1.6 Расчет защит и проверка электрических аппаратов для ЦРП-10 кВ
В дипломном проекте затрагивается автоматизация проектируемой ЦРП-10 кВ. В здании ЦРП предусматривается размещение распределительного устройства 10 кВ (РУ-10кВ) из ячеек типа MCset. Произведем проверку электрооборудования, которое необходимого установить в ячейках и произведем выбор уставок срабатывания защит. Для этого необходимо произвести расчет токов короткого замыкания. Для проверки кабелей и аппаратов ток к.з. следует находить максимальный, для этого сначала нужно определить максимальный режим работы сети электроснабжения. Для проверки чувствительности защит необходимо определить минимальны токи к.з.
Краткое описание системы электроснабжения КС-10
Главная схема внутреннего электроснабжения состоит из понизительной подстанции (ПС) 110/35/10 кВ и подстанций 10/0,4 кВ связанных электрической сетью. Понизительной подстанции 110/35/10 кВ находится на балансе АЭК «Комиэнерго», а граница обслуживания установлена на разъединителях между понижающими трансформаторами 110/10 и ЗРУ-10 кВ.
На промплощадке КС «Ухтинская» находится электростанция собственных нужд (ЭСН). В состав ЭСН входит комплекс сооружений, подстанций связи с энергосистемой, ЗРУ-10 кВ, КТП собственных нужд, блоки турбогенераторов, система постоянного оперативного тока.
ЗРУ-10кВ и ЦРП-10 кВ укомплектованы вакуумными выключателями серии LF1 и устройствами цифровой релейной защиты Sepam 2000, установленные в шкафах MCset.
Подстанции КТП-10/0,4 кВ предназначены для питания собственных нужд объектных электроприемников и вспомогательных электроустановок. Для особо ответственных электроустановок КТП-10/0,4 кВ выполняют с тремя источниками питания, два от трансформаторов, работающих в режиме неявного резерва, и один – от аварийного дизель-генератора. Эти подстанции оборудованы местными устройствами защиты и автоматики.
Щит постоянного тока (ЩПТ) состоит из набора распределительных панелей оперативного тока, аккумуляторной батареи, зарядных агрегатов, устройств защиты, автоматики и сигнализации.
Источником оперативного тока для питания цепей защиты, автоматики, управления и приводов выключателей являются аккумуляторные батареи =220В, оснащенные устройствами подзаряда от сети переменного тока 0,4 кВ. В некоторых случаях для защиты и автоматики применяется переменный и выпрямленный оперативный ток, получаемый от комбинированных устройств питания от трансформаторов тока, напряжения и других источников.
По территории КС кабельные сети прокладываются в траншее на глубине 1 м. В местах пересечения с подземными инженерными коммуникациями и автопроездами кабели прокладываются в асбоцементных трубах. Существующие кабели в местах пересечения с проектируемыми кабелями защищаются стальными кожухами из труб Ж80 мм.
Для повышения надежности электроснабжения все схемы внутреннего электроснабжения делятся на две независимые подсистемы, взаиморезервируемые на разных ступенях напряжения с помощью устройств АВР. Ответственные электродвигатели и электроприемники, имеющие технологическое резервирование, подключаются к разным подсистемам и также снабжаются технологическими АВР. Ответственные электроприемники, не имеющие технологического резервирования, имеют два ввода питания от разных подсистем и также снабжены устройствами АВР. Для повышения надежности системы электроснабжения предусматривается параллельная работа ЭСН с сетью.
Характеристики ЦРП-10 кВ
ЦРП-10 кВ представляет собой сборку из шкафов следующего назначения:
ввод от энергосистемы - 2 шкафа;
ввод от ЦРП-10 кВ КС “Ухтинская” - 2 шкафа;
секционный выключатель;
секционный разъединитель;
шинный трансформатор напряжения - 2 шкафа;
отходящие линии к КТП 10/0,4 кВ и ВЛ-10 кВ (38 шкафов)
Ячейка MCset представляет собой КРУ в металлическом корпусе, предназначенное для внутренней установки. Устройство MCset объединяет в себе множество технических решений, реализованных на основе испытанных технологий: КРУ с высокими эксплуатационными характеристиками, цифровую защиту, системы контроля и управления, корпуса, устойчивые к воздействию внутренней дуги.
