Разработка электроподстанции

Таблица 2.8

Наименование величины	Расчетное значение для сторон
	ВН	НН
Номинальный ток защищаемого трансформатора, А	104	577
Схема соединения обмоток защищаемого тр-ра
Схема соединения трансформаторов тока
Коэффициент схемы	3	1
Коэффициент трансформации трансформаторов тока	40	120
Вторичный ток в плечах защиты, А	4,5	4,8
Ток срабатывания реле, А	6,93	7,2
Принятое число витков неосновной стороны	15
Принятое число витков основной стороны		14
Составляющая первичного тока небаланса, А	4,3
Первичный расчетный ток небаланса, А	244
Принятое число витков тормозной обмотки	15
Уточненное значение тока срабатывания реле основной стороны, А		7,14
Уточненное значение тока срабатывания защиты, А		856,8
Действующее значение коэффициента отстройки	3,51

Максимальная токовая защита (МТЗ) силового трансформатора.

Для защиты от внешних к.з. применяем МТЗ с выдержкой времени. Защита содержит две ступени: одну - токовую отсечку без выдержки времени, другую - максимально токовую защиту. Однолинейная схема защиты приведена на рис. 2.8.

При срабатывании защита действует на выключатели трансформаторов с обеих сторон через выходное промежуточное реле, общее для всех защит трансформатора от повреждений.

Выбор параметров срабатывания.

Селективность отсечки обеспечивается выбором ее тока срабатывания по выражению:

Iс.з =Котс. Iк.вн. мах.; кА,

где,

Iк.вн. мах. - максимальный ток к.з, на шинах 6,3 кВ КРУ.

Котс.=1,21,3 - коэффициент отстройки для реле, типа РТ-40 с промежуточным выходным реле.

Iс.з.=1,3*3,19=4,147 (кА)

Сопротивление трансформатора достаточно велико, поэтому при к.з. со стороны питания 35 кВ ток повреждения значительно превышает I к.вн. мах. - это дает возможность использовать токовую отсечку без выдержки времени. Недостаток отсечки без выдержки времени состоит в неполной защите трансформатора.

Для устранения этого недостатка токовая отсечка дополняется МТЗ.

Ток срабатывания защиты определяется из выражения:

Iс.з.=Котс.* Ксз.п * Iраб.мах./кВ

где,

Ксз.п=2,5 коэффициент самозапуска;

Кв=0,8 - коэффициент возврата.

Iс.з.=1,3*2,5*156/0,8=633,75 (А)

Выдержка времени принимается на ступень больше максимальной выдержки времени защит предыдущих элементов.

Защита от перегрузок

Так как перегрузки обычно бывают симметричными, поэтому защита от перегрузок выполнена одним реле тока, включенным в цепь одного из трансформаторов тока защиты от внешних к.з.

Ток срабатывания реле определяется по выражению:

Котс.=1,05 - учитывает только погрешность в токе срабатывания.

Ic.p.=1.05*104/(0,8*40)=3,4 (А)

Для отстройки от кратковременных перегрузок и коротких замыканий предусмотрено реле времени. Выдержка времени принимается на ступень селективности больше, чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних к.з.

2.12 Защита отходящих линий 6,3 кВ

На отходящих линиях 6,3 кВ подстанции «Шершнёвская» применяется токовая отсечка без выдержки времени и МТЗ с независимой выдержкой времени.

Выбор тока срабатывания реле токовой отсечки производим по выражению:

где

Котс.=1,21,3 - коэффициент отстройки;

Kсх.=1 - коэффициент схемы;

Iк.вн. мах. - максимальный ток к.з. проходящий через реле;

Кт - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Ток срабатывания реле отходящих линий:

от фидера №12 Iс.р.=34 (А)

от фидера №11 Iс.р.=22 (А)

от фидера №8 Iс.р.=29 (А)

от фидера №7 Iс.р.=19 (А)

от фидеров №21; 22; 23 Iс.р.=36 (А)

от фидеров №18; 2 Iс.р.=38 (А)

Токовые защиты отходящих линий реализованы на реле тока типа РТ-40 по схеме полная звезда (Ксх=1).

Произведем расчет параметров максимальной токовой защиты.

Выбираем ток срабатывания защиты:

Iс.з =Котс.* Ксз.п * Iном / Кв, где

Kотс. - коэффициент отстройки;

Ксз.п. - коэффициент самозапуска Ксз.п.=2,5;

Кв=0.8 - коэффициент возврата;

Iном. - номинальный ток отходящей линии, А.

Iном.= Sном./ 3 Uном.; А, где

Sном. - суммарная номинальная мощность всех КТП, питающихся от данной линии;

Uном. - номинальное напряжение линии.

Ток срабатывания реле защиты определяется по формуле:

Определяем коэффициент чувствительности по формуле:

где

Iк.min - минимальный ток к.з. в самой удаленной точке, защищаемой линии, кА.

Определяем выдержку времени МТЗ:

tнез. =tр.в + tо.в + tзап.

