Электроснабжение потребителей собственных нужд КЭС 2x100 МВт

0

Курсовая работа

Электроснабжение потребителей собственных нужд КЭС 2x100 МВт

Содержание

Введение.........................................................................................................................5

1 Выбор схемы электроснабжения потребителей СН...............................................6

2 Выбор трансформаторов СН………….....................................................................8

3 Расчет токов короткого замыкания...........................................................................9

3.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС (КЗ на шинах генератора)....................................................................................9

3.2 Расчет токов трехфазного короткого замыкания методом эквивалентных ЭДС (КЗ на шинах 10 кВ)....................................................................................................14

3.3 Результаты расчета токов короткого замыкания................................................18

4 Выбор и проверка сборных шин СН………...........................................................19

4.1 Выбор шин СН……………..................................................................................19

4.2 Проверка шин СН на термическую стойкость...................................................20

4.2.1 Проверка шин 10 кВ..........................................................................................20

4.2.2 Проверка шин 0,4 кВ..........................................................................................21

4.3 Проверка шин на электродинамическую стойкость..........................................21

4.3.1 Проверка шин 10 кВ..........................................................................................21

4.3.2 Проверка шин 0,4 кВ..........................................................................................23

5 Выбор и проверка кабелей в цепях СН………......................................................24

5.1 Выбор кабеля в цепях СН (10 кВ) .......................................................................24

5.2 Выбор кабеля в цепях СН (0.4 кВ).......................................................................24

5.3 Проверка кабеля на термическую стой кость.....................................................25

5.3.1 Проверка кабеля на 10 кВ..............................................................................25

5.3.2 Проверка кабеля на 0,4 кВ.................................................................................25

6 Выбор и проверка изоляторов на шинах СН……….............................................26

6.1 Выбор и проверка опорных изоляторов на шинах 10 кВ СН….......................26

6.2 Выбор и проверка опорных изоляторов на шинах 0,4 кВ СН….......................27

6.3 Выбор и проверка проходных изоляторов на шинах 10 кВ СН…....................28

6.4 Выбор и проверка проходных изоляторов на шинах 0,4 кВ СН…...................29

7 Выбор и проверка выключателей………………………………………………...30

7.1 Выбор и проверка выключателей (10 кВ)……..................................................30

7.2 Выбор и проверка выключателей (0,4 кВ)..........................................................31

8 Выбор и проверка трансформаторов тока..............................................................32

9 Выбор и проверка трансформаторов напряжения.................................................34

10 Выбор предохранителей для защиты фидеров СН…….....................................36

11 Выбор источника оперативного тока..................................................................36

Заключение...................................................................................................................41

Список использованных источников.........................................................................42

Введение

Установка собственных нужд (СН) - важный элемент электростанций и подстанций. Повреждения в системе СН электростанций неоднократно приводили к нарушению работы основного оборудования, энергоблоков, электростанции в целом и развитию аварий в энергосистемах.

Состав электроприемников СН, значение потребляемой ими мощности электроэнергии зависят от типа электростанции, вида топлива, мощности агрегатов и т. п.

При проектирование необходимо знать состав электроприемников, их мощность и категорию.

Электроприемники СН делятся на ответственные и неответственные. К ответственным относят электроприемники, выход из строя которых может привести к нарушению нормальной работы или возникновению аварии на электростанции. Такие электроприемники требуют надежного питания.

Основным приводом механизмов СН являются асинхронные электродвигатели различных исполнений с прямым пуском. Для тихоходных механизмов (шаровые мельницы), а также для очень мощных механизмов находят применение синхронные электродвигатели. Для механизмов, требующих регулирование частоты вращения в широких пределах, применяют электродвигатели постоянного тока и асинхронные электродвигатели с тиристорным преобразователем в цепи статора.

На электростанциях обычно имеются два напряжения СН: высшее (6 или 10 кВ) и низшее (0,4 кВ или 660 В).

При выборе напряжения СН следует иметь в виду, что электродвигатели с меньшим номинальным напряжением имеют несколько лучшие технико-экономические показатели, чем той же мощности на более высокое напряжение.

С другой стороны, применение более высокого напряжения с. н. уменьшает номинальные токи цепей, облегчает кабели, уменьшает при прочих равных условиях ток КЗ в системе СН и облегчает условия самозапуска электродвигателей механизмов СН.

В системе с. н. на всех напряжениях применяется одиночная секционированная система сборных шин, причем рабочие питание электроприемников одного элемента (котел, энергоблок, гидроагрегат) производится на напряжениях 6-10 кВ и 0,4 кВ по блочной схеме от одного первичного источника, а резервное - от другого.

