Расчет главной понизительной подстанции

I_по ''_сис = I_б / X_рез2 (4.24)

I_по ''_сис = 0,65*180/v3*10 = 6,755 кА

4.6 Расчет токов КЗ в точке К₂

Находим ток установившегося КЗ от генератора

I_{? г} = к_? * S_ип / (v3*U) (4.25)

I_{? г} = 0,715*180/v3*10 = 7,43 кА

Находим ударный ток КЗ от генератора

i_{у г} = v2 * к_у * I_по ''_г (4.26)

i_{у г} = v2*1,9*6,755 = 18,15 кА

Рассчитываем начальный сверхпереходной ток и ток установившегося КЗ от системы

I_по ''_сис = I_б / X_рез2 (4.27)

I_по ''_сис = 0,502/0,818 = 0,613 кА

Находим ударный ток КЗ от системы

i_{у сис} = v2 * к_у * I_по ''_сисi_{у сис} (4.28)

i_{у сис} = v2*1,8*0,613 = 1,56 кА

Рассчитываем начальный сверхпереходной ток от нагрузки

X_рас3 = X_рез3 * S_наг / S_б (4.29)

X_рас3 = 1,553*22,949/100 = 0,356 о.е.

I_? = I_?**S_ном/v3*U (4.30)

I_? = 2,85*22,949/v3*10 = 1,32 кА

Находим ударный ток КЗ от генератора

I_? = 2,15

I_? = I_?**S_ном/v3*U (4.31)

I_? = 2,15*180/v3*10 = 22,344 кА

Находим ударный ток КЗ от системы

i_{у сис} = v2 * к_у * I_по ''_сисi_{у сис} (4.32)

i_{у сис} = v2*1,8*1,32 = 3,36 кА

V. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ АППАРАТУРЫ

Требования, предъявляемые к электрическому оборудованию и токопроводам, заключаются в следующем.

1) Изоляция оборудования должна обладать достаточной электрической прочностью, чтобы противостоять наибольшему рабочему напряжению, а также коммутационным и атмосферным перенапряжениям.

Оборудование и проводники должны:

2) проводить в течение неограниченного времени наибольшие рабочие токи соответствующих присоединений; при этом температура в наиболее нагретых точках не должна превышать нормированные значения для продолжительного режима;

3) выдерживать тепловое и механическое действия токов короткого замыкания, т. е. обладать достаточной термической и электродинамической стойкостью;

4) быть экономичными и надежными в эксплуатации, т. е. вероятность пов¬реждений должна быть мала, а требования к уходу и ремонту минимальными;

5) быть безопасными для лиц, обслуживающих установку. Номинальные параметры электрического оборудования - это параметры, определяющие свойства электрического оборудования, например номинальное напряжение, номинальный ток и многие другие.

Номинальные параметры разработаны заводами-изготовителями. Они указываются в каталогах, справочниках, на щитках оборудования. При проектировании установки и выборе оборудования номинальные параметры сопоставляют с соответствующими расчетными значениями напряжений и токов, чтобы убедится в пригодности оборудования для работы в нормальных и анормальных условиях. Ограничимся здесь лишь определением понятия номинального напряжения электрической сети и электрического оборудования.

5.1 Выбор высоковольтного выключателя

Выключатель -- это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов короткого замыкания и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования: надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

быстрота действия, т. е. наименьшее время отключения; пригодность для быстродействующего автоматического повторно включения, т.е. - быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое рас-пространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей «горшковые».

Выключатели серии ВМП-10 (выключатель масляный горшковый). По конструктивной схеме изготовляются выключатели серии ВМП (выключатель маломасляный подвесной). При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные -- внутри металлического бачка. При больших отключаемых токах на каждый полюс имеется два дугогасительных разрыва.

Выключатели серии ВМП широко применяются в комплектных и закрытых распределительных устройствах 6--10 кВ. Эти выключатели имеют различное исполнение в зависимости от их назначения.

