Курсовая работа (т): Разработка электротехнических решений для ГАЭС, установленной мощностью 200 МВт

Рисунок 14 - Схема замещения

Поскольку основной целью проведения расчёта токов КЗ является выбор проводников и аппаратов по условиям термической и электродинамической стойкости, то за основной расчётный вид примем трёхфазное КЗ.

Сопротивление системы определяется исходя из заданного уровня тока КЗ в точке присоединения к сети. По данным ОАО «Янтарьэнерго» на шинах РУ-330 кВ ПС О-1 «Центральная» расчётное значение периодической составляющей тока трёхфазного КЗ составляет: .

Расчёт на разных ступенях напряжения удобно производить в базисных величинах.

Определение основных параметров схемы замещения.

Принимаемые базисные величины:б=100 МВА - мощностьб1=340 кВ Uб2=11 кВ Uб3=6,3 кВ - напряжения ступеней

Базисный ток ступени определяется по формуле:

 (24)

Расчёт по (24)

Сопротивление системы вычисляется исходя из заданной величины тока КЗ в точке присоединения к энергосистеме.

 (25)

Реактивное и активное сопротивления ЛЭП выдачи мощности:

 (26)

 (27)

где x0, r0 - удельные реактивное и активное сопротивления, Ом/м (табл. П10, /13/).

Сопротивление лучей схемы замещения двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой низшего напряжения:

, (28)

, (29)

где uкВ-Н - напряжение КЗ между обмоткой высшего напряжения и параллельно соединенными ветвями обмотки низшего напряжения;кН1-Н2 - напряжение КЗ между ветвями обмотки низшего напряжения (измеряется при разомкнутой обмотке высшего напряжения);ном - номинальная мощность трансформатора, МВА;ном - номинальное напряжение, кВ.

Расчёт сопротивлений Т1, Т2 по (26), (27):

;

Сопротивление двухобмоточного трансформатора:

 (30)

где uk - напряжение короткого замыкания, %;ном - номинальная мощность трансформатора, МВА

Сопротивление генератора в именованных еденицах:

 (31)

где Sном - номинальная мощность генератора (Р/cosφном);

хd’’ - сверхпереходное сопротивление генератора по продольной оси.

Для синхронных генераторов сверхпереходная ЭДС в предшествующем режиме определяется по формуле:

, (32)

В формуле (30) знак «+» относится к синхронным машинам, которые к моменту КЗ работали в режиме перевозбуждения, а знак «-» - к работавшим с недовозбуждением.

;

.

При преобразовании исходной схемы замещения замену двух источников ЭДС можно произвести по формуле:

, (33)

где Е1, Z1 и Е2, Z2 - ЭДС и полное сопротивление ветвей источников ЭДС.

Полное сопротивление элемента схемы определяется по формуле:

, (34)

где Ri, Xi - активное и реактивное сопротивления, рассчитанные по (25)…(31).

Сопротивление элемента эквивалентного двум параллельным ветвям схемы:

 (35)

Периодический ток КЗ от эквивалентного источника определяется по следующей формуле:

 (36)

Максимальный ударный ток КЗ:

, (37)

где - ударный коэффициент принимаемый по справочным данным.

Рисунок 15 - Эквивалентная схема замещения для точки К1

Расчёт эквивалентных сопротивлений и ЭДС конечной эквивалентной схемы замещения (рисунок 15) при последовательном упрощении исходной схемы и составляющих токов КЗ от источников «системы» и генераторов для точки К1 по (33)…(37):

;

;

;

;

;

;

(кА);

Аналогично рассчитывается ток КЗ в других точках КЗ. Результаты расчёта сведены в таблицу 1.

Таблица 1 - Расчётные значения токов КЗ

9 Выбор аппаратов и проводников главной электрической схемы

.1 Выбор коммутационных аппаратов

Коммутационные аппараты главной схемы должны быть способны включать и отключать соответствующие цепи в продолжительных и в кратковременных аварийных режимах, в том числе в режиме КЗ. Специфическим режимом является режим включения на КЗ. Во включенном положении коммутационные аппараты должны быть способны пропускать сквозной ток КЗ.

В соответствии с правилами /8/ и руководящим указаниям по выбору аппаратов и проводников /13/ выключатели выбираются по сформулированным условиям условиям - см. таблицу 2.

Таблица 2 - Условия выбора и проверки выключателей

Выбор и проверка выключателя РУ-330 кВ

С учётом условий эксплуатации к установке предварительно принимается выключатель колонковый элегазовый ВГГ-УЭТМ-330II*-40/3150 У1.