Составление структурной схемы электроснабжения СН ТЭЦ

Схема СН блочных КЭС, как и главная схема, строятся на блочном принципе: РУ каждого блока подсоединяют через рабочие ТСН к ответвлению от генератора данного блока. Если между генератором и повышающим трансформатором предусмотрен выключатель, то ТСН присоединяют к ответвлению между выключателем и блочным трансформатором. Электроприемники СН блока питаются от РУ данного блока, а электроприемники обшестанционного назначения распределяются между блочными РУ по возможности равномерно. Электрические поперечные связи (резервные магистрали) между РУ СН разных блоков сооружают лишь для резервного питания.

Распределительные устройства 6-10 кВ выполняют по схеме с одной секционированной системой сборных шин. Собственные нужды каждого блока питаются от двух и более секций с тем, чтобы при отказе (или ремонте) на одной из секций можно было сохранить в работе блок, хотя бы и при пониженной нагрузке (50-60%). К секциям 6-10 кВ подключают крупные двигатели мощностью 200 кВт и более. Сюда же присоединяют и трансформаторы второй ступени трансформации: 6/0,4 или 10/0,66 кВ.

Секционирование сборных шин РУ 6-10 кВ повышает надежность работы блока и при соответствующем выборе рабочих ТСН ограничивает ток КЗ к РУ и в сети данного напряжения.

Число и мощность резервных трансформаторов СН зависят от расстановки выключателей в блоке. В схеме без генераторных выключателей для обеспечения пусков и остановов блоков необходимы обходные пути питания, в качестве которых используют цепи резервного питания, Таким образом, функции последних расширяются. Число пускорезервных трансформаторов ТСН-ПР выбирают в зависимости от числа энергоблоков на ТЭЦ: при одном или двух блоках - один, при числе блоков от трех до шести включительно - два, при семи и более блоках - три. Резервные магистрали секционируются через каждые два блока, чтобы исключить параллельную работу резервных трансформаторов при их одновременном использовании. В схеме с генераторными выключателями, где пуск и остановы блоков осуществляются с помощью рабочих ТСН, достаточно установить один присоединенный резервный трансформатор ТСН-Р такой же мощности, как у рабочих ТСН.

Местами присоединения резервных трансформаторов могут быть: а) сборные шины РУ СН (110-220 кВ); б) третичная обмотка автотрансформатора связи между РУ высшего и среднего напряжений; в) ответвление на генераторном напряжении от блока, имеющего генераторный выключатель.

На рисунке 1 представлена принципиальная схема электроснабжения потребителей СН КЭС 2×100 МВт.

2 Выбор трансформаторов СН

Нагрузка СН рассчитывается по формуле , МВА:

, (1)

где - максимальная мощность потребителей СН в процентах от активной мощности генератора, % (по таблице 5.5);

- номинальная активная мощность генератора, МВт;

- коэффициент спроса (согласно ).

.

. (2)

Согласно [1] мощность потребителей, питающихся от шин 0,4 кВ с.н. :

(3)

Согласно мощность каждого ТСН-ПР на блочных КЭС без генераторных выключателей должна обеспечить замену рабочего трансформатора одного энергоблока и одновременный пуск или аварийный останов второго энергоблока. Т.к. точный перечень потребителей в таком режиме не известен, то мощность ТСН-ПР выбирается на ступень выше, чем рабочего. Т.о. в качестве пускорезервного трансформатора используется ТДН – 6300/110.

Таблица 1 – Параметры ТСН

Тип	, кВА	, кВ	, кВ	, кВт	, кВт	, %	, %
ТМ – 4000/10	4000	10	6,3	5,2	33,5	7,5	0,9
ТСЗ – 400/10	400	6	0,4	1,3	5,4	5,5	3
ТМН– 6300/110	16000	115	6,6	10	44	10,5	1

3 Расчет токов КЗ

Расчет токов КЗ необходим для выбора электрооборудования, аппаратов, шин, кабелей, а также определения необходимости ограничения токов КЗ.

За расчетный вид КЗ принято трехфазное.

3.1 Расчет токов трехфазного КЗ методом эквивалентных ЭДС (КЗ на шинах генератора)

Составляется схема замещения.

Рисунок 2 – Схема замещения без учета нагрузок

Расчет сверхпереходного режима КЗ начинается с выяснения характера нагрузок, для этого составляется схема замещения без учета нагрузок.

Выбираются базисные величины.

Определяется базисный ток , кА:

; (3)

где - базисная мощность, МВА

- базисное напряжение, кВ

;

Определяется базисное сопротивление , Ом:

; (4)

.

Коэффициенты трансформации ТМ – 10/6 кВ, :

; (5)

где - напряжение верхней стороны, кВ

- напряжение нижней стороны, кВ

Коэффициенты трансформации ТСЗ – 6/0,4 кВ, :

Коэффициенты трансформации ТМН-ПР, :

Определение сопротивлений трансформаторов 10/6 кВ , о.е.:

; (6)

где - напряжение короткого замыкания, %

- номинальная мощность трансформатора, МВА.