Последнее время наибольшее распространение при реконструкции РП и строительстве новых РП получили вакуумные выключатели типа ВВТ, ВВТЭ и т.д.

Рассчитываем ток по которому намечаем приблизительный вариант выключателя

I_расч = P_mз/U*cos_з (5.1)

I_расч = 21654,54/10*0,723 = 2995,09 А

Намечаем вариант: выключатель марки ВМПЭ - 10 - 3200 - 31.6

Проверяем выключатель по:

Номинальному напряжению

Uном уст < Uном вк

В = 10 кВ

Номинальному току

Iм р < Iном вк

2995,09А < 3200А

Номинальному току отключения

I_по '' < I_{ном отк вк}

2995,09А < 31500А

Электродинамической стойкости

iу < iном дин ст

29,143кА < 80кА

Термической стойкости

I_{т.с вк} > I_?

31,5 кА > 18,645 кА

Выбираем вводной выключатель марки ВМПЭ - 10 - 3200 - 31.5

Выбираем выключатели на отходящие линии на 10 кВ. Рассчитываем номинальный ток каждого цеха

I_{м р ц} = S_ц / (v3*U) (5.2)

I_{м р ц 1} = S_{ц 1} / (v3*U) = 8413,39/ (v3*10) = 485,76А

I_{м р ц 2} = S_{ц 2} / (v3*U) = 7042,30/ (v3*10) = 406,59А

I_{м р ц 3} = S_{ц 3} / (v3*U) = 5566,11/ (v3*10) = 321,36А

I_{м р ц 4} = S_{ц 4} / (v3*U) = 3280,06/ (v3*10) = 189,37 А

I_{м р ц 5} = S_{ц 5} / (v3*U) = 5611,80/ (v3*10) = 324 А

По этим данным наметим вариант выключателя марки ВМП - 10 - 631 - 20.

Проверяем выключатель по номинальному напряжению

Uном = 10 кВ - выполняется

По номинальному току

Iм р ? Iном вк

630А ? 485,76 - выполняется

630А ? 406,59 - выполняется

630А ? 321,36 - выполняется

630А ? 189,37 - выполняется

630А ? 324 - выполняется

По номинальному току отключения

Iпо '' < Iном отк вк

485,76 < 31500 - выполняется

406,59 < 31500 - выполняется

321,36 < 31500 - выполняется

189,37 < 31500 - выполняется

324 < 31500 - выполняется

По электродинамической стойкости

iу < iном дин ст

25,33 кА < 52 кА - выполняется

Выбираем выключатель на каждый цех ВМПП10 - 630 - 20.

5.2 Выбор отделителя

Отделитель представляет собой обычный трёхполюсный разъединитель, снабжённый приводом для автоматического управления и способный по команде соответствующего автоматического устройства совершать операции отключения участков цепи, предварительно отключенных выключателями. Они предназначены для отключения силовых трансформаторов мощностью до 3 1,5 МВт в режиме холостого хода или при снятом напряжении.

Рассчитываем ток, по которому наметим вариант отделителя

Iрасч = Pmз/U*cosцз (5.3)

Iрасч = 21679,87/110*0,944 = 208,78 А

Наметим отделитель марки ОД - 1 - 110М/360

Проверяем отделитель по

Номинальное напряжение

Uном уст < Uном вк

110 = 110 кВ - выполняется

Номинальному току

Iм р < Iном вк

157,19А < 630А - выполняется

Электрической стойкости

iу < iном дин ст

13,96 < 80 - выполняется

Термической стойкости

I_{т.с вк} > I_?* v( t_п / t_{ном. т.с} )

22 кА > 3,907 кА - выполняется

Выбираем отделитель нагрузки марки ОД - 1 - 110М/360.

5.3 Выбор разъединителя

Короткозамыкатель -- это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания в электрической цепи.

