Модернизация релейной защиты и автоматики газотурбинной электростанции

Общая характеристика проектируемой газотурбинной электростанции и обоснование реконструкции силового оборудования. Выбор электрооборудования и расчет токов короткого замыкания. Разработка технических мероприятий по эксплуатации силовых трансформаторов.

Рубрика Физика и энергетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 11.01.2016
Размер файла 2,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Модернизация релейной защиты и автоматики ГТЭС «Сибай» ООО «Башкирская генерирующая компания», 116с. Библиограф. список 13 наименований, 7 приложений 7 листов чертежей формата А1.

Объект - ГТЭС «Сибай» ООО «Башкирская генерирующая компания».

Целью выпускной квалификационной работы является разработка проекта модернизации ГТЭС «Сибай» ООО «Башкирская генерирующая компания» с разработкой мероприятий релейной защиты и автоматики и проектированием электрической части ГТЭС-20 МВт на базе существующей подстанции 110/35/6 Т-1.

Выпускная квалификационная работа состоит из двух разделов. В первом разделе спроектирована главная электрическая схема. Во втором разделе разработаны технические мероприятия по эксплуатации силовых трансформаторов ТДТН.

Содержание

Введение

1. Реконструкция ГТЭС

1.1 Общая характеристика проектируемой станции и обоснование реконструкции силового оборудования

1.2 Выбор электрооборудования проектируемой ГТЭС-20мВт

1.2.1 Выбор генераторов

1.2.2 Выбор силовых трансформаторов блока

1.3 Расчет токов короткого замыкания

1.3.1 Расчет параметров элементов схемы замещения

1.3.2 Расчет трёхфазного короткого замыкания в точке К1

1.3.3 Расчет трёхфазного короткого замыкания в точке К4

1.3.4 Расчет однофазного короткого замыкания в точке К1

1.3.5 Расчет однофазного короткого замыкания в точке К4

1.3.6 Расчет токов короткого замыкания с помощью программного комплекса TKZ-3000

1.4 Выбор электрических аппаратов

1.4.1 Выбор и проверка выключателей ОРУ-110кВ

1.4.2. Выбор и проверка разъединителей ОРУ-110кВ

1.4.3 Выбор и проверка выключателей ОРУ-35кВ

1.4.4 Выбор и проверка разъединителей ОРУ-35кВ

1.4.5 Выбор и проверка выключателей ЗРУ-6кВ

1.4.6 Выбор и проверка разъединителей ЗРУ-6кВ

1.4.7 Проверка трансформаторов тока присоединений ОРУ-110 кВ в цепи линии

1.4.8 Выбор трансформаторов тока 35 кВ

1.4.9 Выбор трансформаторов напряжения ОРУ-110кВ

1.4.10 Выбор трансформаторов напряжения 35 кВ

1.5 Проверка сборных шин

1.5.1 Проверка сборных шин ОРУ-110кВ

1.5.2 Выбор ошиновки ОРУ 110кВ

1.5.3 Проверка сборных шин ОРУ-35кВ

1.5.4 Выбор и проверка ошиновки на ОРУ 35 кВ

1.5.5 Выбор кабельной линией цепи генератора

1.6 Релейная защита трехобмоточного трансформатора 110/35/6 кВ

2. Разработка технических мероприятий по эксплуатации силовых трансформаторов ТДТН

2.1 Основные параметры трансформаторов

2.2 Эксплуатационные режимы трансформаторов

2.2.1 Расчет допустимых перегрузок трансформатора ТДТН-40000-110-У1 по суточному графику нагрузок

2.3 Условия включения трансформаторов на параллельную работу

2.3.1Порядок подготовки к включению

2.4 Сушка активной части силового трансформатора

2.5 Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации

2.5.1 Перегрев трансформатора

2.5.3 Обрывы в обмотках трансформатора

2.5.4 Ненормальное вторичное напряжение трансформатора

2.6 Определение коэффициента трансформации

2.7 Проверка группы соединения обмоток

2.8 Измерение потерь холостого хода при малом напряжении

2.9 Опыт холостого хода трансформатора, опыт короткого замыкания трансформатора при номинальном напряжении

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Россия располагает значительными запасами энергетических ресурсов и мощным топливно-энергетическим комплексом, который является базой развития экономики, инструментом проведения внутренней и внешней политики. Роль страны на мировых энергетических рынках во многом определяет ее геополитическое влияние.

Электроэнергетика - базовая отрасль экономики России, обеспечивающая потребности экономики и населения страны в электрической и тепловой энергии, во многом определяющая устойчивое развитие всех отраслей экономики страны. Эффективное использование потенциала электроэнергетической отрасли, установление приоритетов и параметров ее развития создадут необходимые предпосылки для роста экономики и повышения качества жизни населения страны. Процесс опережающего развития электроэнергетической отрасли является необходимым фактором успешного экономического развития России.

Энергетической стратегией России на период до 2020 года определены следующие основные целевые ориентиры долгосрочной политики государства в электроэнергетике:

- надежное снабжение экономики и населения страны электрической и тепловой энергией;

- сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы России, ее интеграция с другими энергообъединениями на Евразийском континенте;

- повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе современных технологий;

- снижение вредного воздействия на окружающую среду.

Электроэнергетическая отрасль России - это развивающийся в масштабах всей страны высокоавтоматизированный комплекс электростанций, электрических сетей и объектов электросетевого хозяйства, объединенных единым технологическим циклом и централизованным оперативно-диспетчерским управлением.

Установленная мощность электростанций зоны централизованного электроснабжения по состоянию на 31 декабря 2006 г. составила 210,8 млн. кВт, из них мощность тепловых электростанций составляет 142,4 млн. кВт (68 процентов суммарной установленной мощности), гидроэлектростанций и гидроаккумулирующих электростанций -44,9 млн. кВт (21 процент суммарной установленной мощности) и атомных электростанций - 23,5 млн. кВт (11 процентов суммарной установленной мощности).

