Костылев Б.И., Добросотских А.С. Разработка электрической части электростанций

Подождите немного. Документ загружается.

секции собственных нужд;

87,0cos 



- коэффициент мощности

эквивалентного двигателя.

Периодическая составляющая тока короткого замыкания к моменту

времени



дпдп

еII







. (42)

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания к моменту

времени



aд

дпдa

еIi







. (43)

Ударный ток

удпуд

kIi 

, (44)

65,1

/01,0/01,0





aдд

eek

, (45)

где

сT

07,0

сT

ад

04,0

- постоянные времени затухания

периодической и апериодической составляющих.

Если известна только максимальная мощность собственных нужд

maxсн

, то мощность двигателей можно определить из

дсндном



cos95,0

max.



Значение апериодической составляющей тока короткого замыкания

в каждой ветви схем на рис.3.7. или рис.3.10 находится по формуле:

пa

еIi







, (46)

где

0п

- начальное значение периодической составляющей тока

короткого замыкания рассматриваемой ветви, кА;

- среднее

значение постоянной времени затухания апериодической составляющей

тока короткого замыкания ветви, с (табл.3.1.);



- расчетное время

отключения цепи выключателем, с.

Суммарное значение апериодической составляющей тока короткого

замыкания от всех источников





определяется путем сложения

составляющих по отдельным ветвям:

naaaa

iiii







...

. (47)

3.4.4. ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА ТОКОВ

КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Полученные в результате расчета параметры токов короткого

замыкания заносят в сводную таблицу (табл.3.2), существенно

облегчающую использование результатов расчета и позволяющую

обнаружить грубые ошибки в расчетах путем анализа полученных

значений.

Таблица 3.2

Точка к.з. Источник

0п

кА



кА



кА

К1 - РУВН Эквивалентный от всех источников

«системы»

сп

ус

сп

са



К2 – вывода

генератора

«генератор»

«система» - остальные источники

Суммарный в точке к.з.

гп

сп

уг

ус

гп



сп

га



са



К3 - РУСН Эквивалентный от всех источников

«системы»

сп

ус

сп

са



К3 – секция

ГРУ

«генератор»

«система» - остальные источники

Суммарный в точке к.з.

гп

сп

уг

ус

гп



сп

га



са



К4 – секция

собственных

нужд

«двигатель» - все двигатели

«система» - остальные источники

Суммарный в точке к.з.

дп

сп

уд

ус

дп



сп

да



са



4. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ

Все электрические аппараты и токоведущие части электрической

станции или подстанции должны надежно работать в условиях

нормальных режимов, а также обладать достаточной термической и

электродинамической стойкостью при возникновении самых тяжелых

коротких замыканий.

Основными параметрами оборудования, которые должны

соответствовать условиям длительного номинального режима, являются

номинальные напряжение и ток. Номинальное напряжение аппаратов,

шин, кабелей определяет уровень их изоляции, который должен

соответствовать напряжению установки. Номинальный ток

характеризует пригодность элементов для работы в нормальном режиме

по условию длительного нагрева.

По условию длительного нагрева аппараты и проводники должны

также удовлетворять требованиям форсированного режима, который

возникает:

1) для цепей генераторов – при работе их с номинальной

мощностью и напряжением, сниженным на 5 % относительно

номинального;

2) для сборных шин, аппаратов и шин в цепях секционных и

шиносоединительных выключателей – при максимально возможных

токах, возникающих при аварийном или ремонтном отключении одной

из цепей, работающих параллельно;

3) для цепей трансформаторов – при использовании их

перегрузочной способности (перегрузка до 40 % в зависимости от типа

трансформатора).

При проверке аппаратов и токоведущих частей РУ на термическую и

электродинамическую стойкость за расчетные токи принимают токи

трехфазного короткого замыкания.

Проверка аппаратов и токоведущих частей на термическую

стойкость сводится к определению наибольшей температуры нагрева их

токами короткого замыкания. В эту величину входит время действия

релейной защиты

, которая должна дать импульс выключателю на

отключение короткого замыкания, и полное время отключения этого

выключателя

взоткл

ttt 

Значения

приведены в технических характеристиках

выключателей (табл.4.4).