где

tр.в. - погрешность реле времени;

tо.в. время отключения выключателя;

tзап. - время запаса, учитывающее неточность регулировки токового реле.

tнез.=0,06+0,1+0,1=0,26 (сек.) Результаты расчетов приведены в табл. 2.9.

Таблица 2.9

Наименование величин	Фидера 21; 22; 23	Фидера 18; 2	Фидера 12	Фидера 11	Фядэра 8	Фидера 7
Номинальный ток Iном.; А	172	45	39,5	64,5	24,1	55
Ток срабатывания защиты, Iс.з.; A	700	183	160	262	98	223
Ток срабатывания релеIc.p.; А	8	2,3	4	4,4	2,5	3,7
Коэффициент ' чувствительности Кч 1,5	2,9	12	6	3,6	8,4	3,7

2.13 Автоматизация основных электропотребителей

Подстанция 35,6 кВ «Шершнёвская» оборудуется типовыми cxeмaми защиты и управления, выполненными для комплектных подстанций и защищающими от повреждений и аварийных режимов как силовые трансформаторы, так и отходящие линии 6,3 кВ.

2.14 Защита от перенапряжений

Перенапряжениями называют такие повышения, напряжения, которые представляют собой опасность для электрических установок.

Различают два вида перенапряжений в электрических установках: внутреннее и атмосферное.

Внутреннее перенапряжение возникает в результате коммутаций, как нормальных (включение и отключение ненагруженных линий, отключение ненагруженных трансформаторов), так и послеаварийных (дуговые замыкания на землю в системах с изолированной нейтралью, отключения к.з., АПВ). Эти перенапряжения воздействуют на изоляцию сравнительно кратковременно, но значение их может превышать в несколько раз номинальное напряжение.

Атмосферные перенапряжения возникают в результате разрядов молний в электроустановку или вблизи неё. Значения этих перенапряжений при отсутствии специальных мер защиты может достигать миллионов вольт.

Для защиты электроустановок от внутренних перенапряжений применяем: вентильные разрядники типа РВО-6 на шинах низкого напряжения, отключение с помощью масляных выключателей на стороне высокого напряжения.

Перенапряжение, возникающее при отключении ненагруженного трансформатора, гасятся молниезащитными разрядниками, установленными на высокой стороне подстанции, пропускная способность которых достаточна для того, чтобы рассеять энергию, выделяющуюся при перенапряжениях этого вида.

Атмосферные перенапряжения в элементах системы электроснабжения возникают как при прямом ударе молнии, так и при разряде молнии в окрестности проводников (индуктированное перенапряжение). Защита от прямых попаданий молнии в электроустановки рассмотрена ниже, осуществляется молниеотводами. Однако применение молниеотводов полностью не исключает поражение электроустановок молнией. Волны перенапряжения, возникающие на линиях электропередач в результате ударов молнии, достигают подстанции (набегающие волны) и представляют опасность для изоляции установленного там оборудования. Перекрытие изоляции на подстанций, в большинстве случаев, означает дуговое к.з. вблизи сборных шин, которое может привести к системным авариям.

Основным аппаратом защиты от набегающих волн является вентильный разрядник, у которого разрядное напряжение, напряжение искрового промежутка не менее чем на 10% ниже гарантированной прочности заземляемой изоляции при полном импульсе. На подстанции установлены разрядники РВС-35.

2.15 Защита от молний

Молниезащита - комплекс защитных устройств, предназначенных для обеспечения безопасности людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от возможных взрывов, загораний и разрушений, возникающих при воздействии молний.

Открытые распределительные устройства подстанции 35 кВ защищаются от прямых ударов молний отдельно стоящими стержневыми молниеотводами.

Расчет молниеотводов заключается в определении такой зоны защиты, которая бы охватывала все оборудование подстанции с учетом его высоты.

Для защиты оборудования подстанции от прямых ударов молний используется стержневой молниеотвод высотой 30 метров.

Определяем допустимое расстояние от молниеотвода до конструкции подстанции при прямом ударе молнии по воздуху и по земле.

Ев=500 (кв/м) - напряженность электрического поля по воздуху;

Ез=300 (кв/м) - напряженность электрического поля по земле;

Im-ток молнии, кА.

По Пермской области значение составляет 1500 (кА).

Rимп.=10 (Ом) - импульсное сопротивление заземления;

Uмаx. - амплитудное импульсное напряжение.

h - высота молниеотвода.



Определяем зону защиты молниеотвода по формуле:

где

hx=7 (м) - защищаемого оборудования;

ha=h-hx=30-7=23 (м) - активная высота;

x - радиус защитной зоны на уровне hx; м.

Зона защиты с полученным радиусом охватывает всю территорию подстанции и обеспечивает защиту всего оборудования.

2.16 Заземление оборудования подстанции

Заземление - преднамеренное гальваническое соединение металлических частей электроустановок с заземляющим устройством. Заземление применяется для обеспечения электробезопасности при замыкании токоведущих частей на землю и для обеспечения нормальных режимов работы электроустановки.