Суммарная мощность устаревшего оборудования на электростанциях России составляет 82,1 млн. кВт, или 39 процентов установленной мощности всех электростанций, в том числе на тепловых электростанциях - 57,4 млн. кВт, или 40 процентов их установленной мощности, а на гидравлических - 24,7 млн. кВт, или более 50 процентов их установленной мощности.

Введено в эксплуатацию с 1990 по 2007 год преимущественно на тепловых электростанциях 24,6 млн. кВт новых мощностей.

К 2020 году уже 57 процентов мощностей действующих тепловых электростанций отработают свой ресурс. К этому периоду с учетом работ по техническому перевооружению предполагается вывести из эксплуатации устаревшее оборудование на 51,7 млн. кВт установленной в настоящее время мощности, в том числе на тепловых электростанциях -47,7 млн. кВт и на атомных - 4 млн. кВт.

В топливном балансе электростанций доминирует газ. Удельный вес газа в период с 2001 по 2006 год в топливном балансе отрасли увеличился с 65,9 процента до 68,1 процента, а доля угля снизилась с 26,7 процента до 25,3 процента.

Электрические сети России делятся на системообразующие (магистральные) сети, обеспечивающие целостность функционирования Единой энергетической системы России, и распределительные сети, с помощью которых осуществляется электроснабжение потребителей. Высоковольтная сеть в европейской части Единой энергетической системы России в основном сформирована на основе линий электропередачи напряжением 330 - 750 кВ, в то время как в остальной части Единой энергетической системы России одновременно с развитием сетей напряжением 500 кВ промышленно осваивались сети напряжением 1150 кВ.

Протяженность электрических сетей напряжением 110 - 1150 кВ всех объединенных энергетических систем по состоянию на 31 декабря 2006 г. составила (в одноцепном исчислении) более 442,2 тыс. км. Суммарная установленная мощность трансформаторов разных классов напряжения на понизительных подстанциях по состоянию на 31 декабря 2006 г. составила около 696,9 млн. кВА.

Износ основных фондов электросетевого хозяйства в настоящее время составляет в среднем 40,5 процента, в том числе оборудования подстанций - 63,4 процента.

Задачей данного проекта является проектирование электрической части ГТЭС-20 МВт на базе существующей подстанции 110/35/6 Т-1.

Выпуская квалификационная работа состоит из двух разделов. В первом разделе необходимо, спроектировать главную электрическую схему. Во втором разделе нужно разработать технические мероприятия по эксплуатации силовых трансформаторов ТДТН.

газотурбинный электростанция ток трансформатор

1. Реконструкция ГТЭС

1.1 Общая характеристика проектируемой станции и обоснование реконструкции силового оборудования

ГТЭС-20 МВт предполагается строить на базе существующей подстанции 110/35/6 кВ. Схема подстанции приведена на Рисунке 1.1.

На подстанции имеются следующие схемы распределительные устройства

- ОРУ-110кВ- с двумя рабочими системами шин;

- ОРУ-35кВ- с одной секционируемой системой шин;

- ЗРУ-6кВ- с двумя рабочими системами шин;

На подстанции установлено следующее электротехническое оборудование и аппараты:

- два силовых трансформатора связи типа ТДТН-20000/110,

ТДТН-40000/110 ;

- два трансформатора собственных нужд типа ТМ-180/6.

- выключатели типов: МКП-110М; ВГЭБ-35-12,5-630 УХЛ1; VD4 121-40.

- разъединители типов: РЛНД-1-110/600; РНДЗ-2-110/600; РГ.2.-35/1100УХЛ1; РГ.1б.-35/1100УХЛ1; РКВЗ.2-10/2000; РКВЗ.1а-10/2000;

- трансформаторы напряжения типов: НКФ-110кВ; НАМИ-35УХЛ1; НАМИТ-6кВ;

- трансформаторы тока типов: ТВДМ-110М; ТВ-35кВ; TPU-40.23;

- ОПН типов: РВС-110; ОПН/TEL-35/40.5-550УХЛ1; ОПН-РТ/TEL-6/6.9 УХЛ

Рисунок 1.1 - Cхема действующей подстанции.1.1.2 Выбор схемы реконструируемой ГТЭС

В соответствии с заданием на дипломное проектирование в состав основного оборудования введены два блока ГТУ общей мощностью 20 МВт.

Схема реконструируемой ГТЭС 20 МВт с установленными ГТУ приведена на рисунке 1.2.

В состав каждого модуля ГТЭС входит:

- газотурбинную установку типа ГТЭ-009М,

- турбогенератор типа ТФЭ-10-2(3х2)/6000УЗ,

- регенератор типа РВП-2200-02,

- котел-утилизатор типа КУВ-23,2(20)-170М

- водогрейный котел КВ-Г-23.3-170.

Назначенный ресурс ГТЭ-009М (150000 часов) обеспечивается относительно низкой тепловой и механической напряженностью основных узлов и деталей и, в компрессорной части, использованием проверенного в длительной эксплуатации прототипа компрессора (ГТН-9). Основные характеристики установки ГТЭ-009М представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Характеристики установки ГТЭ-009М

Мощность электрическая

-номинальная

9,00

-максимальная

11,7

Степень сжатия в компрессоре

6-7,5

Температура газов на входе в турбину 0С

950

Температура газов на выходе в турбину 0С

440-580

Число ступеней компрессора

13

Число ступеней турбины

2

КПД газотурбинной установки( при Тн.в.=+150С

35

Диапазон автоматического регулирования,%

100

Время до набора номинальной мощности от режима холостого хода, мин.

5

Межремонтный период,час

50000

Срок службы , час

150000

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема ГТЭС 20 МВт

Ресурс элементов горячего тракта - пламенных труб камер сгорания и облопачивания турбины при использовании современных материалов и технологий - оценивается величиной не менее 50000 часов и может быть увеличен по техническому состоянию при эксплуатации.

Конструкция ГТУ позволяет выполнить контроль радиальных зазоров и подбалансровку ротора без вскрытия турбогруппы.