;

Определение сопротивлений ТСН 6/0,4 кВ , о.е.:

; (7)

;

Определение сопротивлений ТСН-ПР , о.е.:

; (8)

;

Определение сопротивлений генераторов , о.е.:

; (9)

где - сверхпереходная реактивность, о.е.;

- коэффициент мощности, о.е.;

- номинальная активная мощность генератора, кВт;

- номинальное напряжение генератора, кВ;

;

Определение сопротивления питающей системы , о.е.:

; (10)

где - мощность КЗ, МВА;

- напряжение на шинах питающей системы, кВ;

.

Определение ЭДС генераторов, о.е.:

; (11)

для ТГ с ; для ТГ с ;

для ГГ;

;

Определение ЭДС питающей системы , о.е.:

; (12)

;

Далее схема приводится к виду однолучевой звезды.

Рисунок 3 – Итоговая схема замещения

Суммарный ток в месте КЗ , о.е.:

. (13)

Для выяснения характера нагрузок схема разворачивается, и находятся остаточные напряжения в местах подключения нагрузок.

Найденное остаточное напряжение на шинах 6 кВ равно 1,02, что больше 0,85. Следовательно, нагрузка, подключенная к шинам 6 кВ не генерирующая. А значит, нагрузка, подключенная к шинам 0,4 кВ тоже не генерирующая, т.к. находится на большем расстоянии до точки КЗ.

Время действия релейной защиты , с:

; (14)

где - наименьшее возможное время срабатывания релейной защиты, с;

- собственное время отключения выключателя, с;

;

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ , кА:

; (15)

.

Значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени , кА:

. (16)

Значение апериодической составляющей тока КЗ в момент времени , кА:

. (17)

Ударный ток КЗ , кА:

. (18)

Время отключения , с:

, (19)

где - время действия основной защиты, с;

- полное время отключения выключателя, с;

.

Импульс квадратичного тока КЗ , кА²·с:

; (20)

кА²·с.

3.2 Расчет токов трехфазного КЗ методом эквивалентных ЭДС (КЗ на шинах 0,4 кВ)

Расчет сверхпереходного режима начинается с выяснения характера нагрузок.

Рисунок 4 – Схема замещения с учетом нагрузок

С помощью преобразований схема сворачивается до вида:

Рисунок 5 – Итоговая схема замещения

Суммарный ток в месте КЗ , о.е.:

. (21)

Для выяснения характера нагрузок схема разворачивается, и находятся остаточные напряжения в местах подключения нагрузок.

Остаточное напряжение на шинах 0,4 кВ равно 0,698, что меньше 0,85. Следовательно, нагрузка, подключенная к шинам 0,4 кВ генерирующая.

Схема снова сворачивается с учетом обобщенной нагрузки, подключенной к шинам 0,4 кВ.

Рисунок 6 – Итоговая схема замещения

Т.о. согласно схема замещения имеет вид «двигатель-система».

Время действия релейной защиты , с:

;

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ от системы

, кА:

.

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ от двигателей

, кА:

, (22)

.

Значение периодической составляющей тока КЗ от системы в момент времени , кА:

. (23)

Значение периодической составляющей тока КЗ от двигателей в момент времени , кА:

. (24)

Значение апериодической составляющей тока КЗ от системы в момент времени , кА:

. (25)

Значение апериодической составляющей тока КЗ от двигателей в момент времени , кА:

. (26)

Ударный ток КЗ от системы , кА:

. (27)

Ударный ток КЗ от двигателей , кА:

. (28)

Импульс квадратичного тока КЗ от системы , кА²·с:

. (29)

Импульс квадратичного тока КЗ от двигателей , кА²·с:

(30)

3.3 Результаты расчетов токов КЗ

Таблица 2 – Результаты расчета токов КЗ

Точка КЗ	Источники	, кА	, кА	, кА	, кА	, кА²·с
К1	Система	21,088	53,67	21,088	4,65	160,09


К2	Система	0,918	2,336	0,918	0,148	0,303
	Двигатели	13,35	4,853	2,08	0,458	2,456
	Суммарный ток	14,268	7,189	2,998	0,606	2,759

4 Выбор и проверка сборных шин СН

4.1 Выбор шин СН

Сечение шин принимается по наибольшему току самого мощного рабочего ТСН.

Наибольший ток трансформатора ТМ– 4000/10 , А:

(31)

где - номинальная мощность трансформатора, кВ·А;

- номинальное напряжение трансформатора, кВ.

По таблице 7.3 выбираем алюминиевые двухполосные шины сечением 120 мм².

Наибольший ток трансформатора ТЗС – 400/10 , А:

(32)

По таблице П3.4 выбираем алюминиевые однополосные шины сечением 45 мм².

