Расчет электроснабжения предприятий

При устойчивом повреждении  на линии W1 отключается QS1, QS3 и действием АВР на стороне 10 кВ включается секционный выключатель QB1, обеспечивая питание потребителей от Т2. Если линия выводится в ремонт, то действиями дежурного персонала подстанции или оперативной выездной бригады отключается линейный разъединитель QS1, включается разъединитель перемычки и трансформатор Т1 ставится под нагрузку включением выключателя со стороны НН (Q1) с последующим включением секционного выключателя. В этой схеме возможно питание Т1 от линии W2 при ремонте линии W1 (или питание Т2 от линии W1).

б) На стороне  низкого напряжения выбирается схема  с одной системой сборных шин, секционированной выключателем. Схема сохраняет все достоинства схем с одиночной системой шин: операции с разъединителями, необходимы только при выводе присоединения в целях обеспечения безопасного производства работ. Вследствие однотипности и простоты операций с разъединителями аварийность из-за неправильных действий ними дежурного персонала мала.

Схема позволяет использовать комплексные распределительные  устройства (КРУ), что снижает стоимость  монтажа, позволяет широко применять  механизацию и уменьшить сложность  сооружения электроустановки. Кроме  того, схема позволяет при аварии на сборных шинах отключать только один источник, а вторая секция и  все присоединения к ней остаются в работе. Высокую надежность можно  подтвердить на примере ЦРП, ЦРП  присоединена к шинам двумя линиями  ЛЗ, Л4. При повреждении одной линии (КЗ в точке К-2) отключается выключатель Q4 и автоматически включается QB2, восстанавливается питание первой секции ЦРП по линии Л4. При КЗ на шинах в точке К-1 отключается выключатель Q1 и питание происходит от второй шины, при этом включаются секционные выключатели на ЦРП. При отключении одного источника нагрузку принимает, оставшийся источник питания.  

Использование 100% резерва  по сети позволяет избежать недостатков  этой схемы.

Рисунок 2.1. Схема  ГПП

2. Выбор и проверка трансформаторов

Для ГПП 110/10 кВ зная S_max и S_cp согласно ГОСТ 14209-97 производится проверка трансформаторов. Выбирается предварительно два трансформатора мощностью 10000 кВА. Из имеющихся трансформаторов наилучшие показатели имеет ТМН - 10000/110, у которого S_H = 10000 кВА, U_BH= 115 кВ, Uhh= Ю кВ. из [5] табл.3.6.

Проверка на перегрузочную  способность в аварийном режиме учитывая, что в летний период нагрузка уменьшается на 25%, проверку

ведем для зимнего периода: по ГОСТ 14209-97. в соответствии с этим допустимые аварийные перегрузки могут достигать коэффициента

                                                     (2.1)

 

По условиям проверки данный трансформатор по передаваемой мощности не проходит, следовательно выбираем из [5] табл.3.6. трансформатор ТДН - 16000/110, у которого S_H = 16000 кВА, U_BH = 115 кВ, U_HН = 11 кВ. При отключенном одном трансформаторе предприятия могут работать в нормальном режиме, а так же данная ГПП может иметь возможность расширения числа потребителей т.к. мощность трансформатора выбрана с запасом даже в утяжеленном режиме. Данные трансформатора сведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Тип трансформатора		ВН,кВ	НН,кВ	Рх, кВт	Рк, кВт
ТДН-16000/110	16	115	11	18	85	10,5	0,7

 

3. Выбор сечения питающей линии

Сечение питающей линии выбирается по экономической плотности тока , проверяется на длительно допустимый ток и на стойкость к термическому действию токов КЗ в начале линии, кроме того сечение линии должно удовлетворять условиям механической прочности, включая нагрузку от гололеда, и проходить по условию коронного разряда.

Рабочий максимальный ток

                                                  (2.2)

 

Ток утяжеленного режима, при  выходе из строя одного трансформатора

                                              (2.3)

 

Приняв значение экономической  плотности тока из [6] табл.5.12, для алюминиевых проводов с учетом часов максимума определяется сечение провода, по формуле (2.4) из [5] (5.27).

                                                     (2.4)

Ближайшее табличное  значение провода АС для В Л ПО кВ составляет 50 мм² (провод АС-50/8) из [5] табл. 7.35.

 

Минимальное сечение по термической стойкости тока короткого замыкания, в начале линии определяется по формуле (2.5) из [3] (3.3).

                                                  (2.5)

где - установившееся значение тока короткого замыкания, в начале линии на шинах 110 кВ питающего узла.

 - приведенное время действия короткого замыкания, включающее в себя:

- собственное время срабатывания высоковольтного выключателя, включая время гашения дуги;

- время действия релейной защиты с возможным включением АВР;

 - апериодическая составляющая, связанная с неравномерностью изменения тока в начальный момент КЗ;

С - температурный коэффициент, учитывающий ограничение допустимой температуры нагрева провода.

Величина установившегося  тока КЗ на шинах питающего узла определяется по формуле (2.6)

                                                 (2.6) 

где - номинальное напряжение, равное 110 кВ;

 - мощность КЗ системы, равное 1500 кВА;

 

 

 

За стандартное термически стойкое сечение принимается  ближайшее меньшее сечение к  расчетной величине S. Такое решение обусловлено ошибкой в сторону завышения, заложенной в методе расчета.

