Электроснабжение и релейная защита НПС

  Произведём выбор силовых трансформаторов. Выбираем силовые трансформаторы из условия:

где - полная максимальная нагрузка подстанции;

   Выберем двухобмоточные масляные трансформаторы типа ТМ 10000/35, технические данные которых сведены в табл. 2.4  

                 

                           

   Таблица 2.4

              Параметры трансформаторов ТМ 10000/35    

Параметры	Единицы измерения	Данные
Номинальная мощность, Sном		10000
Номинальное напряжение обмотки ВН	кВ	35
Номинальное напряжение обмотки НН	кВ	10
Потери холостого хода, Рх	кВт	2,75
Потери короткого замыкания, Рк	кВт	18,3
Напряжение короткого замыкания, Uк	%	6,5
Ток холостого хода, Iх	%	1,5

 

  Проверим, подходят ли выбранные  трансформаторы с учетом потерь. Активные потери составляют 2 % от номинальной мощности. Реактивные потери составляют 10 % от номинальной мощности.

     Полная  мощность, с учетом потерь, в трансформаторах  составит:

         Следовательно, данный тип трансформаторов удовлетворяет нашим требованиям.

Коэффициент загрузки трансформаторов:

                     

             (2.5.10)

Для I категории , следовательно, соответствует.

 

 

 

III РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

3.1. Расчет токов короткого замыкания в относительных единицах

 

  Электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом этих токов.

На  рис. 3.2 приведена расчетная схема, а на рис. 3.3 схема замещения, построенная в соответствии со схемой на рис. 2.1.

В нормальном режиме все секционные вакуумные выключатели находятся в отключенном состоянии, силовые трансформаторы работают раздельно на отдельные секции шин. Наиболее тяжелый режим работы может наступить при КЗ в момент перевода нагрузки с одного силового трансформатора на другой, т. е. когда секционный выключатель Q4 включен (рис. 3.2). Этот режим принят за расчетный.

      Преобразовывать сложные схемы  при помощи именованных единиц неудобно. В этом случае все величины выражают в относительных

единицах, сравнивая  их с базисными. В качестве базисных величин

принимают базисную мощность Sб и базисное напряжение Uб. За базисную мощность принимают суммарную мощность генераторов, мощность трансформатора, а чаще число, кратное 10, например 100 МВ×А. За базисную мощность принимаем значение100 МВ×А.

        В качестве базисного напряжения  принимаем напряжение высокой ступени 35кВ - Uб₁=37,5кВ и Uб₂=10,5кВ - базисное напряжение на низкой стороне 10кВ. Составим расчётную схему и схему замещения цепи короткого замыкания. Ниже приведена схема электроснабжения НПС (рис. 3.2).

    

 

Рис. 3.2.  Расчетная исходная схема

 

Cхема замещения имеет следующий вид:

 

                        

Рис. 3.3.  Схема замещения

 

Т.к. точка КЗ значительно  удалена от источника питания и его мощность велика, по сравнению с суммарной мощностью электроприемников, то  периодическая составляющая тока КЗ:

                          

;                            (3.1.11)

     Определим  базисные токи (I_б) для каждой ступени трансформации:

    -базисный ток на высокой стороне (3.1.12)

  -базисный ток на низкой стороне    (3.1.13)

Найдем сопротивления  отдельных элементов сети в относительных  единицах и подсчитаем суммарное эквивалентное сопротивление схемы замещения от источника до точки короткого замыкания:

а) для системы при  заданной мощности КЗ:

                                             ;                                  (3.10)

                                                        (3.1.14) 

б) для ВЛ:

        ,            (3.1.15)

где , , ;

        ,           (3.1.16)

где , , ;

в) для двухобмоточных трансформаторов Т1,Т2 (35/10кВ):

  

           (3.1.17)

г) для двухобмоточных трансформаторов Т3,Т4 (10/0,4кВ):

                         (3.1.18)

д) для двигателей основных насосов (СТДП-2500-2УХЛ4):

                    (3.1.19)

где -полная мощность СД;

         

                     (3.1.20)

– сверхпереходное сопротивление, =0,2;

 

е) для двигателей подпорных насосов (ВАОВ-630 L-4У1):

            (3.1.21)

где -полная мощность ВАОВ;

         

                     (3.1.22)

– сверхпереходное сопротивление, =0,2;

На рис.3.4 приведена преобразованная схема замещения.

Рис. 3.4. Преобразованная схема замещения

Параметры преобразованной схемы замещения, определены следующим образом:

;      

; ;

;

;         

Суммарное приведенное  индуктивное сопротивление от источника питания до точки короткого замыкания К-1:

           (3.1.23)                   

Для того чтобы определить нужно ли учитывать активное сопротивление в лини проверим, выполняется ли условие < 0,33 [3]

            

          (3.1.24)

0,085>0,034

Видно, что условие  не выполняется, значит активное сопротивление  следует учесть.

   Определим периодическую составляющую тока К-1:

                

                (3.1.25)

Для выбора и  проверки электрооборудования по условию  электродинамической стойкости необходимо знать ударный ток КЗ (iуд):

Ударный ток КЗ в точке  К-1:

            

         (3.1.26)

где  куд – ударный коэффициент;

Ударный коэффициент определим  по графику  [3], (3.1.27)

где и -суммарные сопротивления от источника до точки КЗ.