Таблица 3 – Параметры шин СН

Напряжение

на шинах,

U, кВ

Тип шин

Сечение

S, мм²

Ширина

b, мм

Высота

h, мм

Допустимый

ток I, А

6

Алюминиевые

двухполосные

120

4

30

370

0,4

Алюминиевые

однополосные

45

3

15

165

4.2 Проверка шин СН на термическую стойкость

4.2.1 Проверка шин 6 кВ СН

Температура шин до короткого замыкания , °С :

(33)

где - температура окружающей среды, °С;

- длительно допустимая температура проводника, °С;

- длительный допустимый ток для выбранных шин, А.

.

По рисунку 3.55 [1], определяется, что f_H=70 °С - показатель характеризующий состояние проводника к моменту начала КЗ.

По таблице 3.13 [1] определяем значение коэффициента k, учитывающего удельное сопротивление и эффективную теплоемкость проводника:

тогда:

(34)

По рисунку 3.45 [1] для f_K=73,097 °С температура шин после КЗ =90 °С, что меньше допустимой температуры для алюминиевых шин =200 °С [6].

4.2.2 Проверка шин 0,4 кВ СН

Температура шин до короткого замыкания , °С по (33):

.

По рисунку 3.45 [1], определяется, что f_H=35 °С - показатель характеризующий состояние проводника к моменту начала КЗ.

По таблице 3.13 [1] определяем значение коэффициента k, учитывающего удельное сопротивление и эффективную теплоемкость проводника:

тогда по (34):

По рисунку 3.45 [1] для f_K=35,05 °С температура шин после КЗ =45 °С, что меньше допустимой температуры для алюминиевых шин =200 °С [6].

4.3 Проверка шин на электродинамическую стойкость

4.3.1 Проверка шин 6 кВ с.н.

Так как шины двухполосные, то необходимо выбрать пролет между прокладками таким образом, чтобы электродинамические силы, возникающие при КЗ, не вызывали соприкосновения полос.

Пролет между прокладками 1_П, м:

(35)

где Е - модуль упругости материала шин (по таблице 4.2 [1] Е = 7·10^-7 Па),

Па;

m_п - масса полосы на единицу длины, кг/м.

Сила взаимодействия между полосами в пакете f_п, Н/м :

(36)

где к_ф - коэффициент формы (но рисунку 4.5 [1] для = 0,13

определяется к_ф =0,5).

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз , МПа:

; (37)

где - момент сопротивления одной полосы, см³.

.

(38)

где - момент сопротивления пакета шин, см³.

По таблице 4.2 [1] допустимое напряжение = 40 МПа.

Проверка условия:

(39)

Условие выполняется.

4.3.2 Проверка шин 0,4 кВ СН

Наибольшее удельное усилие f, Н/м:

(40)

Расчетное напряжение в материале шины , МПа:

(41)

Проверка условия:

(42)

Условие выполняется.

5 Выбор и проверка кабелей в цепях собственных нужд

5.1 Выбор кабелей в цепях собственных нужд (6 кВ)

По таблице 4.7 [1] выбирается трехжильный кабель с бумажной пропитанной изоляцией ААШв на напряжение 6 кВ.

Сечение кабеля выбирается по экономической плотности F, мм²:

, (43)

где j_э- экономическая плотность тока (по таблице 1.3.36 [6] j_э=1,4 А/мм²).

мм².

Полученное расчетное сечение кабеля округляются до стандартного. Выбираем трехжильный кабель ААШв-6-3×120.

5.2 Выбор кабелей в цепях собственных нужд (0,4 кВ)

По таблице 4.7 [1] выбирается четырехжильный кабель с бумажной пропитанной изоляцией ААШв на напряжение 0,4 кВ.

Сечение кабеля выбирается по экономической плотности F, мм²:

, (44)

где j_э- экономическая плотность тока (по таблице 1.3.36 [6] j_э=1,4 А/мм²).

мм².

Полученное расчетное сечение кабеля округляются до стандартного. Выбираем четырехжильный кабель ААШв-0,4-4×240.

Параметры выбранных кабелей сведены в таблицу 4.

Таблица 4–Параметры кабелей

Марка кабеля

Номинальное напряжение

U,кВ

Сечение токопроводящей жилы,

мм²

Допустимый длительный ток,

А

ААШв-6-3×120

6

120

240

ААШв-0,4-4×240

0,4

240

300

5.3 Проверка кабелей на термическую стойкость

5.3.1 Проверка кабелей 6 кВ

Минимальное сечение по термической стойкости q_мин.,мм²:

(45)

где С=90 А∙с^1/2/мм² (по таблице 3.14 [1]).

мм²

Проверка условия

q ≥ q_мин., (46)

240 ≥ 46,86

Условие выполняется.

5.3.2 Проверка кабелей 0,4 кВ

Минимальное сечение по термической стойкости q_мин.,мм²:

(47)

где С=90 А∙с^1/2/мм² (по таблице 3.14 [1]).