Следовательно, сечение питающей линии провода АС-50/8 допустимо  и удовлетворяет условию термической  стойкости к действию КЗ в начале линии, а так как сечение провода  линии выбраны по экономической  плотности тока обуславливают и  минимальные потери в нем на корону, то провод АС-50/8 удовлетворяет всем требованиям.

4. Расчет токов короткого замыкания

Расчет производится упрощенным методом.

Рисунок 2.2. Эквивалентная  схема замещения

 

Рассматривается короткое замыкание  для точек КЗ в открытом распределительном устройстве 110 кВ и на шинах среднего напряжения ГПП 10 кВ.

Рассчитываются  параметры эквивалентной схемы: Сопротивление системы в установившемся режиме КЗ:

                                             (2.7)

 

Значение системы  в сверхпереходном режиме:

                                           (2.8)

где из [1] - сверхпереходный коэффициент.

 

Сопротивление питающей линии  определяется по значению удельного  сопротивления и длине линии:

                                                (2.9)

где L = 30 км, Худ = 0,5 Ом/км [5] табл.7.38.

 = 300,5 = 15 Ом

Сопротивление силового трансформатора определяется по (2.10)

                                              (2.10)

где - напряжение короткого замыкания;

- напряжение  высокой стороны;

- номинальная мощность трансформатора.

Из [5] табл.3.6.

 

Значение тока КЗ в РУ 110 кВ определяется по формулам (2.11) и (2.12):

                                               (2.11)

                                                 (2.12)

 

где:

 

 

Полученные значения токов КЗ:

 

 

Мгновенное значение ударного тока короткого замыкания определяется по формуле (2.13) из [3] (6.4).

                                               (2.13)

где = 1,05 [3] - значение ударного коэффициента на шинах ОРУ

Значение тока КЗ на шинах  среднего напряжения ГПП 10 кВ определяется по формулам (2.14) и (2.15):

                                                    (2.14)

                                                     (2.15)

где:

 

 

Полученные значения токов КЗ:

 

 

Мгновенное значение ударного тока короткого замыкания определяется по формуле (2.16) из [3] (6.4).

                                          (2.16) 

где = 1,6 [3] - значение ударного коэффициента на шинах среднего напряжения ГПП 10 кВ.

5. Выбор оборудования ГПП

Электрические аппараты, изоляторы  и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трех основных режимах: в длительном режиме, в режиме перегрузки (с повышенной нагрузкой, которая для некоторых аппаратов  достигает значения до 1,4 номинальной) и в режиме короткого замыкания. Режим несимметричной работы в данном разделе не рассматривается.

В длительном режиме надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих  устройств обеспечивается правильным выбором их по номинальному напряжению и номинальному току.

В режиме перегрузки надежная работа аппаратов и других устройств  электрических установок обеспечивается ограничением величины и длительности повышения напряжения или тока в  таких пределах, при которых еще  гарантируется нормальная работа электрических  установок за счет запаса прочности.

В режиме короткого замыкания  надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих элементов обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств по условиям термической  и электродинамической устойчивости.

Для выключателей, предохранителей  и выключателей нагрузки добавляется  условие выбора их по отключающей  способности.

При выборе аппаратов и  параметров токоведущих устройств, следует обязательно учитывать род установки (в помещении или на открытом воздухе), температуру окружающей среды, влажность и загрязненность ее, и  

высоту установки над  уровнем моря. При составлении схемы для расчета токов КЗ для каждого аппарата выбирают такой режим, при котором он находится в наиболее тяжелых, но реальных условиях работы. Не учитывают только такие режимы, которые не предусмотрены для продолжительной эксплуатации. В качестве примера можно привести режим кратковременного совместного включения рабочего и резервного трансформаторов.

Расчетную точку  КЗ принимают такую, в которой  через аппарат при КЗ проходит наибольший ток. Исключения из этого общего положения отмечены для каждого аппарата при рассмотрении методики выбора и проверки его.

Выбранные аппараты и другие устройства установок должны отвечать требованиям технико-экономической  целесообразности.

Из выше изложенного производим выбор всех аппаратов:

1. по напряжению;
2. по нагреву при длительных токах;
3. проверка на электродинамическую стойкость;
4. по форме исполнения (для наружной или внутренней установки).

Выбор оборудования показан  в табл. 2.2 и 2.3.

 

Выбор выключателей, отделителей  и короткозамыкателей.

Таблица 2.2

Условие выбора	Расчетные данные сети	Каталожные данные
			Выключатель ВВЭ-110Б- 16/16000	Отделитель ОД(3)-110М/630У1	Коротко- замыкатель КЗ-110У1-У1
Uchom Uh	Uchom =110кВ	Uн = 110кВ	Uh= 110kB	Uh = 110кВ
Ip.max Iн	Ip.max =100,6 А	Ih =630А	-	-
Ih. Ih.p	Ih =50,28 А	-	= 630 А	-
I"	I" = 3,57 кА	=16 кА	= 31,5 кА	= 32 кА
iуд	iуд = 5,3 кА	= 67 кА	= 80 кА	= 12,5 кА
	=3,23 кА	=16 кА	-	-

 

Выбор разъединителей.

Таблица 2.3

Условие выбора	Расчетные данные	Каталожные
			РЛНДЗ2-110/1000У1 РЛНДЗ2а-110/1000У1
Uchom UH	Uchom =110кВ	Uh=110 kB
Ih.	Ih. =50,28 А	=1000 А
iуд	iуд = 5,3 кА	= 60 кА

 

6. Релейная защита

 

Основным назначением  релейной защиты является выявление  места возникновения места КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной  неповрежденной части электрической  установки или сети.