|
, |
(1.6) |
где - продолжительность ремонта трансформатора, ч.
Продолжительность максимальных потерь, ч, определяется по формуле
|
. |
(1.7) |
Продолжительность использования максимальной нагрузки , ч, определяется по графикам перетоков мощности через трансформатор по формуле
|
, |
(1.8) |
где - мощность i-ой ступени графика, кВт;
- время i-ой ступени графика, ч.
Потери электроэнергии в автотрансформаторе , кВт·ч, определяются по формуле
|
. |
(1.9) |
Потери электроэнергии в несколько параллельно работающих трансформаторах , кВт·ч, определяются по формуле
|
. |
(1.10) |
1.5.1 Определение потерь электроэнергии в трансформаторах для первого варианта структурной схемы станции
Продолжительность работы блочных трансформаторов определяется по формуле:
ч.
Потери электроэнергии в блочных трансформаторах Т1-2 определяются по формуле:
кВт·ч.
Суммарные потери электроэнергии в трансформаторах для первого варианта структурной схемы станции равны:
кВт·ч.
1.5.2 Определение потерь электроэнергии в трансформаторах для второго варианта структурной схемы станции
Потери электроэнергии в блочных трансформаторах Т1 определяются по формуле:
кВт·ч.
Суммарные потери электроэнергии в трансформаторах для второго варианта структурной схемы станции равны:
кВт·ч.
Стоимость потерь электроэнергии определяется:
тыс. руб.,
тыс. руб.
Дисконтированные издержки ДИ,тыс. руб., определяются по формуле:
|
, |
(1.11) |
Дисконтированные издержки определяются по формуле:
тыс. руб.,
тыс. руб.
Исходя из критерия минимума дисконтированных издержек, для дальнейшего рассмотрения принимается второй вариант структурной схемы станции.
1.6 Выбор и обоснование схем РУ всех напряжений
Выбор схемы РУ выполняется по ряду критериев, основными из которых являются: напряжение, количество присоединений, надежность схемы РУ при транзите электроэнергии и электроснабжении потребителей.
Для РУ 220кВ с большим числом присоединений (РУ 220 кВ - 4 присоединения) применяется схема две системы сборных шин с обходной. Как правило, обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений. Такое распределение присоединений увеличивает надёжность схемы, так как при КЗ на шинах отключается шиносоединительный выключатель и только половина присоединений. Если повреждение на шинах устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин. Перерыв электроснабжения половины присоединений определяется длительностью оперативных переключений.
В качестве схемы СН 6 кВ применяется одна секционированная система сборных шин. Достоинствами схемы являются простота, наглядность, экономичность, достаточно высокая надежность, при КЗ на присоединении отключается только одна секция, а не вся система сборных шин. Однако схема обладает и рядом недостатков. При повреждении и последующем ремонте одной секции ответственные потребители, нормально питающиеся с обеих секций, остаются без резерва, а потребители, нерезервированные по сети, отключаются на все время ремонта.
Схема электрических соединений станции представлена на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 - Схема электрических соединений станции
2. Расчет токов КЗ
2.1 Расчет параметров схемы замещения станции
Рисунок 2.1 - Расчетная схема станции
Для проектируемой станции составляется схема замещения, представленная на рисунке 2.2. На расчетной схеме намечаются расчетные точки КЗ - так, чтобы аппараты и проводники попадали в наиболее тяжелые условия работы, нагрузки РУ СН и НН не учитываются.
Рисунок 2.2 - Схема замещения станции
Расчёт параметров схемы замещения станции производится в относительных единицах.
В качестве базисных условий принимаются:
· базисная мощность
Базисные токи ступеней , кА, находятся по формуле:
|
(2.2) |
кА.
