Проект электрической части конденсационной электростанции

Климатическое исполнение

Температурные режимы

Дугогасительное вещество

У1*

-40 °С +40 °С

элегаз (SF6)

У1

-45 °С +40 °С

смесь элегаза (SF6) и хладона CF4

ХЛ1*

-55 °С +40 °С

смесь элегаза (SF6) и хладона CF4

Технические характеристики	Значение
Номинальное напряжение, кВ	220
Номинальный ток, А	До 4000
Номинальный ток отключения, кА	До 63
Сейсмичность по MSK-64, балл.	До 9
Материал изоляции	фарфор, композит
Срок службы до среднего ремонта	24 года
Срок службы выключателя	40 лет

Металлические части, подвергающиеся воздействию климатических факторов внешней среды, имеют защитные покрытия, выполненные методом горячего цинкования

Таблица 6.2

UНОМ, кВ	IНОМ, А	Номинальный ток отключения IОТК.НОМ, кА	Содержание апериодической составляющей Н, %	Ток электродинамической стойкости	Ток термической стойкости IТЕР, кА/ допустимое время его действия tТЕР, с	Полное время отключения tОТК.В, с
				iДИН, кА	IДИН, кА
220	4000	63	46	157,5	63	63/3	0,040



Выбираем разъединитель S2DA2T (разъединитель, наружной установки, Горизонтально-поворотный разъединитель, с двумя заземяющими ножами.

Таблица 6.3

UНОМ, кВ	IНОМ, А	Амплитуда предельного сквозного тока КЗ,iдин, кА	Предельный ток термической стойкости/допустимое время, кА/с
			главных ножей	заземляющих ножей
220	4000	160	63/2	63/1

Таблица 6.4 - Проверка выбранного выключателя и разъединителя на 220кВ:

Условия проверки	Расчетные данные	Данные по выключателю проверка	Данные по разъединителю проверка
*	Uуст=220 кВ	= 220 кВ 220 кВ= 220 кВ	= 220 кВ 220 кВ= 220 кВ
*	=3941,14А	= 2500 А 4000 А>3941,14А	= 2500 А 4000 А >3941,14А
	= 19,08 кА	= 63 кА 46кА>19,08 кА
при	iа,= 7,933 кА	41,15кА >7,933 кА
*	= 19,2кА = 50,4 кА	=63 кА 63 кА> 19,2кА =157,5 кА 157,5 кА> 50,4 кА	=160 кА 160кА > 50,4 кА
*	= кА2с	= 6323=11907 кА2с 11907кА2с >кА2с	= 6323=11907 кА2с 11907 кА2с>кА2с

* - относится к проверке разъединителя

Вк =Вп + Ва=33,17 кА2с (рассчитано выше)

Также необходимо проверить выбранный выключатель по току включения.

Условие проверки: Iвкл выкл >Iнс,

где Iнс - ток несинхронного включения генератора, если он окажется под «двойным» напряжением (максимальный случай)

где Х”d - сверхпереходное сопротивление генератора [4].

а) для генератора 200 МВт (G1-G2)

(G1-G2)

Для выключателя GL 314 Alstom IВКЛ = 63 кА > 54,8 кА

Выключатели и разъединители удовлетворяют всем условиям и принимаются к установке.

6.1.2 Выбор выключателей и разъединителей на 110 кВ

Определяем максимальный рабочий ток по току наиболее мощного присоединения

> В цепи блока (G3200 МВт -T3)- ОРУ 110 кВ (генератор выдает SНОМ):

(где 0,95 - коэффициент, учитывающий максимально допустимое 5-%-ное снижение напряжения)

- В цепи АТС - ВН-СН (220кВ - 110кВ):

При учете отказа одного АТС с одновременной кратковременной перегрузкой второго АТС на 40%.

1.4 - коэффициент, учитывающий перегрузку трансформатора;

>В цепи линии связи с нагрузкой (в нормальном режиме 5 цепей (n=5) в работе):

мощность осенне-зимнего периода (максимальная)подставляем в расчетное выражение

,.

Принимаем Imax = 1,229 А

Выбор произведем табличным методом



Таблица 6.5 - Расчетные токи КЗ:

Iпо , кА	iу, кА	Iпф , кА	iaф , кА	Вк, кА2*с
17,74	48,24	11,	7,59	28,23

Выбираем баковые элегазовые выключатели ВЭБ-110II-40/2500УХЛ1 со встроенными трансформаторами тока и поворотные двухколонковые разъединители РПД-110/2500УХЛ1 [14]. Проверку выбранного оборудования оформим в виде таблиц.

Рис. 6.1. Внешний вид выключателя ВЭБ-110

Таблица 6.6.

Условия проверки	Расчетные данные	Данные по выключателю ВГТ-110II-40/2500ХЛ1
при :	;	;
;	;	;

Таблица 6.7.

Условия проверки	Расчетные данные	Данные по разъединителю РПД-110/2500УХЛ1

Таким образом, выбранные выключатели и разъединители удовлетворяют всем условиям проверки и пригодны к установке на ОРУ 110 кВ.

