Материал: Выбор главной схемы ГЭС

Далее вычисляют отдельные элементы схемы. Обычно задаются единицей базисной трехфазной мощности Uб в мегавольт - амперах, которая остается на всех ступенях напряжения трансформации, и базисным междуфазным напряжением на какой-либо одной ступени напряжения Uб в киловольтах.

Определим на схеме замещения точки короткого замыкания. Как видно их будет четыре. Для каждой точки КЗ находим сверхпереходной ток.

Принимаем базисное напряжение Sб =1000 МВА ;

и на первой ступени (генераторное напряжение) Uб = Uб1=10,5 кВ;

базисный ток на первой ступени

Вторая ступень:

Третья ступень:

Определяем относительные базисные сопротивления:

-         генератора

- Базисное сопротивление первого трансформатора:

Базисное сопротивление второго трансформатора:

-         Сверхпереходная базисная ЭДС:

. Первая точка короткого замыкания находится возле генератора (рис.1). базисное сопротивление генератора равно сумме сопротивлений на этом участке цепи:

Рис.1.-схема первого расчета КЗ

Относительный начальный сверхпереходной ток при КЗ, приведенный к базисным условиям определяем по формуле:

Определяем сверхпереходной ток КЗ в именованных единицах:

. Допустим, вторая точка короткого замыкания находится также возле генератора (рис.2), но на нее влияет остальная цепь с пятью генераторами. По этой цепи будут протекать два базисных тока Iб1 и Iб2 , поэтому для двух этих токов рассчитаем свои базисные сопротивления и сверхпереходные токи, сложив их получим один сверхпереходной ток протекающий в этой цепи.

Рис.2.-Схема расчета второй точки КЗ

Рассчитаем сопротивление трансформатора между обмотками высшего - низшего и низшего - низшего напряжения соответственно:

Сумма базисных сопротивлений на втором участке цепи равна:

Определяем сверхпереходной ток КЗ в именованных единицах:

Сумма базисных сопротивлений на первом участке цепи равна:

Определяем сверхпереходной ток КЗ в именованных единицах:

Сумма сверхпереходных токов: . Третья точка находится перед понижающим трехобмоточным трансформатором (рис.3).

Рис.3.- Схема расчета третей точки КЗ.

Сумма базисных сопротивлений на участке цепи равна:

Определяем сверхпереходной ток КЗ в именованных единицах:

. Четвертая точка находится после трёхобмоточного трансформатора (рис.4.).

Рис.4.-Схема расчета четвертой точки КЗ.

Сумма базисных сопротивлений на участке цепи равна:

. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

. Выбор выключателей

Выключатели являются основным коммутационным аппаратом и служат для отключения и включения цепей в различных режимах работы. Наиболее ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее КЗ.

При выборе выключателей необходимо учитывать основные требования, предъявляемые к ним. Выключатели должны надежно отключать любые токи: нормального режима и КЗ, а также малые индуктивные и емкостные токи без появления при этом опасных коммутационных перенапряжений. Для сохранения устойчивой работы системы отключение КЗ должно производиться как можно быстрее; выключатель должен быть приспособлен для быстродействующего АПВ. Конструкция выключателя должна быть простой, удобной для эксплуатации и транспортировки, выключатель должен обладать высокой ремонтопригодностью, взрыво- и пожаробезопасностью.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные многообъемные, масляные малообъемные, воздушные, электромагнитные, элегазовые, автогазовые, вакуумные. К особой группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима.

По способу установки различают выключатели для внутренней и наружной установки, а также для КРУ. Основные параметры выключателей имеются в справочной литературе.

В РУ генераторного напряжения станций находят применение масляные малообъемные выключатели при токах отключения до 100 кА. В цепях мощных блоков устанавливают воздушные выключатели. В РУ СН 6-10 кВ станций, потребительских подстанций находят применение - малогабаритные масляные малообъемные выключатели и более мощные электромагнитные выключатели.