Сопротивление генераторов , о.е., определяется по формуле:
|
(2.3) |
где - индуктивное сверхпереходное сопротивление, о.е;
ЭДС генераторов , о.е., определяется по формуле:
|
(2.4) |
Сопротивление линии связи , о.е., определяется по формуле:
|
(2.5) |
где - длина линии, км;
- удельное реактивное сопротивление линии, принимается равным 0,4 Ом/км;
- количество линий связи с системой;
.
.
.
Реактивное сопротивление системы , о.е., определяется по формуле:
|
, |
(2.6) |
где - реактивное сопротивление системы, отнесенное к мощности системы, о.е.;
- номинальная полная мощность системы МВ.А;
.
.
ЭДС системы , о.е., определяется по формуле:
|
, |
(2.7) |
.
Реактивное сопротивление трансформаторов , о.е., определяется по формуле:
|
, |
(2.8) |
где - напряжение короткого замыкания, %;
.
2.2 Расчёт токов КЗ, определение ударных токов, периодических и апериодических составляющих токов КЗ
Расчет токов короткого замыкания производится в точках К1, К2, которые соответствуют шинам РУ 220 кВ и на вводах G1,2.
Таблица 2.2 - Результаты расчетов токов трехфазного КЗ
|
Точка КЗ |
, кВ |
, кА |
Источник |
, кА |
, кА |
, с |
, кА |
, кА |
, кА2.с |
||
|
К1 |
220 |
2,51 |
С |
4,14 |
1,72 |
10,07 |
0,06 |
4,14 |
0,57 |
3,26 |
|
|
К2 |
13,8 |
41,84 |
Г1 |
51,85 |
1,935 |
141,87 |
0,1 |
40,44 |
35,22 |
1744,4 |
|
|
С |
30,06 |
1,85 |
78,64 |
30,06 |
6,8 |
||||||
|
? |
81,91 |
- |
220,51 |
70,5 |
42,02 |
||||||
|
К3 |
6,3 |
91,6 |
С |
9,87 |
1,85 |
25,83 |
0,09 |
9,87 |
2,64 |
46,8 |
|
|
Д |
3,81 |
1,65 |
8,9 |
1,4 |
0,94 |
||||||
|
? |
13,68 |
- |
34,73 |
11,27 |
3,58 |
3. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей
3.1 Определение расчетных условий для выбора аппаратов и проводников по продолжительным режимам работы
Продолжительный режим работы электротехнического устройства - это режим, продолжающийся не менее, чем необходимо для достижения установившейся температуры его частей при неизменной температуре охлаждающей среды.
Расчетными токами продолжительного режима является: - наибольший ток нормального режима; - наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима.
Наибольший ток нормального режима генератора , кА, определяется по формуле:
|
, |
(3.1) |
.
Наибольший ток послеаварийного или ремонтного режима , кА, определяется из условия работы генератора при снижении напряжения на 5% и соответственно увеличением тока в цепи генератора на 5 %:
|
(3.2) |
.
Токи нормального режима в обмотках блочного трансформатора , кА, определяются номинальным током генератора в нормальном режиме:
;
.
Токи утяжелённого режима для блочных трансформаторов , кА, определяются током утяжеленного режима блочного генератора, а для автотрансформаторов связи - , кА, допустимой перегрузкой в послеаварийном режиме при выходе из строя одного из автотрансформаторов по формуле:
|
, |
(3.4) |
Выполняется расчет для блочных трансформаторов Т1,2:
;
.
Токи ЛЭП , кА, определяются максимальной мощностью нагрузки по формуле:
|
(3.5) |
где - число линий, отходящих от РУ;
Результаты расчетов токов по продолжительным режимам работы представлены в таблицах 3.1.