6.1.3 Выбор выключателей и разъединителей на генераторном напряжении

Специфика ГВ связана с тем, что условия их работы несколько отличаются от условий работы обычных выключателей переменного тока, в частности, от выключателей, устанавливаемых на электростанциях на стороне высокого напряжения (ВН) силовых трансформаторов.

Находясь между силовым трансформатором и генератором, ГВ должны одинаково успешно отключать токи как со стороны системы, так и со стороны генератора. Это накладывает определенные требования на ГВ, отраженные в стандарте IEEE C37.013, который на сегодняшний день является, по сути, единственным стандартом на ГВ. Другой широко известный стандарт на выключатели высоковольтные переменного тока -- МЭК 56 не учитывает таких особенностей работы ГВ, как: -- высокая доля апериодической составляющей в токах КЗ как со стороны системы, так и со стороны генератора; -- более тяжелые условия в части скорости восстановления и временной задержки переходного восстанавливающегося напряжения при отключениях токов КЗ и нагрузки; -- амплитуда и содержание апериодической составляющей в токе при ошибочной синхронизации (в режиме рассогласования фаз).

РЕЖИМЫ:

ГВ позволяют избежать серьезных повреждений трансформаторов в случае КЗ внутри бака.Это объясняется тем, что при КЗ внутри трансформатора ток дуги поддерживается как энергосистемой со стороны ВН, так и генератором. При этом ток от системы будет отключен выключателем со стороны ВН, но генератор будет поддерживать ток дуги до снятия возбуждения (обычно это время составляет несколько секунд). Именно это может привести к повреждению бака трансформатора, так как давление газов в трансформаторе продолжает нарастать. И даже если ток подпитки от генератора мал по сравнению с током, поступавшим со стороны системы, развозбуждение генератора наступает слишком поздно, чтобы избежать серьезных повреждений трансформатора.

Еще одним режимом, влияющим на работоспособность электростанции, является случай ошибочной синхронизации или режим рассогласования фаз по углу. Возникающие в результате токи КЗ могут сопровождаться задержкой перехода тока через ноль. Это создает определенные проблемы для обычных выключателей, установленных на стороне ВН, и в ряде случаев срабатывание выключателей замедляется или даже блокируется. В этой связи при операциях по синхронизации предпочтительно использовать ГВ, так как они специально спроектированы для работы в таких режимах. В любом случае ГВ обеспечивает резервирование выключателя, установленного со стороны ВН, в случае его отказа, что повышает надежность работы энергоблока. Кроме того, применение ГВ позволяет повысить такие показатели, как безопасность и удобство эксплуатации. Имеющиеся на станции генераторы 200 выдают в сеть напряжение 15,75 кВ соответственно.

Максимальный ток от генераторов при снижении напряжения на 5%(в осеннее -зимний период) :

а) от генераторов 200 МВт (G1-G4):

;

Расчетные токи КЗ - данные по большему току (от генератора или системы) - в нашем случае, если устанавливать на все генераторы один тип выключателей, то ориентируемся на максимальный ток- это ток от генератора G1(200 МВт)

Таблица 7.8.

Iпо , кА	iу, кА	Iпф , кА	iaф , кА	Вк, кА2*с
79,3	217	79,3	79,03	1704,03

На российском рынке можно найти следующие генераторные выключатели (ВГ):

Генераторные выключатели 20 кВ серии МГУ-20

Маломасляный выключатель класса 20 кВ типа МГУ-20-6300/90 предназначен для коммутации цепей генераторов в нормальном и аварийном режимах работы (с применением отсечки по выключаемому току). Выключатель служит для работы в сетях как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Однако его ток отключения меньше рабочего тока установки, поэтому он не подходит. Стоит отметить, что если бы даже данный выключатель удовлетворял по всем расчетным величинам, то это не лучший выбор. Масло - весьма «капризная» дугогасящая и изоляционная среда. Более рационально использование на данных напряжениях элегаза или вакуума.

Генераторные выключатели 15 кВ серии ВГМ-15

Маломасляный выключатель класса 15 кВ типа ВГМ-15-11200/90 предназначен для коммутации цепей генераторов в нормальном и аварийном режимах работы (с применением отсечки по включаемому току). Данные выключатели возможно и подошли бы для генераторов на , но здесь опять присутствует масло (которое требует относительно частого вмешательства персонала) и желательно подобрать такой выключатель, который подошел бы и к генератором на (то есть имел бы номинальное напряжение не менее ). Применение однотипных ВГ по всей станции очень удобно с точки зрения эксплуатации и ремонта. Большой заказ однотипных выключателей может также позволить уменьшить затраты при покупке.

Выключатели серии ЗАН

Действие выключателей серии 3АН основано на гашении дуги в вакууме.

Данный принцип дугогашения является наиболее экономичным и надежным из реализованных в технике современных коммутационных аппаратов средних напряжений.

Трёхполюсные силовые выключатели серии 3АН перекрывают весь диапазон отключаемых мощностей и надежно работают как при длительных перерывах между отключениями так и в режиме частых коммутаций.

Это делает их незаменимыми для применения в сетях городского электроснабжения и на промышленных предприятиях.

Благодаря универсальной конструкции выключатели серии 3АН применяются во всех типах распредустройств внутренней установки, выпускаемых SIEMENS (г. Берлин, Германия) для классов напряжений 6-35 кВ.