В ЦРП-10 кВ предусматривается установка ячеек MCset c блоками Sepam 2000. Блоки терминалов Sepam 2000 осуществляют защиту, контроль и управление соединений между подстанциями (вводы или отходящие линии, кабели, линии), а также связей между сборными шинами, осуществляют измерения, защиту, управление и контроль, необходимых для их нормальной эксплуатации.
Преимущества ячеек MCset:
Надежность – разработка, изготовление и испытание серии MCset проводились в соответствии со стандартом качества ISO 9000.
Простота
устройство снабжено общедоступным пользовательским интерфейсом;
ошибочные действия оператора предотвращаются системой встроенных блокировок и навесных замков;
блоки защиты типа Sepam обеспечивают доступ к информации без применения дополнительных устройств; техническое обслуживание сводится к простой текущей проверке работоспособности, смазке и чистке аппаратов с периодичностью 5 - 10 лет.
Безопасность
все операции с оборудованием, включая доступ в отсек кабельной сборки и отсек сборных шин, осуществляются с передней панели;
вкатывание и выкатывание возможно только при закрытой дверце;
на передних панелях ячеек расположены стационарные указатели напряжения;
заземляющий разъединитель обладает стойкостью к включению на короткое замыкание;
для всех операций на MCset используется одна рукоятка с анти-рефлексным устройством;
все ячейки обладают стойкостью к воздействию внутренней дуги.
Включение ячеек MCset в АСУ ЭС позволит решать задачи оптимизации системы электроснабжения. Это означает поиск путей для снижения прямых и косвенных эксплуатационных расходов и для обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии. Для достижения этой цели ячейки MCset предоставляют необходимую информацию о работе ЦРП-10 кВ.
Определение максимального режима работы сети электроснабжения
Так как планируется строительство электростанции собственных нужд на КС «Ухтинская» на базе газотурбогенераторов ГТГ-1800 с трехфазными синхронными генераторами с выходным напряжением 10,5 кВ, то можно предложить следующий режим работы сети представленный на рисунке 1.6. ЭСН будет основным источником питания как для потребителей на КС «Ухтинская», так и потребителей КС-10, то есть два основных ввода на ЦРП-10 кВ будет от ЗРУ-10 кВ расположенного в здании ЭСН. В качестве третьего ввода будет использоваться один ввод от энергосистемы, который будет работать в параллель с ЭСН, второй ввод от энергосистемы отключен, и будет использоваться в качестве резервного. Таким образом, необходимо определить количество постоянно работающих генераторов на ЭСН, при этом примем, что генераторы будут брать на себя всю нагрузку, располагающуюся на территории двух КС. Известно, что в среднем за год КС-10 потребляет , тогда расчетная мощность потребителей составит
, | (1.2) |
где – потребляемая электроэнергия, за год;
– число часов в году.
кВт.
Мощность, потребляемая электроустановками КС «Ухтинская» , составляет . Таим образом, полная мощность, которую должны обеспечить генераторы ЭСН, составит
, | (1.3) |
кВт.
При работе генераторов с сетью с нулевым перетоком мощности возможны следующие варианты (номинальная мощность 1-го турбогенератора ):
3 турбогенератора в работе, тогда каждый работает с загрузкой 1122,5 кВт, при аварии (выходе одного генератора из строя) будет работать два генератора с загрузкой 1683,8 кВт, генераторы близки к перегрузке.
4 турбогенератора в работе, тогда каждый работает с загрузкой 841,9 кВт, при аварии (выходе одного генератора из строя) будет работать три генератора с загрузкой 1122,5 кВт (на 62%).
Таким образом, для обеспечения нормальной надежной работы системы необходимо, чтобы в работе постоянно находилось 4 турбогенератора.
Расчет токов короткого замыкания
Рассчитаем ток трехфазного короткого замыкания на шинах ЦРП-10 кВ. Для этого составим схему замещения прямой последовательности (рисунок 1.7). Определим сопротивления элементов входящих в схему замещения.