Примерная величина расчетного времени действия короткого

замыкания

откл

составляет:

для цепей РУВН (с учетом времени

действия основных защит)…………………………………… 0,16-0,2 с

для цепей РУ генераторного напряжения (с учетом

времени действия дифференциальной защиты

шин 6 – 10 кВ)……………………………………………………….0,3 с

для цепи выводов генераторов:

мощностью до 60 МВт (с учетом дифференциальной

защиты генератора или блока)……………………………………..0,3 с

мощностью 60 МВт и выше (с учетом времени

действия резервной защиты)…………………………………………4 с

для реактированной линии 6 – 10 кВ…...……………………1,2 – 2,2 с

Для проверки на термическую стойкость необходимо определить

величину

- теплового импульса короткого замыкания,

характеризующего количество тепла, выделяющегося в аппарате или

проводнике за время

откл

акпк

кк

BBdttiB

откл

)( 



, (48)

где

)(ti

- мгновенное значение тока короткого замыкания в момент

времени

;

пк

- тепловой импульс периодической составляющей

тока;

ак

- тепловой импульс апериодической составляющей тока.

Тепловой импульс может определяться в случае удаленного

короткого замыкания и короткого замыкания вблизи генераторов.

1. При удаленном коротком замыкании периодическая

составляющая тока является незатухающей, поэтому

)(

0 аотклпк

TtIB 

, (49)

где

0п

- начальное значение суммарного периодического тока от всех

источников, А;

- постоянная времени затухания апериодической

составляющей тока короткого замыкания, с (определяется по таблице

3.1).

2. При коротком замыкании вблизи генераторов и наличии системы

величины

пк

ак

определяются отдельно.

Суммарный тепловой импульс от периодических составляющих

токов генератора и системы определяются по формуле

отклпоггпспсппк

tBITIIIB )2(



, (50)

где

сп

гп

- начальное значение периодических составляющих тока

системы и генератора, А;

относительные токовый и тепловой

импульсы, определяемые по кривым рис.4.1 (по известному расчетному

времени действия короткого замыкания

откл

Р и с. 4.1. Кривые для определения относительного токового

и относительного теплового

импульсов

Тепловой импульс от апериодических составляющих токов

генератора и системы

гаса

гпсп

гагпсаспак

TITIB





, (51)

где

са

га

принимаются по данным табл.3.1.

Электродинамическая стойкость аппаратов, шин и шинных

конструкций определяется условиями их механической прочности при

воздействии на них электродинамических сил, возникающих при

коротком замыкании.

4.1. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Выключатели выбирают по номинальному напряжению

длительному номинальному току

ндл

, отключающей способности; их

проверяют на термическую и динамическую стойкость.

Для выбора выключателей должны быть известны следующие

исходные и расчетные данные:

уст

- напряжение электроустановки, кВ;

форсраб

- рабочий ток форсированного режима электроустановки, А;

0п

уд



- параметры тока короткого замыкания, подлежащего

отключению выключателем, кА (табл.3.2);

- тепловой импульс,

скА 

. Все данные заносят в табл. 4.1.

В распределительных устройствах напряжением 330 кВ и выше

рекомендуется устанавливать воздушные или элегазовые выключатели.

Если на станции кроме этих напряжений имеется и 220 кВ или 110 кВ,

то здесь также применяют те же выключатели.

При высшем напряжении на станции 220 кВ или 110 кВ в РУ

высокого напряжения устанавливали малообъемные масляные

выключатели или многообъемные, когда установка малообъемных

невозможна по токам короткого замыкания. В настоящее время они

сняты с производства и рекомендуются элегазовые выключатели.

В сетях генераторного напряжения 6 – 20 кВ преимущественно

применяются малообъемные масляные выключатели МГГ-10, МГ-10,

МГУ-20, ВГМ-20, воздушные ВВОА-15, ВВГ-20, ВВЭ-35, а также

элегазовые.

При выборе выключателей отходящих реактированных линий

следует ориентироваться на выключатели с током отключения



нотк

или

кА5,31

, маломасляные, воздушные, элегазовые, электромагнитные,

вакуумные.

Распределительные устройства системы собственных нужд 6 кВ

станций выполняют комплектными из ячеек КРУ с выключателями ВК-

10 или ВЭМ-6, а также с элегазовыми и вакуумными выключателями.

Технические характеристики различных выключателей приведены в

табл.4.4. В каталогах и справочной литературе указываются следующие

параметры выключателей:

- номинальное напряжение, кВ;

ндл

длительный номинальный ток, А;

спр

- действующее значение

периодической составляющей предельного сквозного тока, кА;

спр

амплитудное значение предельного сквозного тока, кА (если известен

только один из этих токов, то можно пользоваться соотношением

спрспр

54,2

);

нотк

- номинальный ток отключения (симметричный),

кА;



- номинальное содержание апериодической составляющей тока

отключения, отн. ед. (при отсутствии принимается равным 0,2);

- предельный ток термической стойкости [А] и допустимое время его

действия [с].