Имеется большой опыт применения этих выключателей в распредустройствах российских производителей. Выключатели 3АН полностью соответствуют требованиям, предъявляемым к современным коммутационным аппаратам при отключении различных токовых нагрузок вплоть до токов КЗ 80 кА.

Все модификации выключателей этой серии не требуют никакого технического обслуживания в течение всего срока службы, регламентируемого как 20025 лет или 10 тысяч коммутаций номинального тока.

И лишь для выключателей типов 3АН2 и 3АН4, рассчитанных, соответственно на 60 и 120 тысяч отключений, предусмотрено проведение регламентных работ в течение срока службы и замена вакуумных камер после 30 тысяч коммутаций.

В нашем случае наиболее подходящим из всей линейки ЗАН является ЗАН3

Таблица 6.9

Тип	3АН3
Назначение	мощный, генераторный
Область применения	для генераторных токопроводов
U ном,кВ	7.2 - 36
I ном,А	1250-12000
I откл КЗ,кА	31.5-80
Кол.во мех. циклов	10.000
Кол.во комм. циклов с I ном	10.000
Кол.во комм. циклов с I К3	85 (при 31,5 кА), 30 (при 80 кА)

Надо отметить, что номинальный длительный ток более 4000А и ток отключения к.з. 80кА реализуется при параллельной работе трёх выключателей, при этом мне удалось найти информацию в Интернет, что последние из линейки этих выключателей способны отключать ток до 160кА!!!(естественно, что стоимость их заметно выше)

Выключатели ВВГ-20 и ВВОА-15

Могли бы рассматриваться для установки, но на данный момент воздушные выключатели вытесняются более совершенными (элегазовыми).

Генераторный выключатели элегазовые.

На российском рынке представлены следующие выключатели (по параметрам).

Таблица 6.10

Производитель	,	,	,
Япония, HITACHI	24	10-16	63
Германия, SIEMENS	15-17.5	4-12	63-80
Швейцария, ABB	24	6.3-16	63-120

Выключатели HITACHI не подходят по отключающей, выключатели SIEMENS - по напряжении (нет на 20 кВ). ABB мог бы подойти, однако мы не будем его рассматривать.

Наиболее перспективным и удачным решением, с моей точки зрения, в данном классе напряжений является установка вакуумного выключателя ЗАН3 (имеют наименьшее время отключения ~0.1c + удобство эксплуатации и полная безопасность).

К рассмотрению также примем российский разъединитель

РВП-2-20/12500 У3

Р - разъединитель;

В - внутренней установки;

П - с поступательным движением главных ножей разъединителя

2 - число заземляющих ножей

20/12500 - номинальное напряжение (кВ) и номинальный ток (А) соответственно

У3 - для условий умеренного климата и установке в закрытых помещениях (3)



Таблица 6.11

Условия проверки	Расчетные данные**	Данные по выключателю ЗАНЗ	Данные по разъединителю РВПЗ-2-20/12500 У3
*
			-
при :			-
*
***	см.ниже подсчет

Таким образом выключатель ЗАН3 (модернизированный) фирмы SIEMENS и разъединитель РВПЗ-2-20/12500 У3 проходят по всем параметрам и принимаются к установке.

6.2 Выбор сборных шин и связей между элементами

Ошиновка РУ 35-750 кВ может быть выполнена гибкими проводами, закрепляемыми на опорах с помощью натяжных гирлянд изоляторов. Для этих целей обычно используют сталеалюминевые провода тех же марок, что и для линий электропередачи. [2, с.57]

Для соединения выводов мощных генераторов с повышающими силовыми трансформаторами в настоящее время применяются комплектные пофазноэкранированные токопроводы (КЭТ), каждая фаза которых заключена в защитный металлический (алюминиевый) кожух. Согласно НТП применение экранированных токопроводов обязательно для всех генераторов мощностью 160 МВт и выше. Рекомендуется применять КЭТ в пределах машинного зала и для генераторов 60-100 МВт, а на открытом пространстве - в том случае, если повышающий трансформатор удален от машинного зала не более чем на 15 м. При больших расстояниях на открытом пространстве рекомендуется применять гибкие шинопроводы.

По [ПУЭ, 1.3.28]:

Проверке по экономической плотности тока не подлежат:

- сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий до 4000-- 5000;

- ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ, а также - осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;

- сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;

- проводники, идущие к резисторам, пусковым реостатам и т. п.;

- сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3--5 лет.

6.2.1 Выбор шин 220 кВ

Т. к. сборные шины по экономической плотности тока не выбираются[2], принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равный току наиболее мощного присоединения, в данном случае блока 200 МВт (в осеннее-зимний период).

Imax = 1837,02 А (расчет см. выше, выбор выключателя)

Наметим гибкую ошиновку двумя проводами типа АС-500/27.

2х АС-500/27.

Наружный диаметр провода d=30,0 мм, Iдоп=2•960=1920 А.