мм²

Проверка условия

q ≥ q_мин., (48)

300 ≥ 4,61.

Условие выполняется.

6 Выбор и проверка изоляторов на шинах 6 кВ с.н.

6.1 Выбор и проверка опорных изоляторов на шинах 6 кВ с. н.

Выбирается опорный изолятор типа ИОР-10-16 УХЛЗ, параметры которого приведены в таблице 5.

Таблица 5–Параметры опорного изолятора

Тип

изолятора

Номинальное напряжение,кВ

Минимальная разрушающая сила на изгиб,кН

Высота изолятора Низ , мм

ИОР-10-16 УХЛЗ

10

16

130

Изолятор проверяется по условию:

F_расч≤F_доп., (49)

где F_доп.- допустимая нагрузка на головку изолятора, кН.

Допустимая нагрузка на головку изолятора F_доп., определяется по:

F_доп.=0,6∙F_разр., (50)

где F_разр. – минимальная разрушающая сила на изгиб, кН.

F_доп.=0,6∙16=9,6 кН.

Расчетная сила, действующая на изолятор F_расч ,кН:

(51)

где - поправочный коэффициент на высоту.

кН

Проверка условия (49):

3,09≤9,6.

Условие выполняется.

6.1 Выбор и проверка опорных изоляторов на шинах 0,4 кВ с. н.

Выбирается опорный изолятор типа ИО-6-3,75II У3 , параметры которого приведены в таблице 6.

Таблица 6–Параметры опорного изолятора

Тип изолятора	Номинальное напряжение,кВ	Минимальная разрушающая сила на изгиб,кН	Высота изолятора Низ , мм
ИО-6-3,75II У3	6	3,75	100

Изолятор проверяется по условию:

F_расч≤F_доп., (52)

где F_доп.- допустимая нагрузка на головку изолятора, кН.

Допустимая нагрузка на головку изолятора F_доп., определяется по:

F_доп.=0,6∙F_разр., (53)

где F_разр. – минимальная разрушающая сила на изгиб, кН.

F_доп.=0,6∙3,75=2,25 кН.

Расчетная сила, действующая на изолятор F_расч ,кН:

(54)

где - поправочный коэффициент на высоту.

кН

Проверка условия (52):

0,05≤2,25.

Условие выполняется.

6.3 Выбор и проверка проходных изоляторов (6 кВ)

Максимальный рабочий ток, проходящий через изолятор I _{раб.макс.},А:

А

По полученному значению тока выбирается изолятор ИП-10/630-750-IУ,ХЛ,Т2, параметры которого приведены в таблице 7.

Таблица7–Параметры изолятора

Тип изолятора

Номинальное напряжение U,кВ

Минимальная разрушающая сила на изгиб,

кН

Длинна изолятора, мм

Номинальный ток I,A

ИП-10/630-750-

IУ,ХЛ,Т2

10

7,5

450

630

Расчетная сила действующая на изолятор F_расч.,кН:

, (55)

кН

Проверка условия (52):

1,13≤7,5.

Условие выполняется.

6.4 Выбор и проверка проходных изоляторов (0,4 кВ)

Максимальный рабочий ток, проходящий через изолятор I _{раб.макс.},А:

А

По полученному значению тока выбирается изолятор ИП-6/400-375-IУ,ХЛ,Т2, параметры которого приведены в таблице 7.

Таблица 8–Параметры изолятора

Тип изолятора

Номинальное напряжение U,кВ

Минимальная разрушающая сила на изгиб,

кН

Длинна изолятора, мм

Номинальный ток I,A

ИП-6/400-375

IУ,ХЛ,Т2

6

3,75

360

400

Расчетная сила действующая на изолятор F_расч.,кН:

, (56)

кН

Проверка условия (52):

0,02≤3,75

Условие выполняется.

7 Выбор и проверка выключателей

7.1Выбор и проверка выключателей (10 кВ)

Выбор выключателей производится в соответствии с ГОСТ–687–94.

Выбор и проверка выключателей осуществляется по следующим условиям:

1)по напряжению установки;	Uном≥Uуст
2)по длительному току;	Iном≥Imax
3)на симметричный ток отключения;	Iоткл.ном≥Iпτ
4)на отключение апериодической составляющей тока КЗ;	iаном≥ iаτ
5)отключающая способность по полному току; βнорм %–нормированное содержания апериодической составляющей в отключенном токе;	∙ Iоткл.ном∙(1+ βнорм/100)≥ ∙ Iпτ+iаτ
6)на электродинамическую стойкость;	Iдин≥Iпо
7) на электродинамическую стойкость по ударному току;	iдин≥ iуд
8)на термическую стойкость;	∙tоткл.≥Вк

\Ток одной секции с.н. I_c,А:

А (57)

Выбор выключателя сведен в таблицу 9.

Таблица 9–Выбор выключателя в цепи 6 кВ с.н.