Рисунок 1.3 - Турбогенераторы типа ТФЭ-10-2(Зх2)/6000УЗ

Газотурбинная установка сопрягается с турбогенератором мощностью 10МВт типа ТФЭ-10-2(3х2)/6000УЗ с замкнутым воздушным охлаждением, имеющим две статорные обмотки. Турбогенераторы типа ТФЭ-10-2(Зх2)/6000УЗ трехфазные, синхронные со статической системой возбуждения, с воздушным охлаждением, общего назначения предназначены для выработки электроэнергии при сопряжении с газовой турбиной установкой в закрытом помещении. Основные характеристики турбогенератора приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Характеристики турбогенератора

Номинальная активная мощность, кВт

10000

Полная мощность, кВА

11111

Коэффициент мощности

0,9

Напряжение, кВ

3,0

Ток статора, А

1069

КПД, %

96,5

При снижении температуры охлаждающего воздуха до 150С турбогенератор допускает повышение активной мощности до 11700 кВт. Для охлаждения воздухоохладителей электрогенераторов предусматривается замкнутая система с установкой модульных агрегатов воздушного охлаждения(градирен).

Рекуперативный воздухоподогреватель РВП-2200-02 предназначен для повышения тепловой экономичности установки ГТЭ-009М.

Заложенные в конструкцию РВП оригинальные технические решения позволяют получить существенную экономию в масса и габаритах РВП и его обвязки по сравнению с аналогичными изделиями других производителей при сохранении высокой степени регенерации. Организация выхода газов из РВП вверх без применения дополнительного поворотного участка выхлопного газохода позволяет сократить габариты главного корпуса. Основные характеристики РВП приведены в таблице 1.3

Котел-утилизатор КУВ-23,2(20)-170М предназначен для утилизации тепла газов после газотурбинного агрегата ГТЭ-009М. Номинальная мощность КУ при отключенном по воздуху рекуператоре составляет 23,2 МВт.

Таблица 1.3 - Характеристики РВП

Масса конструкции(без теплоизоляции),кг

27000

Максимальная температура выхлопных газов турбины на входе в РВП, 0С

580

Степень регенерации, %

80

Регулирование тепловой мощности

Расходом воздуха

Габариты(ДxШxВ), мм

4460 x 3520 x 3775

Рисунок 1.4 - Рекуперативный воздухоподогреватель

Котел-утилизатор на входе газов подсоединен к выходному фланцу рекуперетора. На выходе за КУ установлена дымовая труба с дождевой заслонкой. Используется многоствольная дымовая труба. Водогрейный котел-утилизатор имеет следующие особенности:

Применены эффективные поверхности нагрева из труб с оптимальным ленточным спиральным оребрением минимального шага;

Для регулирования теплопроизводительности КУ снабжен встроенным байпасом с регулирующим клапаном, позволяющим регулировать расход газов, проходящих мимо поверхностей нагрева КУ, в диапазоне от 0 до 100%;

Котел-утилизатор рассчитан на пропуск воды в диапазоне от 220 до 530 т/ч, что позволяет использовать его при различных температурных графиках регулирования отпуска тепла(от 115/70 0С до 170/80 0С). Внешний вид котла представлен на рисунке 1.5

Рисунок 1.5 - Котел-утилизатор

Водогрейный котел КВ-Г-23,3-170 обеспечивает покрытие пиковых нагрузок и резервирование отпуска тепла при использовании подаваемого отпуска тепла при использовании подаваемого на площадку газа при давлении 1,2 МПа и от второго ввода газа от городского газопровода низкого или среднего давления. Котел может работать на пропан-бутане.

Котел КВ-Г-23,3-170 предназначен для установки в здании ГТ ТЭЦ-М в качестве дополнительного источника тепла. Котел имеет номинальную теплопроизводительность 23,0 МВт(20 Гкал/ч), обеспечивает подогрев воды от 80 до 1700С, работает с постоянным расходом воды 220 т/ч на всех нагрузках. На котле устанавливается автоматизированная горелка. Диапазон регулирования нагрузки котла 30-100% от номинальной теплопроизводительности. На ГТ ТЭЦ-М устанавливается два таких котла между котлами-утилизаторами.

Рисунок 1.6 - Котел КВ-Г-23,3-170

1.2 Выбор электрооборудования проектируемой ГТЭС-20мВт

1.2.1 Выбор генераторов

Принимаем к установке 2 турбогенератора типаТЭФ-10-2(3x2)/6000У3. Данный генератор имеет две обмотки статора. Основные технические характеристики генераторов приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4. - Технические характеристики генераторов

Тип

Pном, МВт

Sном, МВА

Uном, кВ

n, об/мин

cosц

Iном, А

x”dполн

x”d1об

Та

ТЭФ-10-2(3x2)/6000У3

10

11,11

3

6000

0,9

1069

0,126

0,14

0,171

1.2.2 Выбор силовых трансформаторов блока

Блочные трансформаторы распространяются с данной газотурбиной установкой ГТЭ-009М, ввиду особенностей ее конструкции.

В виду особенностей конструкции газотурбиной установкой ГТЭ-009М, блочный трансформатор является составной частью ее комплектации. Питание собственных нужд газотурбиной установки на напряжении 6кВ, так же осуществляется от данного трансформатора. Основные технические характеристики генераторов приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Технические характеристики трансформатора

Тип

Sном, МВА

Напряжение обмотки, кВ

Потери, кВт

Uк, %

Iх, %

ВН

СН

НН

Рх

Рк

В-Н

В-С

С-Н

ТРМТНПЧ-25000/110 УХЛ1

25

115

6,3

2,9-2,9

39

140

14,6

18,3

10,7

0,6

1.3 Расчет токов короткого замыкания

Для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей станции необходимо знать величины токов короткого замыкания (ТКЗ). Для определения расчетных токов коротких замыканий необходимо ввести параметры элементов схем замещений прямой и нулевой последовательностей в виде таблиц. На основе схемы, изображенной на рис 1.2., и задания, составляются схемы замещения прямой (СЗПП) и нулевой последовательности (СЗНП). На рисунках у каждого элемента в виде дроби приведены: в числителе - значения индуктивных сопротивлений схемы замещения, в знаменателе - активных сопротивлений.