>1837,02 А = Imax

Фазы расположены горизонтально на расстоянии Аф-ф=4000 мм (минимально допустимое расстояние согласно табл. 4.2.1 ПУЭ составляет 1000 мм)

Согласно ПУЭ гибкие шины РУ должны проверяться на электродинамическое действие токов к.з. при следующих значениях мощности к.з. [10, с.148]

Таблица 7.12.

Номинальное напряжение, кВ	110	150	220	330	500
Мощность к.з. МВА, не менее	4000	6000	8000	12000	18000

Проверку шин на схлёстывание не производим, т.к. мощность КЗ составляет

14,5 кА *220 кВ = 3190 МВА < 8000 МВА

Проверку по условиям коронирования не производим, т.к. минимально допустимый диаметр проводов при напряжении 220 кВ составляет d=21,6мм (Марка провода АС 240/32) [5, п. 2.5.42, 4, с.20].

Проверку на термическое действие тока К.З. на производим, т.к. шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе [11].

Выбор гибких токопроводов от выводов 220 кВ до сборных шин

Гибкие провода применяются также для соединения блочных трансформаторов с ОРУ[1, с.232]

Принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равной току наиболее мощного присоединения, в данном случае - блока 200 МВт:

Мощность блока 300 МВт с учетом ответвления на собственные нужды составит (рассматриваем в осеннее-зимний период, Sном выдает):

Тогда

Хотя у эксплуатируемого в будущем трансформатора UBHHOM = 237 кВ, то можно находить ток, используя именно это напряжение

, где

Но если рассчитывать с запасом, допуская понижение напряжения в нормальных и аварийных режимах, примем

Наметим гибкую ошиновку проводом типа АС-400/64.

2хАС-400/64.Наружный диаметр провода d=27,7 мм2, Iдоп=860 А.

Проверка по допустимому току:

>861,4 А = Imax

На термическую стойкость не проверяем, т.к. голые провода на открытом воздухе [5].

Проверка на корону не производится, т.к. сечение больше 70 мм2[5].

Выбор пофазно экранированного токопровода для блока 200МВт:

Примем комплектный пофазно-экранированный токопровод ТЭН-Е-20-11200-400 на номинальное напряжение 20 кВ, номинальный ток 11200 А, электродинамическую стойкость цепи 400 кА.

Таблица 7.13.

(где 10,2 кА из справочника для ТГВ-300, [4. c.76] )

Остальное оборудование взято из таблицы для принятого токопровода.[4, 539с.]

Токоведущая шина: 42010мм

Междуфазное расстояние: 1280 мм

Тип опорного изолятора: ОФР-20-750

Шаг между изоляторами: 5000-8000 мм

Тип применяемого ТU: ЗОМ-1/20; ЗНОМ-20

Тип применяемого ТА: ТШ-20-12000/5.

6.2.2 Выбор шин 110 кВ

Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при наибольшем рабочем токе на шинах, равному току наиболее мощного присоединения. В нашем случае это ток в цепи трансформатора связи .

Выбираем провод марки АС-500/64 с длительно допустимым током .

Проверку выбранного сечения по термическому действию тока КЗ не производим, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

Проверим выбранный провод по условиям коронирования аналогично тому, как это делали при выборе шин на ОРУ 220 кВ.

;

.

Наименьшее расстояние между проводами разных фаз при напряжении 110 кВ D = 300 см. При горизонтальном расположении фаз . Тогда:

;

;

;

.

Таким образом, при выбранном проводе АС-500/64 корона не образуется.

Так как , то необходима проверка шин на схлёстывание при КЗ.

Проверку будем вести в соответствии с указаниями [21]. Определим вначале параметр p, зная расчётную продолжительность КЗ (0,2 с) и постоянную времени затухания апериодической составляющей

():

.

Получили величину больше , следовательно, необходим дальнейший расчёт смещений.

Принимая расстояние , где - провес посередине пролёта, и вес провода в пролёте , где - длина пролёта, получаем:

;

;

.

В формуле выше - расстояние между фазами.

Так как полученное предельное время больше расчётной продолжительности КЗ, то расчёт можно вести по упрощённым зависимостям.

Смещение равно:

.

Наименьшее допустимое расстояние между фазами по рабочему напряжению для шин 110 кВ согласно [18] равно:

.

Проверяем условие допустимого сближения:

;

;

.

Условие выполняется, следовательно, выбранные шины прошли проверку на схлёстывание при КЗ.

Выберем токопровод для связи блоков с генераторами G3 и G4 с ОРУ 110 кВ. Выполним связь гибкими проводами марки АС. Сечение выбираем по экономической плотности тока, которая при числе часов использования установленной мощности равна 1 А/мм2.

.

Выбираем провода АС-330/30. Проверяем их по допустимому току:

;

.

.

Аналогичным образом выберем гибкий токопровод для подключения трансформаторов связи к ОРУ 110 кВ:

.

Выбираем провода АС-500/64. Проверяем их по допустимому току:

;

.

.

Проверку на термическую и электродинамическую стойкость выбранных проводов также не производим. Проверка на коронирование аналогична вышерассмотренному алгоритму.

6.3 Выбор трансформаторов тока и напряжения

Выбор трансформаторов напряжения

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартной величины 100 илиВ и отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерений на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы их измерения. Обмотки реле, включаемые через TV, также, как правило, имеют стандартное исполнение.