Выбор выключателей удобно производить по таблице, поэтому

каталожные данные также заносят в табл.4.1.

Условия 1 и 2 (табл.4.1) обеспечивают выбор выключателей по

напряжению установки и по длительному нагреву в форсированном

режиме. Условия 3 и 4 позволяют проверить выключатель на

электродинамическую стойкость, для обеспечения которой он должен

иметь достаточную величину предельного сквозного тока (действующее

значение) и

спр

(амплитудное значение). Отключающая способность

выключателя характеризуется номинальным симметричным током

отключения

нотк

и амплитудным значением полного отключаемого

тока короткого замыкания

)1(2

. ннотк





, т.е. учитываются

периодическая (симметричная) и апериодическая (асимметричная)

составляющие. Проверка выключателя на отключающую способность

производится по условиям 5 и 6.

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому

импульсу в соответствии с условием 7.

Таблица 4.1

Расчетные

величины

Каталожные данные

выключателя (тип)

Номер

условия

Условия выбора

уст

нуст

UU 

форсраб

ндл

ндлфорсраб



0п

спр

спрп



спр

спру





нотк

ноткп







aп

iI 2



)1(22

. нноклaп

IiI







ттк

tIB



4.2. ВЫБОР РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

Разъединители выбирают по длительному номинальному току и

номинальному напряжению, затем проверяют на термическую и

электродинамическую стойкость (табл.4.2).

Таблица 4.2

Расчетные

величины

Каталожные данные

разъединителя (тип)

Номер

условия

Условия выбора

уст

нуст

UU 

форсраб

ндл

ндлфорсраб



0п

спр

спрп



спр

спру



ттк

tIB



Расчетные величины для разъединителей те же, что и для

выключателей. Технические данные разъединителей приведены в

табл.4.5.

4.3. ВЫБОР РЕАКТОРОВ

Реакторы выбирают по номинальному напряжению

ном

номинальному току

ном

и индуктивному сопротивлению

, проверяют

на термическую и электродинамическую стойкость (табл.4.3).

Таблица 4.3

Расчетные

величины

Каталожные данные

реактора (тип)

Номер

условия

Условия выбора

уст

ном

нуст

UU 

форсраб

ндл

ндлфорсраб



расч

ррасч

xx 

U

- 4

%4% 

пу

kIi

2

дин

дину

ii 

тт

ттк

tIB 

ост

- 7

%70% 

ост

Технические характеристики реакторов приведены в табл.4.6 и 4.7.

По месту включения в схеме различают линейные и секционные

реакторы. В качестве линейного можно использовать простой

(одинарный, групповой) или сдвоенный реактор. Номинальный ток

линейного реактора должен быть больше тока форсированного режима

линий, подключенных к реактору. Индуктивное сопротивление

определяют из условия ограничения тока короткого в

распределительной сети до заданного уровня. В большинстве случаев

уровень ограничения тока короткого замыкания определятся по току

отключения

нотк

выключателя, устанавливаемого на отходящих

линиях. В качестве выключателя отходящих реактированных линий

обычно выбирают выключатели с током отключения

кАI

нотк



или

кА5,31

. С учетом этого индуктивное сопротивление реактора

нотк

ср

расч



, (52)

где

ср

- среднее напряжение ступени, на которой размещен реактор,

кВ.

Выбирают реактор с ближайшим стандартным значением

рассчитывают действительную величину периодической составляющей

тока короткого замыкания

, протекающего через реактор, и

проверяют реактор на термическую и электродинамическую стойкость.

Короткое замыкание за реактором можно считать удаленным, поэтому

составляющую

считают неизменной во времени.

При протекании тока в нормальном режиме в реакторе наблюдается

потеря напряжения:

100

sin3



ном

форсраб

рр



(53)

Индуктивное сопротивление линейного реактора

должно быть

таким, чтобы в форсированном режиме потеря напряжения на нем не

превышала 4%.

Линейные реакторы поддерживают остаточное напряжение на

шинах генераторного распределительного устройства при коротком

замыкании за реактором:

100



ном

пр

ост

. (54)

По условиям обеспечения самозапуска двигателей системы

собственных нужд станции и работы потребителей величина

остаточного напряжения должна быть не менее 70 % номинального.