Для расчета параметров элементов схемы замещения в относительных единицах с приближенным приведением задаются следующие параметры:

-базовая мощность

- базовые напряжения Uб1= 115кВ; Uб2= 37кВ; Uб3= 6.3кВ; Uб4= 3кВ

Вычислим базовые токи:

1.3.1 Расчет параметров элементов схемы замещения

Схема замещения ГТЭС включает следующие элементы:

- системы:

x/r = 25;

- линии связи с системой

- генераторы

- блочные трансформаторы

- трансформаторы подстанции ТДТН 40

- трансформаторы подстанции ТДТН 20

Рисунок 1.7 - Схема замещения прямой последовательности

1.3.2 Расчет трёхфазного короткого замыкания в точке К1

По рисунку 1.7, отбросив элементы, не обтекаемые током короткого замыкания, составляем схему. Преобразовав схему на рисунке 1.7 к точке КЗ получим радиальную схему представленную на рисунке 1.8.

Значения сопротивлений ветвей радиальной схемы следующие:

Рисунок 1.8 - Промежуточная схема преобразования.

Поскольку определён состав ветвей и для каждой из них найдены индуктивное x и активное rсопротивления, можно приступить к заполнению левой части таблицы 1.7, используя формулы:

где i - ветви;

- сверхпереходной ток КЗ ветви;

- расчетное сопротивлении ветви;

- сумма номинальных мощностей всех генераторов ветви;

- ударный коэффициент;

- ударный ток ветви.

1.3.3 Расчет трёхфазного короткого замыкания в точке К4

По рисунку 1.9, отбросив элементы, не обтекаемые током короткого замыкания, составляем схему (рисунок. 1.10), для которой определим значения сопротивлений:

Рисунок 1.9 - Сворачивание схемы замещения прямой последовательности относительно точки К4

Рисунок 1.10 - Промежуточная схема преобразования .

Таблица 1.7 - Расчёт трёхфазного КЗ в точке К1

Точка К1, трехфазное КЗ, Uб = 115 кВ, Iб = 5.02 кА, = 0.07 с, tоткл = 0.18 с, Sб = 1000 МВА

Ветвь

Sн, МВА

х*б

, Ка

храсч

r*б

Та,с

ку

iу,кА

iа,кА

In ,кА

откл

In.откл,

кА

G1

10

18,4

0,272

0,184

0,043

1,35

1,992

0,761

0,949

1,33

5,43

0,97

0,264

1,05

0,286

G2

10

18,4

0,272

0,184

0,043

1,35

1,992

0,761

0,949

1,33

5,43

0,97

0,264

1,05

0,286

C1

-

0,205

24,48

0,635

0,031

0,021

1,621

55,60

0,036

34,3

1,57

1

24,48

1

24,48

У

25,033

2,721

57,128

36,981

25,017

25,06

Таблица 1.8 - Расчёт трёхфазного КЗ в точке К4.

Точка К4, трехфазное КЗ, Uб = 37 кВ, Iб = 15.604 кА, = 0.07 с, tоткл = 0.18 с , Sб = 1000 МВА

Ветвь

Sн, МВА

х*б

, Ка

храсч

r*б

Та,с

ку

iу,кА

iа,кА

In ,кА

откл

In.откл,

кА

G1

10

183,47

0,085

1,834

0,043

13,588

1,999

0,238

0,995

1,113931

0,545

0,97

0,082

1,05

0,089

G2

10

183,47

0,085

1,834

0,043

13,588

1,999

0,238

0,995

1,114

0,545

0,97

0,082

1,05

0,089

C1

2,036

7,664

6,311

0,034

0,190

1,949

20,911

0,693

11,422

0,158

1

7,664

1

7,664

У

7,834

27,367

21,387

13,650

7,829

7,842

1.3.4 Расчет однофазного короткого замыкания в точке К1

Этот расчёт выполняется при условии , т.к. ток однофазного КЗ в этом случае больше трёхфазного и является расчётным при проверке выключателей на коммутационную способность. Здесь и - эквивалентные сопротивления прямой и нулевой последовательности, полученные путём преобразования соответствующих схем замещения по отношению к точке КЗ.

Расчёт параметров СЗНП.

Сопротивления в основном такие же, как и на рисунке 1.7. Исключение составляют сопротивление линий и систем.

Значения сопротивлений указанных элементов следующие:

- системы

Сопротивления нулевой последовательности остальных элементов примем равными сопротивлениям прямой последовательности.

Алгоритм преобразования СЗНП следующий:

Рис. 1.11 - Схема замещения нулевой последовательности.

Сворачиваем СЗПП (рисунок 1.8.)

Составим комплексную схему замещения (КСЗ), рисунок.1.12, путем добавления к соответствующей результирующей СЗПП, полученной при расчете токов трехфазного КЗ:

т.к. принято равным

т.к. принято равным .

Рисунок 1.12 - Комплексная схема замещения.

Значения сопротивлений ветвей радиальной схемы следующие:

- ветви С1

- ветви G1-2

Для упрощения комплексной схемы замещения многолучевая звезда (рисунок. 1.12) преобразуется в многоугольник и получается радиальная схема замещения, представленная на рисунке. 1.13.

Рис. 1.13 - Радиальная схема замещения.

Далее вычисляем

; ;

; ;

Результаты расчёта представлены в левой части таблицы 1.8. Правую часть таблицы заполняем аналогично правой части таблицы 1.7.