Трансформаторы напряжения выбираются:

- по напряжению установки:

- по конструкции и схеме соединения обмоток;

- по классу точности;

- по вторичной нагрузке:

где Sном - номинальная мощность в выбранном классе точности, ВА,

- нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединённых к трансформатору напряжения, ВА.

- по назначению(измерение и РЗ)

Для трансформаторов напряжения, устанавливаемых на шинах высшего напряжения электростанции выбираем перечень приборов по [1, с.375].

Выдержка из табл. 4.11 по [1]:

Таблица 6.14.

№	Цепь	Место установки прибора	Перечень приборов	Примечания
4	Трансформатора связи	Автотрансформатор	НН СН ВН	Амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой
9	Линии 330-750 кВ	-	Амперметр в каждой фазе, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, осциллограф, фиксирующий прибор для определения места КЗ, датчики активной и реактивной мощности	На линиях межсистемной связи устанавливаются счетчики активной энергии со стопорами
13	Сборных шин высшего напряжения электростанции	На каждой секции или системе шин	Вольтметр с переключением для измерения трех междуфазных напряжений; регистрирующие приборы: частотомер, вольтметр и суммирующий ваттметр (на эл.станциях 200 МВт и более); приборы синхронизации: два частотомера, два вольтметра, синхроноскоп; осциллограф	1. На шинах 35 кВ устанавливается один вольтметр для контроля междуфазного напряжения и один вольтметр с переключением для измерения трех фазных напряжений. 2. На шинах 110 кВ устанавливается по одному осциллографу на секцию, на шинах 150-220 кВ - по два осциллографа
3	Блока генератор - трансформатор	Генератор	Приборы по п.1	В цепи генератора устанавливаются осциллограф и приборы синхронизации
		Блочный трансформатор	НН СН ВН	- Амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой Амперметр
1	Турбогенератора	Статор	Амперметр в каждой фазе, вольтметр, ваттметр, варметр, счетчик активной энергии, датчики активной и реактивной мощности. Регистрирующие приборы: ваттметр, амперметр и вольтметр(на генераторах 60 МВт и более)	Перечисленные приборы устанавливаются на основных щитах управления (БЩУ, ГЩУ). На групповой щите турбины устанавливается ваттметр, частотомер в цепи статора (если нет БЩУ) и вольтметр в цепи возбуждения. При наличии БЩУ на ЦЩУ устанавливаются ваттметр и варметр На ЦЩУ устанавливаются частотомер, суммирующие ваттметр и варметр
		Ротор	Амперметр, вольтметр. Вольтметр в цепи основного и резервного возбудителей. Регистрирующий амперметр(на генераторах 60 МВт и более)

Выбор производим для одной системы шин. На второй системе (и обходной при ее наличии) шинах выбор производится аналогично.

6.3.1 Выбор трансформаторов напряжения на шинах 220 кВ

К шинам данного напряжения подключаются 2 автотрансформатора (АТС), 2 блочных трансформатора (ТБ), 4 линий (связь с системой).

Допустимо ваттметры и варметры с двусторонней шкалой заменять на приборы с односторонней шкалой (при этом их количество возрастает в два раза).

Подключим по одному трансформатору напряжения на каждую из секций и разнесем равномерно приборы между ними (между TV). Тогда для одного трансформатора напряжения

Таблица 6.15

Прибор	Тип	одной обмотки,	Число обмоток			Число приборов	Общая
							,	,
ВЛ 220 кВ (4линий/2)
Ваттметр	Д-335	1.5	2	1	0	6	18	0
Варметр	Д-335	1.5	2	1	0	6	18	0
Счетчик активной энергии со стопором	И-675	2Вт	2	0.38	0.925	3	12	29.1
Счетчик реактивной энергии со стопором	И-676	3	2	0.38	0.925	3	18	43.5
Фиксатор тока и напряжения импульсного действия	ФИП	3	1	1	0	3	9	0
Сборные шины (1шт./2=1секция)
а) показывающие
Вольтметр	Э-335	2	1	1	0	1	2	0
б) регистрирующие
Вольтметр	Н-394	10	1	1	0	1	10	0
Ваттметр	Н-395	10	2	1	0	1	20
Частотомер	Н-397	7	1	1	0	1	7
в) синхронизирующие
Частотомер	Э-372	3	1	1	0	1	3	0
Вольтметр	Э-335	2	1	1	0	1	2
Синхроноскоп	Э327	10	1	1	0	1	10
Сумма:	129	72.6
	148



По Таблице выбираем СРВ 245 (ABB, Швейцария). Проверим его на пригодность к установке.

, т.к. (умножаем на 3, т.к. для однофазных трансформаторов напряжения, соединенных в звезду, следует брать суммарную мощность всех трех фаз). Таким образом, данный трансформатор способен работать даже в классе точности 0.2.

Для соединения трансформатора напряжения с приборами примем кабель КВВГ (с медными жилами, с поливинилхлоридной изоляцией в поливинилхлоридной оболочке) с сечением жил 2.5мм2 , т.к. по условию механической прочности сечение должно быть минимум 4мм2 для алюминиевых жил и 2.5мм2 - для медных жил [ПУЭ, 3.4.4].