Короткозамыкатели применяются в упрощенных схемах подстанций для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного короткого замыкания действием релейной защиты питающей линии.

В установках 35 кВ применяют два полюса короткозамыкателя, при срабатывании которых создается искусственное двухфазное короткое замыкания. В установках с заземленной нейтралью (110 кВ и выше) применяется один полюс короткозамыкателя. Привод короткозамыкателей имеет пружину, которая обеспечивает включение заземленного ножа на неподвижный контакт, находящийся под напряжением. Импульс для работы привода подается от релейной защиты.

Отключение производится вручную. При включении короткозамыкателя во избежание возникновения дуги и повреждения аппарата необходимо обеспечить большую скорость движения ножа. В существующих конструкциях время включения короткозамыкателя составляет 0,4--0,5 с. Для ускорения включения имеются конструкции короткозамыкателей, в которых движение ножу сообщается силой взрыва порохового заряда.

Проверяем короткозамыкатель по номинальному напряжению

Наметим короткозамыкатель марки КЗ - 110У - У

U_{ном уст} < U_{ном вк}

5.3.1 = 110 кВ - выполняется

5.3.2 Электродинамической стойкости

iу < iном дин ст

13,96 < 32 - выполняется

5.3.3 Термической стойкости:

I_{т.с вк} > I_?

12,5 кА > 3,913 кА - выполняется

Выбираем короткозамыкатель марки КЗ - 1 - 110М/360

5.4 Выбор короткозамыкателя

Разъединитель -- это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, и который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки , так как контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному короткому замыканию и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Однако для упрощения схем электроустановок допускается использовать разъединители для производства следующих операций: отключения и включения нейтралей трансформаторов и заземляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю; отключения и включения зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсаторов); отключения и включения нагрузочного тока до 15 А трёхполюсными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже; разъединителем разрешается производить также операции, если он надежно шунтирован низкоомной параллельной цепью; разъединителями и отделителями разрешается отключат и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов и зарядный ток воздушных и кабельных линий. Тип установки разъединителя -- наружная.

Выбор разъединителей и их проверка производится по тем же условиям что и выключателей, но без учета отключающего тока, т.к. разъединители не предназначены для отключения токов КЗ.

Рассчитаем ток по которому наметим вариант разъединителя

Наметим разъединитель марки РОН - 110Т/630

Проверяем аппарат по

Номинальному напряжению

Uном уст < Uном вк

110 = 110 кВ - выполняется

Номинальному току

Iм р < Iном вк

204,837 А < 630 А - выполняется

Термической стойкости

iу < iном дин ст

3,907 кА < 25 кА - выполняется

Предлагаю к установке разъединитель марки РОН - 110Т/630

VI. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РЕМОНТНО - НАЛАДОЧНЫХ РАБОТ В ДЕЙСТВУЮЩИХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

В процессе эксплуатации электроустановок необходимо периодически производить их плановый профилактический ремонт, а также испытания изоляции электрических машин, аппаратов, кабелей и внутренних электросетей, наладку электропроводов, релейной защиты и т.д.

Согласно требованиям правил техники безопасности работы, выполняемые в действующих электроустановках, в отношении принятия мер безопасности разделяются на 4 категории:

1. Работы, выполняемые при полном снятии напряжения, производимые в установках, где со всех токоведущих частей снято напряжение.

2. Работы, выполняемые при частичном снятии напряжения, когда работа производится в открытой электроустановке, где снято напряжение только с тех участков, на которых производится сама работа.

3. Работы, выполняемые вблизи токоведущих частей, или самих токоведущих частей электроустановок, находящихся под напряжением, к которым относятся работы, требующие принятия технических или организационных мер, предотвращающих возможность приближения работающих людей к токоведущим частям на опасное расстояние, или работа, производимая непосредственно на токоведущих частях с помощью защитных средств.