Ввиду отсутствия в районе подстанции естественных заземлителей принимаем в расчет только искусственные заземлители. Сопротивление искусственного заземлителя определяется по выражению:

Rзм.=Uрасч./Iрасч.; Ом,

где

Uрасч. - расчетное напряжение на заземляющем устройстве по отношению к земле, принимается равным 125 (В), так как заземляющее устройство используется для электроустановок напряжением выше 1000 (В) с малыми токами замыкания на землю и для электроустановок с напряжением ниже 1000 (В);

Iрасч. - расчетный ток заземляющего устройства замыкания на землю; А. Для заземляющих устройств, к которым не присоединены устройства компенсации емкостного тока, расчетный ток замыкания на землю принимаем равным:

В качестве расчетного сопротивления заземления принимаем

Rзм.расч.=4 (Ом).

Эквивалентное удельное сопротивление грунта на площадке подстанции составляет Р=100 (Ом.м), табл. 8.1 /10/.

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта расч., с учетом повышающих коэффициентов, учитывающих высыхание грунта летом и промерзания зимой.

По таблице 8,2 /10/ выбираем повышающие коэффициенты для вертикальных и горизонтальных электродов.

Кп.в.=1,8; Кп.ч.=4,5

Расчетные удельные сопротивления находим:

срacч.=100*Кп; Ом,

срасч.в= 100*1.8=180 (Ом); pacч.ч=100*4,5=450 (Ом).

Определяем сопротивление растеканию одного вертикального электрода - уголка №50 длиной 2,5 метра при погружении ниже уровня земли на 0,7 (м) по выражению:

dу.эк=0,95*В-эквивалентный диаметр уголка;

В=0.05 (м) - ширина стороны уголка;

d.у.эк.=0,95*0.05=0,0475

L - длина уголка, м;

t - расстояние от верхности земля до середины электрода, м;

t=0,7+2,5/2=1,95 (м)

Определяем примерное количество вертикальных заземлителей при предварительно принятом коэффициенте использования Ки.в.зм=0,74, выбранном по таблице 8.5 /10/ по выражению:

n=R в.о/(Ки.в.зм*Rи), шт.; где

Rи - необходимое сопротивление искусственного заземления, Ом

n=54,93/(0,74*4)=18,56 (шт.)

Заключение

В специальном разделе диплома разработаны комплексные мероприятия по созданию электрической подстанции 35,6 кВ «Шершнёвская» ЗАО» Лукойл-Пермь».

Ввод в эксплуатацию подстанции позволит полностью обеспечить электроэнергией все группы токоприемников месторождения, а также обеспечит экономичность и эффективность работы самой подстанции и электрических сетей всего месторождения.

В специальной части диплома произведен выбор и проверка систем, оборудования и защит подстанции:

- рассмотрены два варианта силовых трансформаторов. На основе технико-экономических показателей вариантов, выбран вариант с мощностью силовых трансформаторов по 6,3 МВА каждый;

- произведен выбор и проверка защит силовых трансформаторов, а также проверка всех релейных защит подстанции;

- произведен расчет компенсирующих устройств, устройств молниезащиты и заземления.

На основании приведенных расчетов в данном дипломном проекте можно сделать вывод:

Создание подстанций 35,6 кВ «Шершнёвская» позволит полностью обеспечить электроэнергией всех электропотребителей Белопашинской группы месторождений.

Применение двух силовых трансформаторов мощностью по 6,3 МВА каждый позволит выполнить дальнейшее расширение работ по добыче нефти, без реконструкции подстанции.

Литература

1. Технология и оборудование добычи нефти и газа. М., 1991 г.

2. А.М. Иванов. Основы технологии добычи нефти и газа. М., 1989 г.

3. Правила устройства электроустановок. М., 2000 г.

4. А.А. Федоров, Л.Е. Старкова. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. М., 1987 г.

5. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Электрооборудование и автоматизация. Под редакцией А.А. Федорова. М., 1981 г.

6. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей. Под редакцией В.М. Блок, М., 1981 г.

7. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М., 1989 г.

8. Указания по проектированию электроснабжения промышленных предприятий. М., 1976 г.

9. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. Под редакцией И.А. Баумштейна., М., 1981 г.

10. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Промышленные электрические сети. Под редакцией А.А. Федорова. М., 1980 г.

11. В.А. Андреев. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М., 1991 г.

12. А.М. Авербух. Релейная защита в задачах с решениями и примерами. Л., 1975 г.

13. Л.Н. Баптиданов, В.И. Тарасов. Электрические станции и подстанции., М., 1969 г.

14. Электрическая часть станций и подстанций. Под редакцией А.А. Васильева. М., 1990 г.

15. К.Н. Кулизаде. Электроэнергетика насосной нефтедобычи. М., 1971 г.

16. А.А. Богданов. Погружные центробежные насосы для добычи нефти. М., 1976 г.

17. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. В.И. Круповича.М., 1981 г.

18. Охрана труда в электроустановках. Под редакцией Б.А. Князевского, M.I983 г.

19. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок. М, 1989 г.

20. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М., 1989 г.

21. Правила техники безопасности при электромонтажных и наладочных работах. М., 1992 г.

Размещено на Allbest.ru