Выполним проверку по потерям напряжения.

По [ПУЭ, 3.4.5] потеря напряжения не должна превышать 0.5%.

;

, где

- удельное сопротивление меди.

- длина кабеля по [14, стр.381].

,

что больше (нужного для счетчиков), - это не удовлетворяет требованием ПУЭ.

Тогда увеличим сечение кабеля до 4мм2.



, где

,

что меньше (нужного для счетчиков), - это удовлетворяет требованием ПУЭ.

Так как трансформатор напряжения СРВ 245 удовлетворяет всем требованиям, то принимаем его к установке вместе с кабелем КВВГ сечением 4мм2.

6.3.2 Выбор трансформаторов напряжения на шинах 110 кВ

Подключим по одному ТU на каждую шину.

Проверим по вторичной нагрузке

Таблица 7.16.

Прибор	Тип	S одной обмотки ВА	Число обмоток	cos j	sin j	Число приборов	Рпотр.Вт	Qпотр.ВА
Ваттметр	Д-335	1.5	2	1	0	1	3	0
Варметр	Д-304	1.5	2	1	0	1	3	0
Счетчик активной мощности со стопором	И-675	2	2	0.38	0.925	6	63	58,5
Счетчик реактивной мощности со стопором	И-676	3	2	0.38	0.925	6	94,8	87,6
Вольтметр	Э-335	2	1	1	0	1	2	0
Вольтметр регистрирующий.	Н-344	10	1	1	0	1	10	0
Частотомер	Э-372	3	1	1	0	1	3	0
Частотомер регистр.	Н-397	7	1	1	0	1	7	0
Фиксатор импульсного действия	ФИП	3	1	1	0	1	3	0
ИТОГО:	188,8	146,1



Примем НКФ-110-58У1 ( Uном=110 кВ , S2 ном = 400 ВА ).

Таблица 6.17.

Расчётные данные	Каталожные данные
По напряжению Uном=121 кВ	Uном=110 кВ
По классу точности	0,5
По вторичной нагрузке S2=238 ВА	S2ном=400 ВА

Выберем контрольно-измерительный провод

Примем кабель с медными жилами , длиной 50м

Примем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 8 мм2.

Что составляет 0,48% от Uном

Трансформатор работает в заданном классе точности.



6.3.3 Выбор трансформатора напряжения в цепи генератора

В цепи комплектного токопровода ТЭНЕ-20-20000-560 УХЛ1, Т1 используемого в цепи генератора 500 МВт, предлагаются к установке трансформаторы напряжения типа ЗНОМ-20-63У2.

Трансформаторы ЗНОМ предназначены для работы в комплекте с измерительными приборами и в цепях защиты в электрических системах с номинальным напряжением от 6 до 35 кВ включительно. Трансформаторы изготавливаются для работы в условиях умеренного или тропического климата. Трансформаторы типа ЗНОМ удовлетворяют требованиям сейсмостойкости 9 баллов (например, для трансформаторов типа НОМ эта граница составляет 7баллов).

Рассмотрим трансформатор напряжения типа ЗНОМ-20-63У2(необходим конторль за уровнем и качеством масла; должна соблюдаться пожарная безопасность), Uном= 20 кВ , S2 ном =75 ВА

Проверим его по вторичной нагрузке.

Согласно [1]:

Таблица 6.18

Турбогенератора	Статор	Амперметр в каждой фазе, вольтметр, ваттметр, варметр, счетчик активной энергии, датчики активной и реактивной мощности. Регистрирующие приборы: ваттметр, амперметр и вольтметр(на генераторах 60 МВт и более)	Перечисленные приборы устанавливаются на основных щитах управления (БЩУ, ГЩУ). На групповой щите турбины устанавливается ваттметр, частотомер в цепи статора (если нет БЩУ) и вольтметр в цепи возбуждения. При наличии БЩУ на ЦЩУ устанавливаются ваттметр и варметр На ЦЩУ устанавливаются частотомер, суммирующие ваттметр и варметр
	Ротор	Амперметр, вольтметр. Вольтметр в цепи основного и резервного возбудителей. Регистрирующий амперметр(на генераторах 60 МВт и более)



Выбор производим для одной системы шин. На второй системе (и обходной при ее наличии) шинах выбор производится аналогично.

Выбор трансформатора напряжения в цепи генератора 200 МВт

Таблица 6.19.

Прибор	Тип	S одной обмотки ВА	Число обмоток	cos j	sin j	Число приборов	Рпотр. Вт	Qпотр. ВА
Ваттметр	Д-335	1.5	2	1	0	2	6	0
Варметр	Д-335	1.5	2	1	0	1	3	0
Счетчик активной энергии	И-680	2 Вт	2	0.38	0.925	1	4	9.7
Вольтметр	Э-335	2	1	1	0	1	2	0
Вольтметр регистрирующий	Н-344	10	1	1	0	1	10	0
Частотомер	Э-372	3	1	1	0	2	6	0
Ваттметр регистрирующий	Н-344	10	1	1	0	1	10	0
Датчик активной мощности	Е-829	10	-	1	0	1	10	-
Датчик реактивной мощности	Е-830	10	-	1	0	1	10	0
ИТОГО:	71	9,7

Трансформатор ЗНОМ-20-63У2 имеет номинальную мощность S2 ном =75 ВА в классе точности 0,5, необходимом для присоединения счетчиков. Таким образом,

Проверка по потерям напряжения.