Расчетные данные	Данные выключателя ВЭ-10-40/1600 УЗ
Uуст=10 кВ	Uном=10 кВ
Imax=243,38 А	Iном=1600 А
Iпτ=21,088 кА	Iоткл.номτ=400 кА
iаτ=4,65 кА	iаном=∙ Iоткл.ном∙ βнорм/100=∙ 30∙20/100=16,971 кА
Iпо=32,249 кА	Iдин=40 кА
iуд=82,093 кА	i_дин=100 кА
Вк=374,399 кА²∙с	∙Tоткл=40²∙3=4800 кА²∙с

7.2Выбор и проверка выключателей (0,4 кВ)

В схеме собственных нужд предполагается установка КРУ с выключателями ВЭ-6-40/2000 УЗ.

Ток одной секции с.н. I_c,А:

А (58)

Выбор выключателя сведен в таблицу 10.

Таблица 10–Выбор выключателя в цепи 10 кВ с.н.

Расчетные данные	Данные выключателя ВЭ-10-40/1600 УЗ
Uуст=0,4 кВ	Uном=6 кВ
Imax=608,45 А	Iном=2000 А
Iпτ=2,998 кА	Iоткл.номτ=40 кА
iаτ=0,606 кА	iаном=∙ Iоткл.ном∙ βнорм/100=∙ 20∙40/100=11,3 кА
Iпо=14,268 кА	Iдин=40 кА
iуд=7,189 кА	i_дин=128 кА
Вк=2,759 кА²∙с	∙Tоткл=20²∙4=1600 кА²∙с

Также в цепях 0,4 кВ с.н. устанавливаются автоматические выключатели типа АВМ15С. Выбор и проверка автоматического выключателя сведены в таблицу 11.

Таблица 11– Выбор автоматического выключателя в цепи 0,4 кВ с.н.

Расчетные данные

Данные автоматического выключателя

АВМ15С

Uуст=0,4 кВ

Uном=0,4 кВ

Iпо=14,268 кА

Iдин=35 кА

8 Выбор и проверка трансформаторов тока

Трансформаторы тока (ТТ) предназначены для уменьшения первичного тока до значений удобных для измерения, а также для отделения цепей измерения и автоматики от первичных цепей высокого напряжения.

Выбор трансформатора тока производится:

1)по напряжению установки	Uном.тт.≥Uуст
2)по току	I1ном≥Imax, Iнорм≤I1ном
3)по конструкции и классу точности	-
4)по электродинамической стойкости	iдин≥ iуд, iуд≤∙ I1ном∙k_дин.
5)по термической стойкости	∙tтер.≥Вк, Z₂≤Z₂_ном

Электродинамическая стойкость шинных ТТ определяется устойчивостью самих шин, поэтому шинные ТТ по этому условию не проверяются.

Вторичная нагрузка и перечень приборов, присоединяемых к трансформатору тока даны в таблице 12.

Таблица 12– Вторичная нагрузка и перечень приборов

Приборы	Тип	Нагрузка по фазам,ВА
Приборы	Тип	А	В	С
Амперметр	Э-379	0,5	0,5	0,5
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Варметр	Д-335	0,5	-	0,5
Счетчик активной энергии	СА3-И675	2,5	-	2,5
Счетчик реактивной энергии	СР4-И676	2,5	-	2,5
Итого	-	6,5	0,5	6,5

Принимаем к установке трансформатор тока типа ТЛ10-II УЗ.

Сравнение расчетных и каталожных данных трансформатора тока приведено в таблице 13.

Таблица 13– Сравнение расчетных и каталожных данных трансформатора тока ТЛ10-II УЗ.

Расчетные данные	Каталожные данные
Uуст=10 кВ	U_ном=10 кВ
Imax=231,21 А	I_ном=1500 А
iуд=53,67 кА	I_уд=128 кА
Класс точности 0,5	Класс точности 0,5
S₂=6,5 ВА	S₂_ном=I₂_ном²∙r=5²∙0,8=20 ВА
Вк=160,09 кА²∙с	∙tтер=40²∙3=4800 кА²∙с

Вторичная нагрузка состоит из сопротивлений проводов, приборов и переходного сопротивления контактов.

Сопротивление проводов Z_пров,Ом:

Z_пров=Z_2н–r_приб–Z_к= Z_2н–– Z_к (59)

где S_приб–мощность, потребляемая приборами;

I_2н–вторичный номинальный ток прибора.

Z_пров=0,8-6,5/5²-0,1=0,44 Ом

Сечение соединительных проводов q,мм²:

q=, (60)

q=мм².

Принимаем в качестве соединительного провода кабель АКВРГ с жилами 10мм².

Сопротивление приборов Z_приб,Ом:

Z_приб= , (61)

Z_приб=Ом.