Сопротивление турбогенератора ГСБ-18000-10,5-1500УХЛ2
, | (1.4) |
Ом.
, | (1.5) |
кВ.
Сопротивление системы, определим, зная ток трех фазного к.з. на шинах ЗРУ-10 кВ ПС-110/35/10
, | (1.6) |
Ом.
Активное и реактивное сопротивление кабельной линии ААБ2 (3х185) от ЗРУ-10 кВ на ПС-110/35/10 до ЦРП-10 кВ
, . | (1.7) |
Ом,
Ом.
Активное и реактивное сопротивление воздушной линии АС-150 (3х150) от ЗРУ-10 кВ на электростанции собственных нужд до ЦРП-10 кВ
, . | (1.8) |
Ом,
Ом.
Активное и реактивное сопротивление трансформаторов расположенных в КТП-10/0,4 кВ
, . | (1.9) |
Трансформатор с номинальной мощностью 1000 кВА (Т1, Т3, Т6, Т11)
Ом,
Ом.
Трансформатор с номинальной мощностью 630 кВА (Т2, Т5, Т8, Т9)
Ом,
.
Трансформатор с номинальной мощностью 400 кВА (Т4, Т7, Т10, Т12, Т13)
Ом,
Ом.
Для определения токов к.з. в максимальном режиме определим эквивалентные сопротивления и ЭДС. Значения эквивалентных сопротивлений и соответствующих токов 3-х фазного к.з. представлены в таблице 1.9. Ток 3-х фазного к.з. определяется по формуле
, | (1.10) |
где – эквивалентное ЭДС, кВ;
– эквивалентное сопротивление до точки к.з., Ом.
Таблица 1.9 – Расчет токов к.з. в максимальном режиме
Точка к.з. | Эквивалентное сопротивление | |
1 | 1,34 | 4,701 |
2 | 7,59 | 0,830 |
3 | 11,07 | 0,570 |
4 | 7,50 | 0,841 |
5 | 13,77 | 0,458 |
6 | 10,97 | 0,575 |
7 | 7,47 | 0,844 |
8 | 13,92 | 0,453 |
9 | 11,02 | 0,572 |
10 | 11,03 | 0,572 |
11 | 13,87 | 0,455 |
12 | 7,61 | 0,829 |
13 | 13,77 | 0,458 |
14 | 13,88 | 0,454 |
Определим ток 3-х и 2-х фазного короткого замыкания в минимальном режиме работы энергосистемы. В минимальном режиме работает два генератора, соответствующие эквивалентные сопротивления приведены в таблице 1.10.
Ток 2-х фазного к.з. определится по формуле
, | (1.11) |
Таблица 1.10 – Расчет токов к.з. в минимальном режиме и токов замыкания на землю
Точка к.з. | Эквивалентное сопротивление | |||
1 | 3,43 | 1,836 | 1,590 | 0,21 |
2 | 9,68 | 0,651 | 0,564 | 1,46 |
3 | 13,16 | 0,479 | 0,415 | 1,06 |
4 | 9,59 | 0,657 | 0,569 | 0,88 |
5 | 15,86 | 0,398 | 0,344 | 0,44 |
6 | 13,06 | 0,483 | 0,418 | 0,47 |
7 | 9,56 | 0,660 | 0,571 | 0,68 |
8 | 16,01 | 0,394 | 0,341 | 1,25 |
9 | 13,11 | 0,481 | 0,417 | 0,78 |
10 | 13,12 | 0,481 | 0,416 | 0,83 |
11 | 15,96 | 0,395 | 0,342 | 0,99 |
12 | 9,70 | 0,650 | 0,563 | 1,56 |
13 | 15,86 | 0,398 | 0,344 | 0,43 |
14 | 15,97 | 0,395 | 0,342 | 1,04 |
Определим токи замыкания на землю по формуле
, | (1.12) |
где - емкость 1 км фазы сети относительно земли, Ом/км.
– длина кабеля от трансформатора 110/35/10 на понизительной подстанции до конца защищаемого кабеля, км.