При большом числе отходящих линий применяются групповые

реакторы, что уменьшает число реакторов и удешевляет РУ. Однако в

целях повышения надежности электроснабжения не следует

присоединять к групповому реактору более четырех линий.

Рекомендуется устанавливать также сдвоенные реакторы. К

среднему выводу сдвоенного реактора подключают источник питания, к

крайним – линии потребителей. При коротком замыкании на линии

сдвоенный реактор работает в одноцепном режиме, и выбор

индуктивного сопротивления ветви выполняют аналогично

приведенному выше. В рабочем режиме потеря напряжения в

сдвоенном реакторе

100

sin3)1(







ном

форсрабр

Ikx



(55)

где

- коэффициент связи обмоток реактора, принимаемый обычно 0,5.

Сдвоенный реактор позволяет принимать большее сопротивление

, при этом потеря напряжения будет в допустимых пределах.

Секционные реакторы выбирают по режиму наибольшего перетока

мощности между секциями, а их индуктивное сопротивление

принимают

%128% 

Таблица 4.4

Высоковольтные выключатели

Тип выключателя

Стойкость

Время

отключения

опсв

tt /

, с/с

Время

включе

ния, с

max.дин

кА

тт

tI /

кА/с

Выключатели внутренней установки

Маломасляные

ВК (ВКЭ)-10-20/630, 1000, 1250, 1600 52 20/4 0,07/0,035 0,075

ВК (ВКЭ)-10-31,5/630, 1000, 1250, 1600 80 31,5/4 0,07/0,035 0,075

МГГ-10-45/3200, 4000, 5000, 5600 120 45/4 0,15/0,15 0,4

МГГ-10-63/4000, 5000, 5600 170 63/4 0,12/0,15 0,4

МГГ-10-90/9000 300 90/4 0,12/0,2 0,4

МГ-10-105/5000 300 105/4 0,12/0,2 0,4

МГУ-20-90/6300, 9500 300 90/4 0,15/0,2 0,8

ВГМ-20-90/11200 320 105/4 0,15/0,2 0,8

Воздушные

ВВОА-15-140/12500 355 140/3 0,14/0,15 0,2

ВВГ-20-160/12500, 20000 410 160/4 0,12/0,14 0,1

ВВ-35-20/1250, 1600 52 20/4 0,05/0,08 0,28

ВВ-20-115/12000 300 115/3 0,14/0,15 0,2

Электромагнитные

ВЭМ-6-20/1000 52 20/5 0,05/0,07 0,075

ВЭМ-10-20/1000, 1250 52 20/4 0,05/0,07 0,075

ВЭ-10-20/1250, 1600, 2500, 3600 52 20/4 0,06/0,075 0,075

ВЭ-10-31,5/2500, 3600 80 31,5/4 0,06/0,075 0,075

ВЭ-10-40/1600, 2500, 3150 100 40/3 0,06/0,08 0,08

Вакуумные

BB/TEL-10-20/630, 1000, 1600 52 20/3 0,03/0,05 0,1

ВВТЭ-10-20/630, 1000 52 20/3 0,03/0,05 0,1

ВВЭ-10-20/630, 1000 52 20/3 0,05/0,075 0,1

ВВЭ-10-31,5/630, 1000, 1600, 2000 80 31/3 0,05/0,075 0,1

ВБТЭ-10-20/630, 1000, 1600 50 20/3 0,03/0,05 0,1

ВБКЭ-10-20/630, 1000, 1600 52 20/3 0,03/0,05 0,1

ВБКЭ-10-31,5/630, 1000, 1600 80 31,5/3 0,03/0,05 0,1

ВБУ-10-20/1000 52 20/3 0,05/0,07 0,1

ВБУ-10-31,5/1000 80 31,5/3 0,05/0,07 0,1

ВВПЭ-10-31,5/630, 1000, 1600 80 31,5/3 0,05/0,07 0,1

ВБУЭ-35-25/1600 64 25/3 0,055/0,07 0,1

Продолжение таблицы 4.4

Тип выключателя

Стойкость

Время

отключения

опсв

tt /

, с/с

Время

включе

ния, с

max.дин

кА

тт

tI /

кА/с

ВВЛ-35-31,5/1600, 2500 80 31,5/3 0,03/0,05 0,1

ВБУ-110-31,5/1000 80 31,5/2 0,1/0,12 0,4

Элегазовые

HGI 2-17,5-50/6300 138 50/3 0,032/0,056 0,056