Вторичная нагрузка Z₂,Ом:

Z₂=Z_пр+R_приб+R_к, (62)

Z₂=0,283+0,26+0,1=0,643 Ом.

Проверка условия:

Z₂≤Z_2ном (63)

0,643≤0,8

Трансформатор тока принимается к установке.

9 Выбор и проверка трансформаторов напряжения

Трансформатор напряжения предназначен для понижения первичного высокого напряжения до напряжения вторичных цепей измерения и релейной защиты.

Выбор трансформаторов напряжения производится:

1)по напряжению установки	Uном.тн.≥Uуст
2)конструкции и схеме соединения обмоток	-
3)классу точности	-
4)вторичной нагрузке	-

Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения сборных шин приведена в таблице 14.

Таблица 14–Перечень приборов подключаемых к трансформатору напряжения.

Прибор	Тип	Р_потр, Вт	Q_потр, ВАр
Ваттметр	Д-365	1,5	0
Варметр	Д-365	2,5	0
Счетчик активной мощности со стопором	И-675	21	17,5
Счетчик реактивной мощности со стопором	И-676	28,6	28,2
Вольтметр	Э-335	2	0
Частометр	Ф-5034	1,5	0
Итого	-	57,1	45,7

Полная нагрузка трансформатора напряжения S_2∑,ВА:

, (64)

ВА

Согласно номинальному напряжению 10 кВ и вторичной нагрузки выбираем трансформатор напряжения НОЛ.08-10 УХЛЗ (U_ном=10кВ, S_2ном=75 ВА).

Рисунок 7–Схема соединения обмоток ТН

Для соединения обмоток трансформатора напряжения с приборами применяется контрольный кабель АКРВГ с сечениями жил 2,5 мм² по условию механической прочности [1].

Номинальное напряжение обмоток:

U_в=4000/В; U₂=100/B; U_2доп=100 В.

Таблица 15–Сравнение расчетных и каталожных данных трансформатора напряжения

Расчетные данные	Каталожные данные
U_уст=10 кВ	U_ном=10 кВ
Класс точности 0,5	Класс точности 0,5
S₂_нагр=73,2 ВА	S₂_ном=75 ВА

10 Выбор предохранителей для защиты фидеров с.н.

Для фидеров с.н. выбираем предохранитель типа ПКТ102-10-40-31,5УЗ. Выбор предохранителя сведен в таблицу 16.

Таблица 16–Выбор предохранителя

Расчетные данные	Каталожные данные предохранителя
U_уст=10 кВ	U_ном=6 кВ
I_п0=21,088 кА	I_{отк.ном}=40 кА

11 Выбор источника оперативного тока

В качестве источника оперативного тока на проектируемой электростанции используется установка постоянного тока, с аккумуляторными батареями (АБ), для питания цепей управления, автоматики, аварийного освещения, а также механизмов собственных нужд станции. АБ выбирают по необходимой емкости, уровням напряжения в аварийном режиме и схеме присоединения к шинам.

Выбор аккумуляторных батарей.

Потребителями АБ являются:

- постоянно включенная нагрузка – аппаратуры устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, а также постоянно включенная часть аварийного освещения;

- временная нагрузка, которая возникает при исчезновении переменного тока вовремя аварийного режима;

- кратковременная нагрузка длительностью не более 5 с, которая создается токами включения и отключения приводов выключателей.

Так как в нормальном режиме АБ работает в режиме постоянного подзаряда, то расчетной нагрузкой для нее, является аварийная ситуация, когда батарея несет на себе всю аварийную нагрузку.

Длительность аварийного режима на КЭС t_ав=0,5 часа [1].

Каждая АБ имеет свое подзарядное устройство,для заряда предусматривается один общестанционный агрегат.

Подсчет нагрузки на АБ сведен в таблицу 17.

Таблица 17–Расчетная нагрузка на аккумуляторную батарею

Вид потребителя

Количество электроприемников

Параметры электроприемников

Расчетные нагрузки,А

Номинальная мощность,кВт

Номинальный ток,А

Расчетный ток длительного режима,А

Пусковой ток,А

Аварийный режим до 30 мин.

Толчковый ток в начале аварийного режима

Наибольший толчковый ток (в начале разряда)

Постоянная нагрузка

-

20

-

20

Аварийное освещение

-

160

-

160

-

160

Приводы выключателей

2

-

58

-

116

-

Связь

1

7,2

38

30

100

30

100

30

ЭД аварийного маслонасоса генератора

1

8

43,5

40

130

160

-

160

ЭД аварийного маслонасоса смазки подшипников турбины

2

14

73,5

73

184

292

-

292

Итого

-

662

236

662

Т.к. мощность ЭС больше 200 МВт, следовательно принимается две АКБ. Батарея будет работать в режиме постоянного подзаряда в схеме с элементным коммутатором. Расчетная длительность аварийной нагрузки 0,5 ч. Номинальное напряжение на шинах установки 230 В. Расчетная температура электролита +25^оС.