Выбор трансформаторов тока

Трансформатор тока - трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток практически пропорционален первичному току и при правильном включении совпадает по фазе. Трансформатор тока (TA) применяют при измерении больших токов, когда непосредственное включение приборов на полный ток электрической цепи невозможно. В этом случае измеряемый ток с помощью ТА понижают до значений, соответствующих шкале прибора.

Трансформаторы тока, предназначенные для питания измерительных приборов, выбирают по поминальному напряжению, номинальным токам - первичному и вторичному, по классу точности.

В режиме к.з. необходимо проверить электродинамическую и термическую стойкость.

Согласно ПУЭ обмотки ТТ для присоединения счётчиков, по которым ведутся денежные расчеты, должны иметь класс точности 0,5.

Для обеспечения выбранного класса точности необходимо, чтобы действительная нагрузка вторичной цепи Z2, Ом, не превосходила нормированной для данного класса точности нагрузки ZНОМ, Ом.

ОАО «Электрозавод» в настоящее время предлагает однофазные масляные трансформаторы тока серии ТФМ наружной установки, которые предназначены для питания электрических измерительных приборов (в том числе для коммерческого учета) и защитных устройств в электросетях переменного тока 35-500 кВ и выше. Трансформаторы на 35 и 110 кВ содержат первичную высоковольтную обмотку из одного или нескольких витков с прямолинейной частью, проходящей через три, четыре или пять кольцевых магнитопроводов с вторичными обмотками, изолирующие ее жесткие цилиндры, закрепленные в опорных изоляционных плитах.

Трансформаторы тока на 110-750 кВ изготавливаются для одного или двух значений номинального токов, т.к. с возможностью переключения на первичной обмотке в отношении 1:2. Трансформаторы выпускаются с классом точности 0,2; 0,5 и 1.

6.3.4 Выбор трансформатора тока в цепи отходящей линии 220 кВ

Намечаем трансформатор ТФМ-220-II-1У1 (Т - трансформатор тока, Ф - с фарфоровой изоляцией, М - модернизированный или маслонаполненный, II - класс внешней изоляции по длине пути утечки, У1 - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 [4, с.308]

Таблица 6.20.

UНОМ, кВ	Номинальный ток, А	Номинальная нагрузка в кл. точности 0,5, Ом	Ток эл.динамической стойкости, кА	Термическая стойкость
	первичный I1НОМ	вторичный I2НОМ			Допустимый ток, кА/ допустимое время, с
220	3000	1; 5	30	212	68/3

Таблица 6.21.

Условия проверки	Расчетные данные	Данные по трансформатору тока, проверка
	Uуст=220 кВ	= 220 кВ 220 кВ= 220 кВ
	=1837,02 А	= 3000 А 3000 А> 1837,02 А
	= 39,7 кА	= 212 кА 212 кА >39,7 кА
.	= 34,77 кА2с	= 6823 = 13872 кА2с 13872 >34,77 кА2с
	? (надо определить)	Z2ном = 30 Ом(класс точности 0,2)

Z2 - вторичная нагрузка трансформатора тока (расчетная величина)

Z2ном - номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности

Состав приборов в цепи отходящей линии 220 кВ

Таблица 6.22.

Прибор	Тип прибора		Нагрузка фаз
		А, ВА	В, ВА	С, ВА
Амперметр	Э-335	0.5	0.5	0.5
Ваттметр	Д-335	0.5	-	0.5
Варметр	Д-304	0.5	-	0.5
Счетчик активной и реактивной энергии	Меркурий 233	0,1	-	0.1
ИТОГО:		1,6	0.5	1,6

Пусть l = 100 м

Провода с медными жилами применяются во вторичных цепях основного и вспомогательного оборудования мощных электростанций с агрегатами 100 МВт и более, а также на подстанциях с высшим напряжением 220 кВ и выше.

Примем кабель с медными жилами, длиной 100м, схема соединения трансформаторов тока - полная звезда.

Примем медный контрольный кабель КВВГ с жилами сечением 2,5мм2.

<<30 Ом

Таблица 6.23.

Условия проверки	Расчетные данные	Данные по TA, проверка
	0,864 Ом	Z2ном = 30 Ом 30 Ом >1,12Ом

Выбранный трансформатор тока удовлетворяет всем условиям, принимаем его к установке.

6.3.5 Выбор трансформатора тока в цепи отходящей линии 110 кВ

Намечаем трансформатор ТВГ-110-0.2-2000/5 - трансформатор тока встроенный в выключатель.

По [1, стр.308] номинальные параметры:

Таблица 6.24

, кВ	Номинальный ток, А	Номинальная нагрузка в кл. точности 0.2, Ом	Ток эл.динамической стойкости, кА	Термическая стойкость
	первичный	вторичный			Допустимый ток, кА/ допустимое время, с
110	2000	5	2	102	40/3

Проверку по номинальному напряжению, номинальному току, электродинамическую и термическую стойкость не производим, так как данные TA являются встроенными в выключатель, прошедший все эти проверки (иначе данные TA не допускалось бы в них встраивать). Остается проверить по вторичной нагрузке.