Таблица 1.9 - Расчёт однофазного КЗ в точке К1

Uб = 115кВ, Iб = 5,02кА

Ветвь

SН, МВА

x*б

, кА

xрасч

r*б

Та э,

с

, кА

I”, кА

iу, кА

G1

10

74,60

0,067

0,746

0,080

0,161

2,431

2,566

1,951

6,972

G2

10

74,60

0,067

0,746

0,080

0,161

2,431

2,566

1,951

6,972

C1

-

0,828

6,063

2,567

0,063

0,161

0,227

12,353

1,951

33,567

6,197

18,592

17,484

47,510

Продолжение таблицы 1.9 - Расчёт однофазного КЗ в точке К1.

ф=0,07с, tоткл=0,18с

Ветвь

лф

iаф, кА

1/ xрасч

гt

Inф, кА

кА

готкл

кА

In откл,

кА

G1

0,647

2,324

1,340

0,970

2,489

0,065

0,950

0,064

2,437

G2

0,647

2,324

1,340

0,970

2,489

0,065

0,950

0,064

2,437

С1

0,647

11,189

0,390

1,000

12,353

6,063

1,000

6,063

12,353

6,193

6,191

15,837

17,330

18,580

18,572

17,227

1.3.5 Расчет однофазного короткого замыкания в точке К4

Рисунок. 1.15 - Схема замещения нулевой последовательности.

Так как сети напряжением 6,10,35кВ выполнены с изорванной нейтралью, то в точке К4 значение тока однофазного КЗ не должно превышать 10А согласно ПУЭ. Такой малый ток КЗ практически не влияет на загрузку генераторов. При однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью треугольник линейных напряжений не искажается, поэтому потребители, включенные на междуфазные напряжения, продолжают работать нормально.

1.3.6 Расчет токов короткого замыкания с помощью программного комплекса TKZ-3000

Схема замещения прямой последовательности для точек К1, К3, К4 представлена на рисунке 1.16

Рисунок 1.16 - схема замещения прямой последовательности

Схема замещения нулевой последовательности для точек К1, К3, К4 представлена на рисунке 1.17

Рисунок 1.17 - Схема замещения нулевой последовательности

Рисунок 1.18 - Схема замещения прямой последовательности для точки К2.

При любом режиме КЗ и превышении тока на выходе ТПЧ не более 2-х кратного номинального тиристорные ключи выпрямителя принудительно и одновременно открываются, что приводит к возникновению КЗ на входе и выходе ТПЧ. Поэтому схема замещения прямой последовательности для точки К2, будет отличной. Данные СЗПП и СЗНП вносятся в программу ТКЗ в виде таблиц, составленных на основании выше приведенных схем замещения. Результаты расчетов приведены в приложениях. Сопоставление результатов ручного и машинного расчетов приведено в таблице 1.10.

Таблица 1.10 - Результаты ТКЗ

Точка и вид КЗ

Ток КЗ, кА.

Ручной расчет

Машинный расчет

Погрешность, %

К-1, трехфазное КЗ

25,033

25,064

0,1

К-1, однофазное КЗ

18,592

18,659

0,4

К-4, трехфазное КЗ

7,834

7,817

0,3

К-4, однофазное КЗ

Не вычисляется

1.4 Выбор электрических аппаратов

Выбор выключателей выполняется по следующим параметрам:

- номинальное напряжение аппарата должно быть больше или равно напряжению установки

;

- номинальный ток аппарата должен быть больше или равен току максимальному нагрузки;

;

- ток отключения должен быть больше или равен току расчётному

;

- ток электродинамической стойкости аппарата должен быть больше или равен ударному току

;

- термическая стойкость аппарата должна быть выше или равна термической стойкости, рассчитанной для точки короткого замыкания

,

где - тепловой импульс тока короткого замыкания по расчёту; - среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости) по каталогу; -длительность протекания тока термической стойкости по каталогу, с.

Выбор разъединителей выполняется:

- по напряжению установки: ;

- по току: ;

- по конструкции;

- по электродинамической стойкости:;

- по термической стойкости:.

Так как разъединитель стоит в одной цепи с выключателем, то расчётные величины для него те же, что и для выключателя.

Трансформатор тока выбирают:

- по напряжению установки ;

- по току , ;

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей;

- по конструкции и классу точности;

- по электродинамической стойкости:

;

где - ударный ток КЗ по расчёту;- кратность электродинамической стойкости по каталогу; - номинальный первичный ток трансформатора тока; - ток электродинамической стойкости.

- по термической стойкости

;

где - тепловой импульс по расчёту; - кратность термической стойкости по каталогу; - время термической стойкости по каталогу;- ток термической стойкости;

- по вторичной нагрузке

,

где -вторичная нагрузка трансформатора; - номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.

Трансформаторы напряжения выбираются:

- по напряжению установки ;

-по конструкции и схеме соединения обмоток;

- по классу точности;

- по вторичной нагрузке

,

где - номинальная мощность в выбранном классе точности. При этом следует иметь в виду, что для однофазных трансформаторов, соединённых в звезду, принимается суммарная мощность всех трёх фаз, а для соединённых по схеме открытого треугольника - удвоенная мощность одного трансформатора; - нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединённых к трансформатору напряжения, ВА.

1.4.1 Выбор и проверка выключателей ОРУ-110кВ

К установке в цепях всех присоединениях ОРУ-110кВ применяем элегазовые выключатели типа ВЭБ-110-40/2500 УХЛ1. Параметры выключателей приведены в таблице 1.11.

Таблица 1.11 - Параметры выключателя ВЭБ-110кВ

Наименование

Размерность

Значение

Номинальное напряжение UнQ

кВ

110

Наибольшее рабочее напряжение Umax

кВ

126

Номинальный ток IнQ

А

2500

Номинальный ток отключения Iно

кА

50

Наибольший пик предельного сквозного тока iпс

кА

128

Действующее значение сквозного тока Iпс

кА

50

Наибольший пик номинального тока включения iнв

кА

128

Действующее значение номинального тока включения Iнв

кА

50

Ток термической стойкости Iтс

кА

50

Время термической стойкости tтс

с

3

Время отключения tво

с

0,055

Собственное время отключения tсв

с

0,035

Проверка выключателя на отключающую способность. В качестве расчётного для этой проверки примем ток однофазного КЗ, т.к. он больше трёхфазного. Для этого вида КЗ необходимо знать периодическую Iпф? и апериодическую i? составляющие тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя:

с.