Таблица 3.1 - Значения токов для продолжительных режимов для трансформаторов и ЛЭП
|
Тип оборудования |
||||
|
кВ |
кА |
кА |
||
|
Генераторы G1,2 |
13,8 |
4,92 |
5,2 |
|
|
Блочные трансформаторы Т1 |
220 |
0,391 |
0,414 |
|
|
ЛЭП |
220 |
0,5 |
1,0 |
|
|
Сборные шины |
220 |
0,5 |
1,0 |
|
|
13,8 |
4,92 |
5,2 |
3.2 Выбор выключателей и разъединителей
При выборе выключателей необходимо учесть 12 различных параметров, но, так как заводами-изготовителями гарантируется определенная зависимость параметров, то допустимо производить выбор выключателей по важнейшим параметрам. Все условия выбора приводятся в таблицах. На напряжение 220 кВ выбирается выключатель ВГT-220II-40/2500У1 и разъединитель РНДЗ.1-220/2000У1 и проверяются. Результаты проверки приводятся в таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Выбор выключателей и разъединителей на напряжение 220 кВ
|
Расчетные данные |
Условия выбора |
Каталожные данные |
||
|
ВГT-220II-40/2500У1 |
РНДЗ.1-220/2000У1 |
|||
|
Uуст=220 кВ |
Uуст?Uном |
Uном=220 кВ |
Uном=220 кВ |
|
|
Iнорм=500 А |
Iнорм?Iном |
Iном=2500 А |
Iном=2000 А |
|
|
Imax=1000 А |
Imax?Iном |
Iном=2500 А |
Iном=2000 А |
|
|
Iпф=4,14 кА |
Iпф?Iоткл.ном |
Iоткл.ном=40 кА |
||
|
iаф=0,57 кА |
iaф?ia.ном iа.ном=v2внIоткл.ном |
iа.ном=v20,3540=19,8 кА |
||
|
Iп0=4,14 кА |
Iп0?Iдин |
Iдин=40 кА |
||
|
iу=10,07 кА |
iу?iдин |
iдин=102 кА |
iдин=100 кА |
|
|
Bк=3,26 кАс2 |
Bк?I2термtтерм |
Bк=4022=3200 кАс2 |
Bк=4023=4800 кАс2 |
На напряжение 13,8 кВ выбирается выключатель ВГГ-13,8-110/8000 и разъединитель РВПЗ.1-15/8000У3 и проверяются. Результаты проверки приводятся в таблице 3.5.
Таблица 3.5 - Выбор выключателей выключателей и разъединителей на напряжение 6 кВ
|
Расчетные данные |
Условия выбора |
Каталожные данные |
||
|
ВГГ-13,8-110/8000 |
РВПЗ.1-15/8000У3 |
|||
|
Uуст=13,8 кВ |
Uуст?Uном |
Uном=13,8 кВ |
Uном=13,8 кВ |
|
|
Imax=5200 А |
Imax?Iном |
Iном=8000 А |
Iном=8000 А |
|
|
Iпф=40,44 кА |
Iпф?Iоткл.ном |
Iоткл.ном=110 кА |
||
|
iаф=35,22 кА |
iaф?ia.ном iа.ном=v2внIоткл.ном |
iа.ном=v20,45110=70 кА |
||
|
Iп0=51,85кА |
Iп0?Iдин |
Iдин=110 кА |
||
|
iу=141,87 кА |
iу?iдин |
iдин=355 кА |
iдин=300 кА |
|
|
Bк=1744,4 кАс2 |
Bк?I2термtтерм |
Bк=14023=58800 кАс2 |
Bк=18024=129600 кАс2 |
3.3 Выбор шин, токопроводов, кабелей
3.3.1 Выбор гибких шин и ошиновки на напряжение 220 кВ
Сечение сборных шин принимается по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равной току наиболее мощного присоединения:
А,
А.
По /1/ принимается провод 2хАС-400/51, мм2, мм, А. Фазы расположены горизонтально с расстоянием между фазами 400 см.
Проверка шин на схлестывание не производится, так как кА < 20 кА.
Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.
Проверка по условиям коронирования необходима для гибких проводников при напряжении 35 кВ и выше.
Начальная критическая напряженность , кВ/см, определяется по формуле: