2] выбираем масляный выключатель МКП-110-630-20 ХЛ1.

Выбор выключателей Q4 – Q11.

Расчетный ток в этом случае равен:

Остальные параметры сети: U_ном = 10 кВ, I_к⁽³⁾ = 18,05 кА, i_уд = 49,95 кА.

По справочнику [6] выбираем масляный выключатель ВМПЭ-10-1600-31,5 ХЛ1.

3. Электропривод магистральных насосов

Атмосфера машинных залов насосных для перекачки нефти и нефтепродуктов при нормальных условиях эксплуатации не содержит паров перекачиваемых жидкостей. Однако в аварийных условиях или при возникновении неисправностей может появиться концентрация паров нефти или нефтепродуктов, при которой помещение относится к взрывоопасным. Обычно машинные залы НПС содержат взрывоопасные зоны класса В-1а.

Для установки вне помещения насосов применяются синхронные двигатели без взрывозащиты марки СТД.

Пуск синхронных электродвигателей серии СТД осуществляется при полном напряжении сети.

Систему управления и защиты синхронного двигателя СТД-5000-2 выполним по схеме, представленной на рис.3.

Высоковольтный выключатель ЛВ снабжен электромагнитным приводом. Обмотка возбуждения возбудителя ОВВ питается от унифицированного регулятора возбуждения РВСД и от трансформатора напряжения НОМ, подключенного ко входу выпрямителя ВП1. РВСД питается от трансформаторов тока ТТ3 и ТТ4 и от трансформатора напряжения НТМИ. Этот регулятор автоматически поддерживает заданное значение коэффициента мощности, выгодный для потребителя. При понижении напряжения в сети регулятор увеличивает возбуждение двигателя, поддерживая тем самым постоянство напряжения на шинахи улучшая качество электроснабжения других потребителей. Пир глубоких снижениях напряжения, а также при пусках двигателя регулятор осуществляет форсировку возбуждения. Переменное напряжение частотой 400 Гц, снимаемое с якоря возбудителя В, после выпрямления мостовым выпрямителем ВМ подается на обмотку возбуждения двигателя ОВД. Тиристорный ключ ТК обеспечивает ограничение перенапряжений в обмотке ОВД в переходных режимах, а также гашение поля при отключении ОВВ. Ротор возбудителя В, выпрямитель ВМ и тиристорный ключ ТК находятся на одном валу с ротором двигателя Д. При пуске двигателя в результате действия цепей управления пуском возбуждается контактор КТВ и своими контактами включает на питание электромагнит включения привода ЭВ. Включается выключатель ЛВ. Двигатель разгоняется в асинхронном режиме. При снижении пускового тока до силы, соответствующей подсинхронной скорости, токовое реле РПТ замыкает свой контакт в цепи реле РП1. В результате возбуждается реле РП1, обесточивается реле РП2 и с выдержкой времени включается контактор КП1, контакт которого КП1-2 подает питание в обмотку возбуждения возбудителя ОВВ.

Рис. 3 Схема управления и защиты синхронного двигателя СТД-5000-2 с бесщеточным возбудительным устройством

После втягивания двигателя в синхронизм реле РМ разрывает своим контактом цепь реле времени РВ. Если же пуск затянулся и асинхронный режим продолжается длительно, то реле времени РВ своим контактом возбуждает реле РП3, последнее своим контактом РП3-1 подает питание на отключающий электромагнит ЭО привода выключателя, а контактом РП3-2 замыкает цепь обмотки контактора гашения поля КП2. Последний своим контактом КП2-2 отключает питание обмотки ОВВ. Одновременно контактом РП3-3 отключается и контактор КП1. Аналогично схема действует при выпадании двигателя из синхронизма.

Реле РМ имеет две обмотки – токовую РМТ и напряжения РМН. Оно реагирует на направление реактивной мощности, которая в асинхронном режиме поступает из питающей сети в двигатель. Кроме форсировки, обеспечиваемой регулятором РВСД, создается дополнительно форсировка при снижении напряжения, осуществляемая реле форсировки РФ и контактором форсировки КФ, шунтирующим своим контактом резистор R4 в цепи питания обмотки возбуждения ОВВ. Резистор R3 служит для настройки регулятора РВСД. Оба резистора R3 и R4 служат для регулирования возбуждения. Защита от пробоя вентилей цепи возбуждения обеспечивается реле РН2, включенным последовательно с конденсатором С. При пробое вентилей в обмотке этого реле появляется переменный ток. Оно срабатывает и своим контактом возбуждает катушку реле РП4, которое своим контактом РП4-1 включает электромагнит отключения ЭО привода выключателя ЛВ. Одновременно контактом РП4-2 включается контактор КП2 и контакт КП2-2 отключает обмотку возбуждения возбудителя ОВВ. Таким же образом отключается ЛВ и ОВВ при действии:

• защиты от понижения напряжения (выходное реле РП5, действующее на реле РН1);

• дифференциальной токовой защиты (выходное реле РП6, действующее от токового реле, включенного между трансформаторами тока ТТ1 и ТТ5);

• схема частотной разгрузки, реле которой действует при снижении частоты в энергосистеме (выходное реле РП7);

• защиты от замыканий на землю (выходное реле РП8, действующее при срабатывании токового реле, подключенного к трансформатору тока нулевой последовательности ТНП);

• технологических защит, кнопки аварийного отключения КО.

Реле дифференциальной токовой защиты, реле частоты и токовое реле защиты от замыканий на землю на схеме не показаны. Защита от перегрузок обеспечивается токовым реле РПТ, а от коротких замыканий дифференциальной токовой защитой. Состояние системы смазки определяет возможность работы механизма. Технологические защиты действуют при нарушении режима в системах смазки и других устройствах насосного агрегата. К таким нарушениям относятся: уменьшение перепада давлений масло – нефть на уплотнительном подшипнике до 0,08 – 0,09 МПа (импульс от регулятора перепада); падение давления масла в системе смазки подшипников агрегата до 0,025 Мпа (от реле пуска резервного насоса смазки); резкое повышение температуры масла до 80 С на каком либо из подшипников агрегата (импульс от термометра сопротивления и электронного моста контроля температуры); увеличение осевого сдвига ротора до 0,7 – 0,8 мм (импульс от реле осевого сдвига).