Согласно таблице 1.9, 25,017 кА, 36,981 кА.

Сравним эти токи с соответствующими параметрами выключателя:

где - нормированное процентное содержание составляющей в токе отключения

95,46 > 72,36

т.е. выполняется условие проверки по полному току КЗ.

Проверка выключателя на термическую стойкость. В качестве расчётного для этой проверки принимают трёхфазное КЗ (таблица 1.7). Необходимо проверить выполнение условия . Допустимый тепловой импульс, определяемый по параметрам выключателя,

.

Тепловой импульс периодической составляющей тока КЗ

где - суммарные токи (таблица 1.7),

с,

tрз мах=0,1 с - время действия резервных релейных защит.

Тепловой импульс апериодической составляющей тока КЗ

где - эквивалентная апериодическая составляющая всех ветвей, питающих точку КЗ.

Учитывая, что выполним проверку на термическую стойкость:

т. о. условие проверки на термическую стойкость выполнено.

Проверка выключателя на динамическую стойкость. Расчет производится при трехфазном КЗ (таблица 1.7):

кА

кА т. е. условия проверки выполнены.

Проверка на включающую способность. В данном случае расчет производится по трехфазному КЗ, т. к. ток при нем больше (таблица 1.7):

где

128 кА >66,168 кА,

т.е. условия проверки выполнены.

Параметры выключателя и соответствующие расчетные величины сведем в таблицу 1.12.

Таблица 1.12 - Параметры выключателя и расчётные величины.

Параметры выключателя

Соотношение

Расчётные величины для выбора выключателя

кВ

=

110 кВ

А

>

110 А

кА

>

25,0171 кА

кА

>

72,36 кА

>

410,485

кА

>

25,0335 кА

кА

>

кА

>

25,0335 кА

кА

>

кА

1.4.2 Выбор и проверка разъединителей ОРУ-110кВ

К установке принимается разъединитель наружной установки типа SGF 123q-4000. Его номинальные параметры, расчётные величины в его цепи и соотношения между ними приведены в таблице 1.13.

Таблица 1.13 - Параметры разъединителя и расчётные величины.

Параметры разъединителя

Соотношение

Расчётные величины для выбора разъединителя

кВ

=

110кВ

А

>

А

>

кА

>

57,129 кА

Соотношения табличных и расчётных параметров показывают, что выбранный разъединитель удовлетворяет всем условиям выбора и проверки.

1.4.3 Выбор и проверка выключателей ОРУ-35кВ

К установке в цепях всех присоединений ОРУ-35кВ применяем элегазовые выключатели типа ВГТ-35II-50/3150УХЛ1. Параметры выключателей приведены в таблице 1.14.

Таблица 1.14 - Параметры выключателя ВГТ-35II-50/3150УХЛ1

Наименование

Размерность

Значение

Номинальное напряжение UнQ

кВ

35

Наибольшее рабочее напряжение Umax

кВ

40,5

Номинальный ток IнQ

3150

3150

Номинальный ток отключения Iно

кА

50

Наибольший пик предельного сквозного тока iпс

кА

127,5

Действующее значение сквозного тока Iпс

кА

50

Наибольший пик номинального тока включения iнв

кА

127,5

Действующее значение номинального тока включения Iнв

кА

50

Ток термической стойкости Iтс

кА

50

Время термической стойкости tтс

с

3

Время отключения tво

с

0,055

Собственное время отключения tсв

с

0,035

Проверка выключателя на отключающую способность. В качестве расчетного для этой проверки примем ток трёхфазного КЗ. Для этого вида КЗ необходимо знать периодическую Iпф? и апериодическую iaф? составляющие тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя:

с.

Согласно таблице 1.8 7,834 кА, 13,650 кА.

Сравним эти токи с соответствующими параметрами выключателя:

где - нормированное процентное содержание составляющей в токе отключения

98,995> 24,76

т.е. выполняется условие проверки по полному току КЗ.

Проверка выключателя на термическую стойкость. В качестве расчетного для этой проверки принимают трехфазное КЗ (таблица 1.8). Необходимо проверить выполнение условия . Допустимый тепловой импульс, определяемый по параметрам выключателя,

.

Тепловой импульс периодической составляющей тока КЗ

где - суммарные токи (таблица 1.8),

с,

tрз мах=0,1 с - время действия резервных релейных защит.

Тепловой импульс апериодической составляющей тока КЗ

где - эквивалентная апериодическая составляющая всех ветвей, питающих точку КЗ.

Учитывая, что выполним проверку на термическую стойкость:

т. о. условие проверки на термическую стойкость выполнено.

Проверка выключателя на динамическую стойкость. Расчет производится при трехфазном КЗ (таблица 1.8):

т. е. условия проверки выполнены.

Проверка на включающую способность:

т.е. условия проверки выполнены.

Параметры выключателя и соответствующие расчетные величины сведем в таблицу 1.15.

1.4.4 Выбор и проверка разъединителей ОРУ-35кВ

К установке принимается разъединитель наружной установки типа РДЗ-СЭЩ 35 кВ. Его номинальные параметры, расчетные величины в его цепи и соотношения между ними приведены в таблице 1.16.

Таблица 1.15 - Параметры выключателя и расчетные величины.

Параметры выключателя

Соотно-шение

Расчетные величины для выбора выключателя

кВ

=

35 кВ

А

>

А

кА

>

7,829 кА

кА

>

24,76 кА

>

39,095

кА

>

7,834 кА

кА

>

21,387 кА

кА

>

7,834 кА

кА

>

21,387кА

Таблица 1.16 - Параметры разъединителя и расчетные величины.