Проверка по уровню изоляции:

 - условию соответсвует.

Продолжительные режимы характеризуются токами, полученными в разд. 3.1.:

;

.

Проверка выключателя по кратковременному режиму КЗ.

Расчетной точкой КЗ для выбора генераторных выключателей является точка К3. Для нее из расчета токов КЗ имеем:

.

Проверим выключатель по включающей способности:

,.

Проверяем выключатель по отключающей способности:

.

Апериодическая составляющая тока КЗ в момент начала расхождения контактов:

 (38)

где τ - время начала расхождения контактов выключателя (по каталожным данным завода-изготовителя), с;а - постоянная времени затухания апериодической (табл. 45.5, /14 /)

Время начала расхождения контактов выключателя определяется суммой времён tсобст собственного времени выключателя и tотк времени отключения выключателя:

τ=tсобст+tоткл (39)

τ=tсобст+tоткл=0,025+0,05=0,075(с).

Номинальный ток отключения апериодической составляющей тока КЗ:

, (40)

где  - номинальное относительное содержание апериодиеской составляющей, %. .

Апериодическая составляющая тока КЗ по (38):

 - условие проверки выполняется.

Таким образом, выключатель удовлетворяет условиям проверки по включающей и отключающей способности.

Проверка на электродинамическую стойкость:

 - условия выполняются.

Проверка на термическую стойкость

Термический импульс (интеграл Джоуля) определим согласно указаниям /13/ и упрощённой методике /15/ при tотк=2,6с<4с (при отказе «своих» и действии резервных защит) по упрощённой формуле:

, (41)

где tотк - полное время отключения повреждения с учётом уставки времени срабатывания релейной защиты и времени срабатывания выключателя, с.

Расчёт по (41):

Условие термической стойкости аппарата:

 выполняется.

Выбор и проверка выключателей в цепи генератора и в РУСН-6 кВ аналогичны приведённым для РУ-330 кВ и, для сокращения объёма текстовой части, не приводится.

Разъединители выбираются по условиям, сформулированным в табл. 3.3.

Таблица 3 - Условия выбора и проверки разъединителей

Выбор и проверка разъединителя в цепи 330 кВ блочного трансформатора Т1-330/11 кВ.

Предварительно принимается разъединитель полупантографного типа РПГ-330/3150 УХЛ1.

Расчетной точкой КЗ для выбора разъединителя РУ-330 кВ является точка К1. Для нее из расчета токов КЗ имеем:

.

Проверка выбранного разъединителя по сформулированным условиям:

;

;

;

Расчёт подтверждает возможность применения данных разъединителей в РУ-330 кВ.

Выбор и проверка разъединителей в цепи генератора аналогичны приведённым для РУ-330 кВ и, для сокращения объёма текстовой части, не приводится.

.2 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

Выбор измерительных трансформаторов тока (ТТ) производится по следующим условиям:

- выбор по уровню изоляции,

- выбор по номинальному току,

- выбор по току в утяжеленном режиме,

 - проверка по динамической стойкости,

 - проверка по термической стойкости;

- соответствие класса точности требуемой точности измерений.

Также производится проверка по нагрузке вторичной цепи, по предельной допустимой 10% полной погрешности измерения, максимально допустимому вторичному напряжению (1000В).

Выбор измерительных трансформаторов напряжения (ТН) производится по следующим условиям:

 - выбор по первичному напряжению электроустановки

по схеме соединения обмоток;

классу точности;

- вторичной нагрузки.

Выбор и расчётная проверка трансформаторов тока в цепи 330 кВ трансформатора Т1-330/11 кВ.

Предварительно по расчётным условиям установки принимается трансформатора элегазовый ТОГФ-330-II*-0,2S/0,5/10Р/10Р-200-400-800/5 УХЛ1.

Номинальное напряжение ТТ должно соответствовать номинальному напряжению установки: Uн.ТТ=330= Uн.уст=330 (кВ)

Номинальный первичный ток должен быть возможно ближе к расчётному току присоединения.

Наибольший расчётный (утяжелённый) ток трансформатора:утж = 244А

Выбираем ТТ с шкалой переключаемых обмоток с номинальным первичным током 200-400-800А (принимаем ответвление I1.н= 400 А).

Для подключения токовых цепей измерительных приборов предусматривается две из восьми вторичных обмоток, обеспечивающая класс точности 0,2S (коммерческий учёт электроэнергии) и 0,5 (измерения тока и мощности), а для релейной защиты - обмотки класса точности 10Р.