Курсовая работа: Проектирование электрической части электростанции

Отказы выключателей РУ в нормальном и ремонтном режимах не должны приводить к одновременной потере двух транзитных параллельных линий, если при этом нарушается устойчивость параллельной работы энергосистемы;

При отказе выключателей в нормальном режиме РУ не должно отключаться более одного блока, а в ремонтном - не более двух блоков, при этом не должны возникать перегрузки линий и нарушения устойчивости.

Рисунок 4.2 - электрическая схема РУ повышенного напряжения

Достоинства схемы:

? гибкость схемы, возможность отключения для ремонта любого элемента без отключения других присоединений,

? достаточно высокая надежность схемы.

Недостатки схемы:

? большое количество разъединителей, изоляторов, токоведущих материалов;

? использование разъединителей в качестве оперативных аппаратов;

? большое количество операций с разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями допускает возможность ошибочного отключения тока нагрузки разъединителями;

? вероятность аварий из-за ошибок обслуживающего персонала больше, чем в схемах с одной системой шин.

5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

5.1 Расчетная схема и схема замещения

Под расчетной схемой понимают упрощенную однолинейную схему с указанием всех элементов и параметров, которые повлияют на ток КЗ.

В соответствии с расчетной схемой составляется эквивалентная электрическая схема замещения прямой последовательности.

Схемой замещения называют электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчетной схеме, но в которой все магнитные (трансформаторные) связи заменены электрическими.

Рисунок 5.1 - Расчётная схема а) - неблочной части ТЭЦ, б) - блочной части ТЭЦ

5.2 Приведение сопротивлений элементов схемы к базисным величинам

В каталогах и паспортах оборудования всегда приводятся номинальные параметры машин и аппаратов, определенных по отношению к их номинальной мощности и напряжению. В большинстве случаев расчетная схема содержит несколько ступеней напряжения, поэтому, чтобы вести расчеты с помощью эквивалентной схемы замещения, все сопротивления схемы приводят к одним и тем же базовым условиям. Существует два метода расчета сопротивлений схемы замещения: в относительных единицах или в именованных.

Для расчета сопротивлений в относительных единицах необходимо задаться базовыми условиями:

Базовой мощностью - ;

Базовым напряжением - .

За базовую мощность принимают любую величину. Чтобы порядок относительных величин сопротивлений при расчете был удобен, чаще всего принимают . За базовое напряжение удобно принять среднее напряжение ступени , где рассчитывают КЗ.

Таким образом, для каждой точки КЗ будут свои значения напряжения и тока.

Для определения сопротивлений всех элементов схемы замещения применяем следующие формулы:

Для синхронных генераторов и синхронных компенсаторов:

где, - номинальная мощность генератора, МВ•А.

о.е

о.е

Для реакторов:

о.е

о.е

Для двухобмоточных трансформаторов:

,

где - напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

- номинальная полная мощность трансформатора, МВ•А.

Для двухобмоточных трансформаторов неблочной схемы ТЭЦ:

о.е

Для двухобмоточных трансформаторов блочной схемы ТЭЦ:

о.е

Для системы:

Сопротивление системы задается суммарной мощностью системы и приведенным к ней результирующим сопротивлением до точки, к которой присоединяется проектируемая установка:

где:

о.е

После того, как все сопротивления определены, схема замещения преобразуется к простейшему виду.

Если исходная схема симметрична относительно некоторой точки, то при определении эквивалентного сопротивления этого участка соединяют точки, имеющие одинаковый потенциал, и исключают из схемы те элементы, которые при КЗ оказываются обесточенными. Если имеется несколько однотипных генераторов, одинаково расположенных относительно места КЗ, то их объединяют в один эквивалентный источник.

В результате преобразований схема приводится к одному из видов, удобных для расчета токов КЗ с учетом индивидуальных изменений токов в отдельных лучах.

Преобразование идет от источников питания к месту короткого замыкания так, чтобы между источником и точкой КЗ осталось одно сопротивление. При этом используются все известные способы преобразования (последовательное и параллельное сложение элементов схемы, преобразование треугольника сопротивлений в звезду и наоборот и т.д.).

5.3 Схемы связи источников с точкой кз

1. Производят расчет относительно точки короткого замыкания К1:

Рисунок 5.2 - а) схема замещения; б), в) преобразование схемы замещения

Определение начального значения периодической составляющей тока КЗ. Так как точка КЗ расположена на шинах РУ, то необходимо учитывать токи двух ветвей: ветви с результирующими ЭДС генераторов и ветви с ЭДС энергосистемы.

Ток ветви генераторов G1 - G4:

Ток ветви энергосистемы:

Найдем ударный ток:

где - ударный коэффициент, связанный со сборными шинами, где рассматривается КЗ,

5.4 Расчет апериодической составляющей тока КЗ

В качестве расчетного принимаем случай, когда начальное значение апериодической составляющей тока КЗ равно по абсолютному значению амплитуде периодической составляющей тока в момент КЗ

Ток КЗ в производный момент времени переходного процесса находится по типовым кривым для момента расхождения контактов выключателя ф.