В сетях напряжением свыше 110 кВ могут быть установлены масляные малообъемные, масляные многообъемные и воздушные выключатели. Чем выше напряжение, тем больше сказываются преимущества воздушных выключателей, и в установках напряжением 330 кВ и выше применяются только воздушные выключатели. Перспективным является применение элегазовых выключателей и элегазовых РУ на все напряжения.

1.       Выбор генераторного выключателя.

Параметры выключателя ВМП-10К-1500/350 - :

) Номинальное напряжение Uном=10 кВ, т.к. Uном генератора =10,5 кВ;

) Номинальный ток Iном =1500 А по рабочему току:

) Номинальный ток отключения Iоткл =20 кА,- наибольший ток КЗ (действующее значение периодической составляющей), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему, при заданных условиях восстановления напряжения и заданном цикле операций. Цикл операций зависит от того, предназначены ли выключатели для АПВ. Выключатели без АПВ должны выдерживать цикл О - 180 с - ВО-180 с - ВО. Выключатели, предназначенные для однократного и двукратного АПВ, имеют циклы О -tб - -ВО-15 мин - О - tб - ВО; О - tб - ВО- 180 с-ВО. Здесь О - операция отключения; ВО - операция включения и немедленного отключения; tб =0,5- время бестоковой паузы при АПВ, с.

)Номинальное процентное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения в соответствии с ГОСТ 687-78

Эту величину определяют по кривой βном=f(τ) (рис. 8-1) для момента времени τ. Время τ от начала КЗ до расхождения контактов выключателя определяют по выражению:

где t3 min - минимальное время действия релейной защиты, принимается равным 0,01 с; tс.в =0,12 с, - собственное время отключения выключателя по каталогу.

По графику βном приблизительно равно 9%;

)Время действия выключателя:

собственное время отключения tС.В =0,12 с- промежуток времени от подачи команды на отключение до расхождения контактов выключателя;

время отключения tО.В =0.14 c - промежуток времени от подачи команды на отключение до погасания дуги во всех фазах;время включения выключателя tВ.В =0.3 с - промежуток времени от подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.

2.       Выбор выключателя на 110 кВ.

Параметры выключателя МКП-110-630-20:

) Номинальное напряжение Uном=110 кВ, т.к. Uном трансформатора =110 кВ;

) Номинальный ток Iном =630 А по рабочему току:

) Номинальный ток отключения Iоткл =20 кА;б =0,8- время бестоковой паузы при АПВ, с

)Номинальное процентное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения в соответствии с ГОСТ 687-78

Эту величину определяют по кривой βном=f(τ) (рис. 8-1) для момента времени τ. Время τ от начала КЗ до расхождения контактов выключателя определяют по выражению:

где t3 min - минимальное время действия релейной защиты, принимается равным 0,01 с; tс.в =0,04 с, - собственное время отключения выключателя по каталогу.

По графику βном приблизительно равно 30%;

)Время действия выключателя:

собственное время отключения tС.В =0,04 с- промежуток времени от подачи команды на отключение до расхождения контактов выключателя;

время отключения tО.В =0,5 c - промежуток времени от подачи команды на отключение до погасания дуги во всех фазах;

время включения выключателя tВ.В =0,5 с - промежуток времени от подачи команды на включение до возникновения тока в цепи

3.       Выбор выключателя на 35 кВ.

Параметры выключателя ВМ-35:

) Номинальное напряжение Uном=35 кВ, т.к. Uном трансформатора2 =38,5 кВ;

) Номинальный ток Iном =600 А по рабочему току:

) Номинальный ток отключения Iоткл =6,6 кА;б =0,25 - время бестоковой паузы при АПВ, с

)Номинальное процентное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения в соответствии с ГОСТ 687-78

Эту величину определяют по кривой βном=f(τ) (рис. 8-1) для момента времени τ. Время τ от начала КЗ до расхождения контактов выключателя определяют по выражению:

где t3 min - минимальное время действия релейной защиты, принимается равным 0,01 с; tс.в =0,06 с, - собственное время отключения выключателя по каталогу.

