Выбор распределительных устройств высокого напряжения ГПП и конструкций трансформаторной подстанции

2.9 Выбор распределительных устройств высокого напряжения ГПП и конструкций трансформаторной подстанции

Строительные конструкции подстанции принимаем из унифицированных железобетонных элементов. Конкретно из этих элементов выполняем фундаменты под силовые трансформаторы, с укладкой их на балластовую подушку и фундамент под комплектное распределительное устройство на стороне низкого напряжения. Ограждение подстанции предусматриваем сетчатое, высотой 1,8м, сетка крепится к железобетонным столбам. Питание подстанции осуществляется по двухцепной линии подключенной от ОРУ 35кВ подстанции "Нефтяная". Линия выполнена проводом марки АС-50.

На ОРУ подстанции "Шершнёвская", на каждой линии установливаем шины высокого напряжения( ошиновку выполнить алюминиевым проводом А-50) шины между линейными MB и трансформаторами, а так же подсоединение секционного масляного выключателя выполняем алюминиевыми трубами диаметром 60мм. На каждой секции шин устанавливаем линейные масляные выключатели, шины секционируются между собой масляным выключателем. Для защиты от перенапряжений на шинах устанавливаем разрядники типа РВС и трансформаторы типа 2НОМ-35. К секциям шин подключаются силовые трансформаторы через масляные выключатели, которые, путем гибкой ошиновки, подсоединяются к шинным вводам комплектного распределительного устройства (КРУ) на 6,3кВ и оборудуются двадцатью пятью шкафами выкатного типа марки К-59. Вывод осуществляется как через шинные, так и через кабельные вывода. Каждый шкаф оборудован АПВ однократного действия с моторно-пружинным приводом. Секции шин 6кВ (1 и 2) секционируются между собой масляным выключателем. К каждой секции шин подключаются измерительные трансформаторы напряжения типа НТМИ 6,3 и вентильные разрядники типа РВ0-6, а также трансформаторы собственных нужд типа ТМ-25/6.

Схема основных электрических соединений подстанции представлена на графическом листе 4.

Выбор и проверка высоковольтных электрических аппаратов, устанавливаемых на стороне 35кВ подстанции "Шершнёвская" проводится по условиям длительного режима работы и по условиям протекания токов к.з.

Первоначально, на стороне 35кВ подстанции, намечаем установку разъединителей типа РЛНД2-35/630.

Номинальное напряжение сети, в которой устанавливается разъединитель:

 где

, данное условие выполняется.

Максимальный рабочий ток цепи, в которой устанавливается разъединитель:

Iраб.мах.=Iном., А, где

Iном - длительный номинальный ток разъединителя.

Рассчитываем Iраб.мах., из наиболее неблагоприятного режима эксплуатации. Для цепей трансформаторов с учетом допустимой 1,5 кратной перегрузки:

Iраб.мах.=1,5 Iтр.ном., где

Iтр.ном. номинальный рабочий ток трансформатора

I раб.мах. = 1,5*104=156(A);

I раб.мах.=156(А)<I ном.=630 (А), данное условие выполняется.

Ударный ток в цепи, где устанавливается разъединитель:

где

 - номинальный ток электродинамической стойкости разъединителя

данное условие выполняется.

Тепловой импульс тока к.з., характеризующий количество теплоты, выделяющейся в аппарате за время к.з.:

,

где

Iпр.m - предельный ток термической стойкости, который данный аппарат может выдержать без повреждения в течении предельного времени термической стойкости tm

Вк = Iк*tпр,

где

tпр.=0,2(с) приведенное время короткого замыкания.

Вк =0,92 * 0,2 = 0,17<20 * 4 = 1600 , данное условие выполняется.

Согласно расчетам, данный тип разъединителя проходит по своим параметрам, поэтому все разъединители РУ ВН, линейные, секционные, трансформаторные. Выбираем тип РЛНД2-35/630, всего 8 штук. Технические данные приведены в табл. 2.4.

Выбор масляного выключателя РУ ВН.

Намечаем выключатель типа С-35М-630-10. Номинальное напряжение цепи, в которой стоит выключатель - 35кВ.

Uном.с = Uном.в; кВ

Uном.с = 5(кВ)=Uном.в =35(кВ), данное условие выполняется.

Максимальный рабочий ток в цепи, в которой установлен выключатель:

Iраб.мах.<Iном.в; (А)

Iраб.мах.=156(А)<Iном.в=630(А), условие выполняется.

Проверяем выключатель на электродинамическую стойкость:

i уiпр.с ; кА,

iуд=2,1(кА)<iпр.с=10(кА), выключатель удовлетворяет данному условию.