  данному значению отношения соответствует значение ;

Мощность КЗ  в точке  К-1:

                    (3.1.28)

    Суммарное эквивалентное сопротивление схемы замещения от источника до точки короткого замыкания К-2:

             

;            (3.1.29)

   Для того чтобы определить нужно ли учитывать активное сопротивление в лини проверим, выполняется ли условие: < 0,33 [3]

   

    (3.1.30)

0,085<0,14

Видно, что условие выполняется, значит активным сопротивлением можно пренебречь.

           (3.1.31)

 Определим периодическую составляющую тока К-2:

                                      ;                        (3.1.32)

Для того, чтобы определить периодическую составляющую тока К-2, следует учесть “потпитку” от электродвигателей.

                    

          (3.1.33)

Периодическая составляющая тока КЗ  от источника питания:

                                       (3.1.34)

Периодическая составляющая тока КЗ от электродвигателей:

                     

           (3.1.35)

Результирующий ток  КЗ в точке К-2:

        

Определим ударный ток КЗ в точке К-2:

                     

;           (3.1.36)

Ударный коэффициент  для определения тока КЗ в точке  К-2 определим аналогично, по графику [3];

 данному значению отношения соответствует значение ;

Ударный ток КЗ  от энергосистемы в точке К-2:

       

            (3.1.37)

Ударный ток КЗ от электродвигателей:

        

       (3.1.38)

Результирующий ударный  ток КЗ в точке К-2:

                     кА         

Мощность КЗ  в точке К-2:

                       

;                    (3.1.40)          

Результирующая мощность в точке К-2:

   

  В качестве минимального  тока КЗ, который необходим для  проверки чувствительности релейных  защит, используют ток двухфазного  КЗ в наиболее удаленной точке. Минимальное значение тока КЗ можно определить по формуле:  

              

                (3.1.41)

                                                  (3.1.42)

Результаты расчета токов КЗ сведены в табл. 3.1.8.

 

 

 

Таблица 3.1.8

Результаты  расчета токов КЗ

Точка КЗ	Ik(3), кА	iуд, кА	Ik(2), кА
К-1	28,3	44,02	24,5	1838,13
К-2	45,32	81,38	39,24	939,14

 

 

 

 

 

 

IV ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТИПОВЫХ ЯЧЕЕК КРУ-10 кВ

4.1. Выбор сечения и марки кабелей

Сечение кабелей выбирают по техническим и экономическим соображениям.

Произведем выбор сечений по расчетным токам. За расчетные токи потребителей примем их номинальные значения.

Для основных двигателей номинальный  ток определится:

                                                                   (4.13)

где Р_ном – номинальная мощность электродвигателя, кВт;   

U_ном – номинальное напряжение, кВ;

сos φ – коэффициент мощности электродвигателя.

                              

Для подпорных двигателей номинальный ток определится:

                             

Для трансформаторов  типа ТМ 10000/35 номинальный ток определится:

                                       ,                                  (4.14)

где   S_ном.т – номинальная мощность каждого из трансформаторов, кВ*А;

          U_ном – номинальное напряжение; 110 кВ.

                                  

Для параллельно работающих линий, питающих ЗРУ-10кВ в качестве расчетного тока принят ток послеаварийного режима, когда одна питаю-щая линия вышла из строя. Расчетный ток для этого случая определим по величине расчетной мощности:

                                                                               (4.15)

где   S_.р – полная расчетная мощность электродвигателей, кВ*А;

        U_ном – номинальное напряжение, 10кВ.

Результаты расчета сведены  в табл. 4.6.           

                       Таблица 4.6

Выбор сечений и марки  кабелей 

Наименование потребителей	Основной электродвигатель	Подпорный электродвигатель	ЗРУ-10 кВ	Трансформатор ТМ 10000/35
Расчетная мощность, кВт	2500	800	7260	25000
Номинальный ток, А	152,74	51,151	419,16	164,9
Длительно допустимый ток, А	270	60	740	300
Сечение жилы кабеля, мм2	185	16	480	150
Принятая марка кабеля	СБ2лГ 3х120	СБ2лГ 3х95	ШАТ 80х6	АС-70

 

Условие выбора сечения жил кабеля по допустимому нагреву при нормальных условиях прокладки: номинальный ток должен быть меньше либо равен допустимому току.

                                     

.                                  (4.16)

Проанализировав данные табл. 4.2 можно сделать вывод, что выбранные сечения удовлетворяют нашим условиям.

4.2 Выбор ячеек КРУ

 

В качестве распределительного устройства 10 кВ применим закрытое распределительное устройство (ЗРУ). ЗРУ состоит из отдельных ячеек различного назначения.

Для комплектования ЗРУ-10 кВ выберем  малогабаритные ячейки КРУ  серии К-104 Кушвинского электромеханического завода. Данные ячейки отвечают современным требованиям эксплуатации, имеют двухсторонний коридор обслуживания, выкатные тележки с вакуумными выключателями, безопасный доступ к любому элементу КРУ. Релейный и кабельный отсеки отделены от отсека коммутационных аппаратов металлическими перегородками, все коммутации производятся только при закрытой наружной двери, имеются функциональные блокировки.