Число основных элементов в батарее :

(65)

где n_о — число основных элементов в батарее;

U_ш - напряжение на шинах, В;

U_пз - напряжение на элементе в режиме подзаряда (2,15 В), В.

В режиме заряда при максимальном напряжении на элементе 2,7 В к шинам присоединяется элементов:

(66)

В режиме аварийного разряда при напряжении на элементе 1,75 В, а на шинах не ниже номинального (220 В) присоединяется n элементов:

(67)

К элементному коммутатору присоединяется n_к элементов:

n_к = n – n_min= 126 – 85 = 41. (68)

Типовой номер батареи N:

N , (69)

где I_ав– нагрузка установившегося получасового (часового) аварийного разряда, А;

К_зап – коэффициент запаса, К_зап = 1,05;

j – допустимая нагрузка аварийного разряда, приведенная к первому номеру аккумуляторов в зависимости от температуры электролита ( по рисунку 7.26 [1] принимается равной 25).

N

Выбранный аккумулятор СК-28 проверяется по току аварийного кратковременного разряда:

К_пер×N > I_ав,кр, (70)

где К_пер – коэффициент, учитывающий допустимую перегрузку, К_пер = 46;

46×28 = 1288 > 662

Окончательно принимается СК-28.

Проверяем отклонение напряжения при наибольшем толчковом токе :

(71)

По рисунку 7.27 [1] определяется напряжение на АКБ равным 90%. Если принять потерю напряжения в соединительном кабеле равной 5%, то напряжение на приводах будет 85%. По таблице допустимое отклонение напряжения на электромагнитах включения составляет 80 – 110 %, таким образом, принятые аккумуляторы обеспечивают необходимое напряжение.

Подзарядное устройство в нормальном режиме питает постоянно включенную нагрузку и подзаряжает батарею. Согласно ГОСТ 825 – 73 ток подзаряда I_пз должен быть 0,03×N, но, учитывая возможные продолжительные разряды, этот ток принимают равным 0,15×N, тогда:

I_пз > 0,15×N + I_п = 0,15×28 + 20 = 24,2 А, (72)

где I_п – ток постоянно включенной нагрузки.

Напряжение подзарядного устройства:

2,2×n_о = 2,2 × 107 = 235,4 В. (73)

Выбирается подзарядное устройство ВАЗП-380/260-40/80.

Подзаряд добавочных элементов:

I_пз = 0,05×N = 0,05×28 = 1,4 А. (74)

Напряжение:

U_пз = 2,2× (n – n₀) (75)

U_пз = 2,2 ×(126 - 107) = 41,8 В.

Выбирается автоматическое подзарядное устройство типа АРН-3, которое поставляется комплектно с панелью автоматического регулирования напряжения типа ПЭХ-9045-00А2.

Зарядное устройство:

I_з = 5N + I_п = 5 × 28 + 20 =160 А, (76)

U_з = 2,75×n = 2,75 × 126 = 346,5 В. (77)

Выбираем зарядный агрегат из генератора постоянного тока П-91: Р_ном = 48 кВт; U_ном = 270/360 В; I_ном = 1589 А и асинхронного двигателя типа А2-82-4: Р_ном = 55 кВт.

Заключение

В результате расчета, проведенного в данном курсовом проекте, спроектирована система электроснабжения потребителей собственных нужд КЭС 2x100 МВт, удовлетворяющая всем требованиям по надежности технической эксплуатации и безопасности. Так как потребители собственных нужд являются ответственными электроприемниками, в схеме предусмотрено резервное питание как на шинах 10 кВ, так и на шинах 0,4 кВ. Также для особо ответственных потребителей предусмотрен третий источник питания - аккумуляторная батарея.

Все оборудование, используемое в системе собственных нужд КЭС, производится серийно отечественными аппаратостроительными заводами и отвечает всем требованиям, предъявляемым к современным электрическим аппаратам.

Список использованных источников

1 Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. - 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. -648 с: ил.

2 Электротехнический справочник: В Зт. Т.З. В 2кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии. (Под общ. ред. профессоров МЭИ: И. Н. Орлова (гл. ред) и др.) 7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 880с: ил.

3 Околович М. Н. Проектирование электрических станций: Учебник для вузов. - М.: Энергоиздат, 1982. - 400 с, ил.

4 Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. Пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с: ил.

5 Основы современной энергетики: Курс лекций для менеджеров энергетических компаний. В двух частях (Под общей редакцией чл. - корр. РАН Е. В. Аметистова. - Часть 2 . Современная электроэнергетика (Под ред. профессоров А. П. Бармана и В. А. Строева. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 454 с, ил.

6 Правила устройства электроустановок. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. -928 с.

Скачать:KP-SSMOYa.doc

Категория: Курсовые / Электроэнергетика курсовые

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Привет студент

Наверх