Значения токов замыкания на землю представлены в таблице 1.10.
Проверка электрических аппаратов установленных в ячейках ЦРП-10 кВ
Вводные и отходящие ячейки тип AD1 укомплектованы выключателями LF1 со следующими данными:
– номинальное рабочее напряжение, кВ;
– номинальный ток отключения, кА;
– ток термической стойкости, кА;
– допустимое время действия тока термической стойкости, с;
– динамической стойкости, кА;
– время отключения, с.
Проверка выключателя по электродинамической стойкости
, | (1.13) |
,
.
Проверка выключателя по термической стойкости
, | (1.14) |
где – тепловой импульс от тока,
– предельный сквозной ток, кА;
– время срабатывания защиты, с.
,
.
Следовательно.
Проверка выключателя по отключающей способности
, | (1.15) |
где – периодическая составляющая тока к.з., А;
– апериодическая составляющая тока к.з., А;
– постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з., с;
,
.
Следовательно, условие по отключающей способности выполнено.
Проверим разъединителя установленного в шкафу секционного разъединителя типа GL1.
Проверка разъединителя по электродинамической стойкости
.
Проверка разъединителя по термической стойкости
.
Выбор защит КТП-10/0,4
Произведем выбор уставок защит для оной из цеховых КТП (ТП-1). В реле Sepam 2000 используются следующие защиты: максимальная токовая защита и токовая отсечка с действием на отключение, защита от перегрузки и защита от замыканий на землю с действием на сигнал.
Токовая отсечка
Ток срабатывания токовой отсечки выбираем по условию отстройки от максимального тока 3-х фазного к.з. за трансформатором 1000 кВА [3]
, | (1.16) |
где – коэффициент надежности;
– максимальный ток 3-х фазного к.з. за трансформатором 1000 кВА.
А.
Чувствительность к току двухфазного к.з. в месте установки защиты в минимальном режиме работы электросети
, | (1.17) |
.
Максимальная токовая защита
Ток срабатывания МТЗ выбираем по условию отстройки от тока самозапуска
, | (1.18) |
где – коэффициент самозапуска;
– коэффициент возврата реле;
– номинальный ток трансформатора, А.
А.
Время срабатывания МТЗ выбираем по условию согласования с отсечкой секционного выключателя 0,4 кВ КТП
, | (1.19) |
с.
Защита от перегрузки
Ток срабатывания защиты
, | (1.20) |
А.
Время срабатывания защиты принимаем 10с.
Защита от замыканий на землю
, | (1.21) |
где – коэффициент учитывающий бросок емкостного тока.
А.
... деятельности предприятия, в частности финансового контроля организации; Системный администратор – внедрение ИС в информационную структуру организации, настройка возможностей взаимодействия с другими программными продуктами, в частности, контроль правильности функционирования системы; Главный бухгалтер – использование ИС, контроль правильности и своевременность наполнения ИС, формирование форм ...
... период 1995-2005 годов одно из последних мест, уступая в целом только традиционно проблемной угольной отрасли в среднем за период. Из этого, по крайней мере, не следует, что модель вертикальной интеграции обеспечивает сбалансированное развитие всех сегментов нефтяного бизнеса, составляющих производственно-технологическую цепочку ВИНК. Вместе с тем, в затратах на единицу продукции в нефтедобыче в ...
... =60в батареи. Станция оснащена рельсовыми цепями ~ I с частотой 25Гц, с путевым реле ДСШ-13А, а также стрелочными электроприводами типа СП-6М. 3.2 Расстановка блоков по плану станции. Тип блоков их устройство и назначение. Блоки при БМРЦ расстанавливаются на стилизованном однониточном плане станции, на котором указано: нумерация и специализация приемо-отправочных путей; нумерация стрелок, ...
... фонда оплаты труда, но последовательность работы по организации заработной платы, как правило, одинакова для всех предприятий. Разработка новых методов Последовательность работы по организации заработной платы на предприятии. Система плавающих окладов. В этой системе каждый раз в конце месяца при окончании работы и расчете ...
0 комментариев