Параметры разъединителя

Соотно-шение

Расчетные величины для выбора разъединителя

кВ

=

35 кВ

А

>

300 А

>

39,093

кА

>

21,387 кА

Соотношения табличных и расчетных параметров показывают, что выбранный разъединитель удовлетворяет всем условиям выбора и проверки.

1.4.5 Выбор и проверка выключателей ЗРУ-6кВ

К установке в цепях всех присоединений ЗРУ-6кВ применяем вакумные выключатели типа VD4 1231-40. Параметры выключателей приведены в таблице 1.17.

Таблица 1.17 - Параметры выключателя VD4 1231-40

Наименование

Размерность

Значение

Номинальное напряжение UнQ

кВ

6

Наибольшее рабочее напряжение Umax

кВ

12

Номинальный ток IнQ

А

3150

Номинальный ток отключения Iно

кА

40

Наибольший пик предельного сквозного тока iпс

кА

100

Действующее значение сквозного тока Iпс

кА

40

Наибольший пик номинального тока включения iнв

кА

100

Действующее значение номинального тока включения Iнв

кА

40

Ток термической стойкости Iтс

кА

40

Время термической стойкости tтс

с

3

Время отключения tво

с

0,055

Собственное время отключения tсв

с

0,035

Проверка выключателя на отключающую способность. В качестве расчетного для этой проверки примем ток трёхфазного КЗ. Для этого вида КЗ необходимо знать периодическую Iпф? и апериодическую iaф? составляющие тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя:

с.

Согласно таблице 1.8 29,325 кА, 7,375 кА.

Сравним эти токи с соответствующими параметрами выключателя:

где - нормированное процентное содержание составляющей в токе отключения

79,196> 48,847

т.е. выполняется условие проверки по полному току КЗ.

Проверка выключателя на термическую стойкость. В качестве расчетного для этой проверки принимают трехфазное КЗ (таблица 1.8). Необходимо проверить выполнение условия . Допустимый тепловой импульс, определяемый по параметрам выключателя,

.

Тепловой импульс периодической составляющей тока КЗ

где - суммарные токи,

с,

tрз мах=0,1 с - время действия резервных релейных защит.

Тепловой импульс апериодической составляющей тока КЗ

где - эквивалентная апериодическая составляющая всех ветвей, питающих точку КЗ.

Учитывая, что выполним проверку на термическую стойкость:

т. о. условие проверки на термическую стойкость выполнено.

Проверка выключателя на динамическую стойкость. Расчет производится при трехфазном КЗ (таблица 1.8):

т. е. условия проверки выполнены.

Проверка на включающую способность:

т.е. условия проверки выполнены.

Параметры выключателя и соответствующие расчетные величины сведем в таблицу 1.18.

Таблица 1.18 - Параметры выключателя и расчетные величины

Параметры выключателя

Соотно-шение

Расчетные величины для выбора выключателя

кВ

=

6 кВ

А

>

А

кА

>

29,325 кА

кА

>

48,847 кА

>

140,302

кА

>

29,325 кА

кА

>

58,725 кА

кА

>

29,325 кА

кА

>

58,725 кА

1.4.6 Выбор и проверка разъединителей ЗРУ-6кВ

К установке принимается разъединитель типа РВРЗ.2-10/4000. Его номинальные параметры, расчетные величины в его цепи и соотношения между ними приведены в таблице 1.19.

Таблица 1.19 - Параметры разъединителя и расчетные величины.

Параметры разъединителя

Соотно-шение

Расчетные величины для выбора разъединителя

кВ

=

6 кВ

А

>

300 А

>

140,302

кА

>

58,725 кА

Соотношения табличных и расчетных параметров показывают, что выбранный разъединитель удовлетворяет всем условиям выбора и проверки.

1.4.7 Проверка трансформаторов тока присоединений ОРУ-110 кВ в цепи линии

Т.к. элегазовые выключатели ВЭБ-110 имеют встроенные трансформаторы тока типа ТВГ-110-5Р-600/5 и ТВГ-110-0,2-600/5, с классами точности 5Р и 0,2S. Соответствующие расчётные величины для них такие же, как и для выключателей.

Номинальные параметры трансформаторов тока, расчётные величины в его цепи и соотношения между ними приведены в таблице 1.17.

Таким образом, выбранный трансформатор тока удовлетворяет условиям выбора и проверки.

Таблица 1.17- Параметры трансформаторов тока и расчетные величины.

Параметры трансформатора тока

Соотно-шение

Расчетные величины для выбора трансформатора тока

110 кВ

=

110 кВ

600 А

>

110 А

7500

>

410,485

128кА

>

57,129 кА

Z2н=1,2 Ом

>

Z2расч=1,105 Ом

Рассмотрим подробнее выбор трансформатора тока по классу точности для наиболее загруженного трансформатора тока: . Выполнение этого условия сводится к выбору сечения контрольного кабеля, соединяющего трансформатор тока с подключенными к нему приборами.

Допустимое сечение кабеля определим по формуле

,

где - номинальная вторичная нагрузка (1,2 Ом);

- сопротивление приборов, подключенных к трансформатору;

Sпр - мощность всех приборов в наиболее нагруженной фазе;

rк - сопротивление контактных соединений (при числе приборов более трех rк = 0,1 Ом);

lрасч - расчетная длина контрольного кабеля, зависящая не только от реальной его длины, но и от схемы соединения трансформаторов;

- удельное сопротивление жил контрольного кабеля (для меди = 0,0175 Оммм2/м).

Для определения мощности, потребляемой приборами в цепи трансформаторов тока, необходимо определить потребляемую каждым прибором мощность. Перечень и параметры приборов, линейного присоединения, в цепи трансформаторов тока приведено в таблице 1.18.