Проверяем выключатель по условию термической устойчивости:

Iк * tпрIт.у.tmу; кА, где

t пр.=0,2(с) приведенное время длительности короткого замыкания;

tmу=4(c)-предельное время термической стойкости;

Iт.у.-предельный ток термической стойкости ;

0.92*0,2=0.17(А)<10*4=400(кА), то есть по условию термической стойкости данный выключатель подходит. Проверяем выключатель по отключающей способности:

Iо.рас.Iо.ном.; кА, где

Iо.рас.=Iк=0.92(кА) - расчетный ток отключения;

Io.ном.=10(кА) - номинальный ток отключения.

0.92<10, то есть по отключающей способности выключатель подходит.

На основании расчетов окончательно выбираем для РУ ВН масляные выключатели типа С-35М-630-10, всего 3 штуки. Технические данные приведены в табл. 2.5.

Для ОРУ подстанции выбираем разрядники типа РВС-35. Технические данные разрядников приведены в табл. 2,6.

На стороне низкого напряжения подстанции "Шершнёвская" выбираем к установке комплектное распределительное устройство внутренней установки типа К-59, оборудованного выключателями ВБКЭ-10. Основные технические характеристики приведены в таблице 2.7.

Производим проверку вакуумных выключателей. Номинальное напряжение сети, в которой установлен выключатель - 6,3(кВ).

Uном.сUном.с; кВ,

Uном.с =6,3(кВ)Uном.в=10(кВ), данное условие выполняется.

Максимальный рабочий ток в цепи, в которой устанавливается выключатель:

Iраб.мах.<I ном. (А),

I ном.в=1000(А);

866<1000, данное условие также выполняется.

Проверяем выключатель на электродинамическую стойкость:

данное условие выполняется.

Проверяем выключатель по условию термической стойкости:

5,1<2000; кА, условие выполняется.

Проверяем выключатель по отключающей способности:

по отключающей способности выключатель подходит.

Окончательно выбираем К-59, с выключателями типа ВБКЭ-10, техническая характеристика выключателя приведена в табл.2.5.

Таблица 2.4.

Таблица 2.5.

Таблица 2.6.

Таблица 2.7

Основными потребителями реактивной энергии на Шершнёвском месторождений являются асинхронные привода технологических установок (станков-качалок, подсудных насосов, насосных установок ДНС), а также силовые трансформаторы КTП 6/0,4кВ и линии электропередач 6кВ.

Реактивная энергия, потребляемая двигателями насосов и станков-качалок, компенсируется с помощью конденсаторных батарей, установленных на стороне 0,4кВ в КТП. Остальная энергия компенсируется на шинах 6кВ подстанции "Шершнёвская" путем перевозбуждения синхронных двигателей насосной станции КНС, подключенных к шинам 6кВ подстанции. Для компенсации реактивной мощности при неработающих синхронных двигателях на шинах 6кВ подстанции предусмотрены статические не регулируемые конденсаторные батареи набранные из конденсаторов типа КС2-6,3-75.

Произведем расчет мощности необходимого компенсирующего устройства. Расчет производим для максимального потребления реактивной мощности.

Мощность компенсирующего устройства Qк.у определяется как разность между реактивной максимальной мощностью предприятия Qмах. и предельной реактивной мощностью Qэ, предоставляемой предприятию энергосистемой по условиям режима ее работы:

Qк.у=Qмах.–Qэ=Р(tgφ–tgφэ), где

Qмах.=Ptgφ(Мвар)

расчетная максимальная мощность реактивной нагрузки предприятия в пункте присоединения к питающей энергосистеме;

Qэ - предоставляемая реактивная мощность;

tgφ - соответствующий коэффициенту мощности предприятия;

tgφэ=0,2 - установленный предприятию.

Cosφ=0,9

Из таблицы 2.1.

Рмах.=4,804(МВт); Qмах.=2,85(Мвар)

Соответствующий тангенс равен tgφ=0,56

Окончательно определяем Qку:

Qку=4,804(0,56–2)=1,73(МВар)

Расчитаем мощность генерируемую синхронным двигателем СТД–1600, по выражению:

Qмах.сд=αмах.*Рном*tgφном/ρном; (квар), где

αмах.–коэффициент наибольшей допустимой перегрузки СД по реактивной мощности, определяем по номограмме рис. 9.4. /4/, при

Ксд=0,6 – коэффициент загрузки и Cosφ=0,9, αмах. будет равен 0,68 ;

ρном.=0,94.

Qмах.сд=0,68*1600*0,48/0,94=555,6(квар)

Из проведенного выше расчета вытекает следующее:

два, находящихся в постоянной работе синхронных двигателя отрегулированные на генерацию реактивной энергии, равной даже максимально генерируемой данным типом двигателей, не обеспечат энергопотребителей реактивной энергией.

Для компенсации потребляемой реактивной энергии принимаем к установке на каждую секцию шин 6кВ подстанции батарей статических конденсаторов типа КС2-6,3-75, то есть устанавливаем два блока по 12 конденсаторов в каждом, суммарной мощностью 1800(квар).