По графику βном приблизительно равно 20%;

)Время действия выключателя:

собственное время отключения tС.В =0,06 с- промежуток времени от подачи команды на отключение до расхождения контактов выключателя;

время отключения tО.В =0,12 c - промежуток времени от подачи команды на отключение до погасания дуги во всех фазах;

время включения выключателя tВ.В =0,3 с - промежуток времени от подачи команды на включение до возникновения тока в цепи. Выбор разъединителей.

Разъединители (ГОСТ 689-79) - это электрические аппараты, предназначенные для создания видимого разрыва в цепях при выводе оборудования в ремонт, а также для снятия напряжения с обесточенных частей (элементов) электроустановки. Разъединители не имеют дугогасительных устройств, поэтому их коммутационная способность невелика. Разъединителями, как правило, запрещается отключать цепи под током, а также включать цепи под нагрузку. При ошибочном отключении нагруженной цепи разъединителем на его контактах возникает открытая дуга, которая под действием электродинамических сил и ветра растягивается и может привести к междуфазным КЗ или КЗ на землю. Для исключения подобных случаев выполняются специальные блокировки, запрещающие отключение и включение цепи разъединителем при включенном выключателе той же цепи. Разъединителями нельзя отключать и включать цепи, по которым проходит ток или в которых он появляется после включения цепи. В схемах, где разъединители должны выполнять также функции оперативных аппаратов, включение и отключение цепей разъединителями допускается, если каждый разъединитель надежно шунтирован параллельной цепью, обладающей незначительным сопротивлением, например цепью шиносоединительного выключателя своей секции.

Разъединителями разрешается производить включение и отключение трансформаторов напряжения, заземлять и разземлять нейтрали силовых трансформаторов при отсутствии в сети замыкания на землю, отключать и включать зарядный ток шин и электрооборудования (кроме батарей конденсаторов). Трехполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже допускается отключение и включение нагрузочного тока до 15 А. В отдельных случаях, строго оговоренных в директивных материалах Минэнерго СССР, разъединителями (и отделителями) разрешается отключение ненагруженных трансформаторов небольшой мощности и зарядного тока электрических линий небольшой длины.

Отключение и включение разъединителями намагничивающего тока трансформаторов 110-220 кВ производится при заземленной нейтрали.

По конструкции различают: рубящие, поворотные, качающиеся, катящиеся и пантографические разъединители.

Высокие требования предъявляются к их эксплуатационной надежности. Это объясняется многочисленностью этих аппаратов в каждой установке высокого напряжения и важным местом, занимаемым ими в электрической схеме станций и подстанций. По меньшей мере две трети всех разъединителей подключены к сборным шинам и к воздушным и кабельным линиям, отходящим от подстанции. Поэтому надежность работы всей установки прямо зависит от надежности работы разъединителей.

Главными причинами ненадежной работы разъединителей являются недостаточная динамическая и термическая стойкость, непригодность разъединителей внутренней установки для работы на открытом воздухе, а также для отключения цепей, находящихся под нагрузкой.

В табл.2 представлены разъединители выбранные для этого курсового проекта.

Табл.2. Выбранные разъединители

. Измерительные трансформаторы тока

Измерительные трансформаторы тока (ИТТ) применяются в цепях переменного тока электроустановок при высоких напряжениях и больших токах, кода непосредственное включение контрольно-измерительных приборов, реле и приборов автоматики в первичные цепи технически невозможно, нерационально или недопустимо по условиям безопасности. Измерительные трансформаторы состоят из магнитопровода, собранного из листовой или ленточной стали, и двух обмоток на нем, первичной и вторичной, с соответствующей изоляцией и несущими или опорными конструкциями в зависимости от вида установки.