Таблица 1.18- Перечень и параметры приборов, линейного присоединения, в цепи трансформаторов тока

Прибор

Тип прибора

Нагрузка фазы

А

В

С

ТВГ-110-0,2-600/5

1

Амперметр

ЩП120

-

3,0

-

2

Ваттметр

ЦП8506-120

5,0

-


Подобные документы

  • Выбор и обоснование двух вариантов схем проектируемой атомной электростанции по технико-экономическим показателям. Выбор силовых трансформаторов, обоснование упрощенных схем РУ разных напряжений. Расчет токов короткого замыкания, релейной защиты.

    дипломная работа [3,6 M], добавлен 04.08.2012

  • Обоснование необходимости расширения электростанции, выбора площадки строительства. Разработка вариантов схем выдачи мощности и выбор основного электрооборудования станции. Выбор токов короткого замыкания, релейной защиты, автоматики и КИП электростанции.

    дипломная работа [4,6 M], добавлен 12.05.2015

  • Характеристика электрической части конденсационной электростанции, мощность которой 900 МВт. Анализ основного электрооборудования, выбор схемы электроснабжения. Особенности релейной защиты, выбор генераторов, расчет токов короткого замыкания и напряжения.

    дипломная работа [1,9 M], добавлен 22.06.2012

  • Выбор и расчет устройства релейной защиты и автоматики. Расчёт токов короткого замыкания. Типы защит, схема защиты кабельной линии от замыканий. Защита силовых трансформаторов. Расчетная проверка трансформаторов тока. Оперативный ток в цепях автоматики.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.01.2012

  • Выбор генераторов и трансформаторов на проектируемой электростанции. Обоснование упрощенных схем распределительных устройств разных напряжений. Расчет токов короткого замыкания. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей для заданных цепей.

    курсовая работа [547,1 K], добавлен 21.12.2014

  • Выбор главной электрической схемы проектируемой электростанции. Расчет числа линий и выбор схем распределительных устройств. Технико-экономический расчет объекта. Выбор измерительных трансформаторов и токоведущих частей. Расчет токов короткого замыкания.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 02.12.2014

  • Порядок и основные этапы проектирования электростанции типа ГРЭС. Критерии и обоснование выбора генераторов. Выбор схем и трансформаторов на проектируемой электростанции. Технико-экономическое сравнение вариантов схем. Расчёт токов короткого замыкания.

    курсовая работа [764,4 K], добавлен 09.04.2011

  • Выбор генераторов исходя из установленной мощности гидроэлектростанции. Два варианта схем проектируемой электростанции. Выбор трансформаторов. Технико-экономические параметры электростанции. Расчет токов короткого замыкания. Выбор схемы собственных нужд.

    курсовая работа [339,3 K], добавлен 09.04.2011

  • Электрическая часть атомной электростанции мощностью 3000 МВт. Выбор генераторов. Обоснование двух вариантов схем проектируемой электростанции. Потери электрической энергии в трансформаторах. Расчет токов трехфазного короткого замыкания на шине 330 кВ.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 10.03.2013

  • Выбор генераторов и трансформаторов для теплоэлектроцентрали. Расчет токов короткого замыкания, определение параметров выключателей и разъединителей. Обеспечение релейной защиты оборудования электростанции. Установка контрольно-измерительных приборов.

    курсовая работа [295,6 K], добавлен 09.03.2012

  • Проектирование электростанции, обоснование выбора схемы объекта и трансформаторов. Выбор схемы блока генератор – трансформатор, трансформаторов собственных нужд, способа синхронизации. Расчет токов короткого замыкания и релейной защиты трансформатора.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 04.08.2012

  • Выбор основного оборудования и разработка вариантов схем выдачи энергии. Расчет токов короткого замыкания для выбора аппаратов и токоведущих частей. Выбор типов релейной защиты, токоведущих частей, измерительных приборов и измерительных трансформаторов.

    курсовая работа [4,0 M], добавлен 23.03.2013

  • Разработка проекта и расчет электрической части тепловой пылеугольной электростанции. Выбор схемы ТЭЦ, коммутационных аппаратов, измерительных и силовых и трансформаторов. Определение целесообразного способа ограничения токов короткого замыкания.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 18.06.2012

  • Выбор оборудования и разработка вариантов схем выдачи энергии. Выбор и обоснование главной схемы электрических соединений. Расчет токов короткого замыкания для выбора аппаратов и токоведущих частей. Выбор токоведущих частей и типов релейной защиты.

    курсовая работа [370,0 K], добавлен 18.04.2012

  • Выбор основного оборудования: генераторов и трансформаторов. Технико-экономический расчет схемы проектируемой электростанции. Расчет токов короткого замыкания. Выбор электрических аппаратов, токоведущих частей. Описание необходимой аппаратуры управления.

    курсовая работа [293,5 K], добавлен 05.05.2014

  • Расчет токов короткого замыкания для выбора и проверки параметров электрооборудования, уставок релейной защиты. Характеристика потребителей электроэнергии. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Расчет силовой и осветительной нагрузок цеха.

    контрольная работа [274,1 K], добавлен 23.11.2014

  • Проектирование кабельной линии. Расчет токов короткого замыкания, определение сопротивлений элементов сети. Выбор комплектных трансформаторных подстанций и распределительных устройств. Расчет параметров релейной защиты, селективности ее действия.

    курсовая работа [677,2 K], добавлен 01.05.2010

  • Проектирование схемы электрической станции типа ТЭЦ с одним высшим напряжением. Выбор структурной схемы проектируемой станции, нужного оборудования. Определение токов короткого замыкания. Разработка схемы электрических соединений электростанции.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.07.2014

  • Расчёт токов короткого замыкания в объеме, необходимом для выбора защит. Выбор коэффициентов трансформации трансформаторов тока и напряжения, необходимых для выполнения релейной защиты и автоматики. Разработка полных принципиальных схем релейной защиты.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.12.2017

  • Электрические нагрузки подстанции. Расчет токов нормальных режимов и короткого замыкания, релейной защиты и автоматики. Выбор трансформаторов, коммутационной и защитной аппаратуры, шинопроводов. Оценка затрат на проведение электромонтажных работ.

    дипломная работа [223,6 K], добавлен 10.04.2017

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.