Под и подразумевается активное сопротивление (что является приемлемым при проектировании, то есть при инженерных расчетах). Тогда , .

По Таблице 8-7 состав приборов будет следующий:

Таблица 6.25

Прибор	Тип прибора	Нагрузка фазы,
		А	В	С
Амперметр	Э-377	0.1	0.1	0.1
Ваттметр	Д-335	0.5	-	0.5
Варметр	Д-304	0.5	-	0.5
Счетчик активной и реактивной энергии	АЛЬФА А1R-3-AL-T+	0.1	-	0.1
Сумма:	1.2	0.1	1.2

По Таблице 8-7 (первоисточник [ПУЭ]) амперметры ставятся во все три фазы, поэтому соединяем трансформаторы тока в полную звезду (во многом это связано с режимом работы нейтрали - в данном случае эффективно-заземленная).

Таким образом, наиболее нагружены фазы A и С, поэтому расчет будем вести по ним.

По [1] длина соединительных проводов от трансформатора тока до приборов в один конец для РУ 100кВ принимается равной 75-100м.

;

,



где при количестве приборов более 3.

По [ПУЭ, 3.4.4] провода с медными жилами применяются во вторичных цепях основного и вспомогательного оборудования мощных электростанций с агрегатами 100 МВт и более.

Рассмотрим кабель с медными жилами, длиной 100м, схема соединения трансформаторов тока, как указывалось ранее, полная звезда ().

Согласно [ПУЭ, 3.4.3] по механической прочности примем кабель КВВГ (с медными жилами, с поливинилхлоридной изоляцией в поливинилхлоридной оболочке) сечением 2.5мм2.

.

, что меньше .

Трансформатор тока ТВГ-110-0.2-2000/5 проходит по всем параметрам и принимается к установке.



7. Выбор схемы собственных нужд

Технологический цикл производства энергии на современных электростанциях полностью механизирован. Имеются многочисленные механизмы СН, как основного технологического оборудования (генераторы), так и вспомогательных цехов станции.

Установки собственных нужд являются важным элементом электрических станций и подстанций. Повреждения всистеме собственных нужд неоднократно приводили к нарушению работы электростанций и к аварийному состоянию энергосистем.

На ТЭС к СН относятся механизмы: топливного склада и транспорта топлива в котельный цех (разгрузочные краны, скреперы, транспортёры, ковшовые конвейеры, мазутные насосы и др.), угледробильные установки (грохоты и дробилки пылеприготовления, угольные мельницы, питатели сырого угля, мельничные вентиляторы и т.д.), котельных агрегатов (питатели угольной пыли, дутьевые вентиляторы, питательные насосы, насосы зологидроудаления, др.), турбоагрегатов (конденсатные и циркуляционные насосы, насосы систем регулирования и смазки).

Выбор схем собственных нужд электроустановок производят с учетом состава и характеристик электроприемников, мощности приводных механизмов, требований к надежности электроснабжения отдельных групп потребителей и т.д.

Электроприемники собственных нужд по их влиянию на технологический режим электроустановки условно делят на ответственные и неответственные. К ответственным относят электроприемники, выход из строя которых может привести к нарушению нормального технологического режима работы или к аварии на электростанции или подстанции. Такие электроприемники требуют особо надежного питания. К неответственным относят электроприемники, выход из строя которых не сказывается непосредственно на технологическом режиме электроустановки.

В котельном отделении ответственными потребителями являются дымососы, дутьевые вентиляторы, питатели. К неответственным относятся смывные и багерные насосы системы гидрозолоудаления, а также электрофильтры.

К ответственным механизмам машинного отделения относятся питательные, циркуляционные и конденсатные насосы, маслонасосы турбин и генераторов, подъёмные насосы газоохладителей генераторов и маслонасосы уплотнения вала генератора, а к неответственным - сливные насосы регенеративных подогревателей, дренажные насосы, сетевые и конденсатные насосы, а также насосы подпитки теплосети.

Основным приводом механизмов собственных нужд являются асинхронные короткозамкнутые электродвигатели различного исполнения с прямым пуском. Для тихоходных механизмов (шаровые мельницы), а также для очень мощных механизмов находят применение синхронные электродвигатели. Для механизмов, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах, применяют двигатели постоянного тока, а также асинхронные двигатели с дросселями насыщения или с управляемыми тиристорами в цепи статора.

На электростанциях обычно принимают две ступени напряжения собственных нужд: высшее (3, 6 или 10 кВ) - для питания мощных электроприемников и низшее(380/220 В с глухозаземленной нейтралью) - для питания мелких электроприемников.

В схемах, где блоки имеют генераторные выключатели, принимается один резервный трансформатор, присоединенный к источнику питания, - при числе блоков один или два; один присоединенный к источнику питания и один неприсоединенный трансформатор генераторного напряжения - при числе блоков три и более.

На КЭС с пускорезервными питательными электронасосами мощность резервного трансформатора собственных нужд выбирают по одному из у...