где - время действия релейной защиты, можно принять 0,01с;

- собственное время отключения выключателя, это время 0,035 с.

Номинальный ток генераторов:

Находим по графику типовых кривых для определения периодической составляющей тока КЗ (Рис.5.3) отношение,

K = 0,74

Рисунок 5.3 - Типовые кривые для определения периодической составляющей тока КЗ

Величина асимметричного тока в момент размыкания контактов:

где Та - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. Для системы, связанной со сборными шинами, где рассматривается КЗ Та = 0,02

Находим суммарные значения токов:

= 5,6661 + 3,560 = 9,2261 кА

= 1,1413 + 0,5306 = 1,6719 кА

Максимальное значение асимметричного тока:

Определим процент апериодичности тока:

5.5 Определение параметров тока КЗ для точки К2

Рисунок 5.4 - схема замещения, преобразование схемы замещения

= 0,0538 + 0,141 = 0,1948 о.е.

трансформатор проектирование электростанция

Определение начального значения периодической составляющей тока КЗ

Так как точка КЗ расположена на шинах РУ, то необходимо учитывать токи двух ветвей: ветви с результирующими ЭДС генераторов и ветви с ЭДС энергосистемы.

Ток ветви генераторов G1 - G4:

Ток ветви энергосистемы:

Найдем ударный ток:

где - ударный коэффициент, связанный со сборными шинами, где рассматривается КЗ,

5.6 Расчет апериодической составляющей тока КЗ

В качестве расчетного принимаем случай, когда начальное значение апериодической составляющей тока КЗ равно по абсолютному значению амп

Ток КЗ в производный момент времени переходного процесса находится по типовым кривым для момента расхождения контактов выключателя ф.

где - время действия релейной защиты, можно принять 0,01с;

- собственное время отключения выключателя, для выключателей 35кВ, это время 0,035 с.

Номинальный ток генераторов:

Находим по графику типовых кривых для определения периодической составляющей тока КЗ (Рис.5.3) отношение,

К = 0,74

Величина асимметричного тока в момент размыкания контактов:

где Та - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. Для системы, связанной со сборными шинами, где рассматривается КЗ Та = 0,02

Находим суммарные значения токов:

Максимальное значение асимметричного тока:

Определим процент апериодичности тока:

6. ВЫБОР КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ

6.1 Выбор выключателей

Проверка выключателей выполняется по следующим условиям:

По напряжению:

По длительному току:

По отключающей способности:

На электродинамическую стойкость:

где, - предельный сквозной ток (ток электродинамической стойкости).

Данные по выбору выключателей занесены в таблицы 3 и 4.

Таблица 3 - Выбор выключателя в ОРУ 110 кВ [3]

Таблица 4 - Выбор выключателя в ГРУ, блоке генератор-трансформатор 10 кВ

6.2 Выбор разъединителей

Проверка разъединителей выполняется по следующим условиям:

По напряжению:

По длительному току:

Данные по выбору выключателей занесены в таблицы 5 и 6.

Таблица 5 - Выбор разъединителей в ОРУ 110 кВ [2]

Таблица 6 - Выбор разъединителей в ГРУ, блоке генератор-трансформатор 10 кВ

6.3 Выбор жёстких шин

1. По допустимому току:

2,67 кА ? 2,3 кА

где, Iдоп - допустимый ток на шинах выбранного сечения с учётом поправки при расположении шин плашмя или температуре наружного воздуха, отличной от принятой х0ном = 25?С.

Тогда:

где, хдоп - допустимая температура неизолированных проводов и окрашенных шин (хдоп = 70?С);

Iдоп.ном - допустимый ток при температуре наружного воздуха х0ном = 25?С;

х0 - действительная температура наружного воздуха.

2. На термическую стойкость:

695 мм2 ? 295 мм2

где, qmin - минимальное сечение по термической стойкости, мм2;

q - выбранное сечение, мм2;

хк - температура шин при нагреве током КЗ, ?С;

хк.доп - допустимая температура нагрева шин;

Выбирают алюминиевые шины коробчатого сечения, окрашенные:

2(75Ч35Ч5,5) сечением 695 мм2.

Таблица 7 - Жёсткие шины ГРУ и цепи генератор-ГРУ

6.4 Выбор гибкого токопровода блока генератор-трансформатор

Выбирают сечение по экономической плотности тока:

Выбирают три несущих провода АС-700/86, считают сечение алюминиевых проводов:

Выбирают количество алюминиевых проводов:

Принимают токопровод 3ЧАС-700/86+10ЧА-600.

Пучок гибких неизолированных проводов имеет большую поверхность охлаждения, поэтому проверка на термическую стойкость не производится.

6.5 Выбор и проверка опорных изоляторов

1. По напряжению:

20 кВ ? 10 кВ;

2. По допустимой нагрузке:

25 кН ? 14,512 кН;

где, Fрасч - сила, действующая на изолятор;

Fдоп - допустимая нагрузка на головку изолятора;