4. Работы, выполняемые без снятия напряжения в дали от токоведущих частей, находящихся под напряжением, при котором исключено случайное приближение к токоведущим частям и не требуется принятия мер для предотвращения такого приближения.

ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Отключение электрооборудования.

Ремонтируемое электрооборудование должно быть отключено со всех сторон, откуда может быть подано на него напряжение. Это отключение выполняется с видимым разрывом электрической цепи, для чего отключают в этой цепи разъединители, выключатели нагрузки и т.п.

Необходимо отключить трансформаторы со стороны как высшего, так и низшего напряжения.

Чтобы исключить случайное включение отключенных аппаратов, их приводы должны быть надежно заперты механическим затором.

Отключить необходимо не только те токоведущие части, где ведутся работы, но и соседние с ними токоведущие части.

Токоведущие части, которые необходимо оставить под напряжением, ограждают временными ограждениями.

Отключение электрооборудования напряжением до 1000 В может быть выполнено рубильниками, автоматическими выключателями или контакторами.

Вывешивание предупредительных плакатов и ограждение места работы.

Предупредительные (запрещающие) плакаты с надписью «Не включать - работают люди» следует вывешивать на рукоятках приводов выключателей и разъединителей или на ключах управления, с помощью которых может быть подано напряжение к месту работы.

Если ремонтируются отходящие линии электропередачи, то после их отключения на приводе линейного разъединителя вывешивается плакат «Не включать - работают на линии».

Не отключенные токоведущие части электроустановок, доступные случайному прикосновению, следует на время производства работ оградить переносным ограждением с плакатами: «Стой - опасно для жизни», «Стой - высокое напряжение».

При работе на высоте должно быть указано место подъема наверх плакатом «Влезать здесь»

Проверка отсутствия напряжения.

В установках до 1000 В отсутствие напряжения проверяется переносным вольтметром или ток искателем. В установках выше 1000 В до 100 кВ - указателем напряжения с неоновой лампочкой. Применяемый указатель напряжения должен быть проверен непосредственно перед применением на ближайших токоведущих частях и должен быть рассчитан на номинальное напряжение электроустановки.

Наложение переносного заземления.

В закрытых распределительный устройствах переносное заземление должно накладываться на отключенные токоведущие части в специально установленных для этого местах (например, на шинах).

Операции по наложению переносных заземлений в электроустановках напряжением выше 1000 В разрешается оперативному персоналу с квалификационной группой не ниже IV с участием второго лица с квалификационной группой не ниже III.

Снятие и наложение переносного заземления производится в специальных диэлектрических перчатках при помощи оперативной штанги.

ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МЕРЫ

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасное производство работ в электроустановках, является оформление работы нарядом или распоряжением; оформление допуска к работе; надзор во время работы; оформление перерывов в работе и переход на другое рабочее место; оформление окончания работ.

Наряд есть письменное распоряжение на работу в электроустановках, определяющее место, время начала и окончания работы, условия ее безопасного проведения, состав бригады и ее лиц, ответственного за безопасность работ.

Ответственными за безопасности работ являются лица, выдающие наряд или распоряжение, ответственный руководитель работ, лицо оперативного персонала, производитель работ или наблюдающий, рабочие входящие в состав бригады.

Право выдачи нарядов для производства работ в электроустановках предоставляется лицам электротехнического персонала, уполномоченных на выдачу нарядов распоряжением главного энергетика предприятия. Эти лица должны иметь квалификационную группу V или IV.

Допускающий техник выполняет все предписанные нарядом на работу меры безопасности по подготовке рабочего места, отвечает за правильность допуска к работе, приемку рабочего места по окончании работ.

Наряд на производство работ выписывается в двух экземплярах, из которых один должен находится у производителя работ, а другой у дежурного данной электроустановки.

Изменение в составе ремонтной бригады могут вносится только ответственным руководителем или лицом, выдающим наряд.

Надзор во время работы осуществляет производитель работ, который должен находится неотлучно с бригадой.

Наблюдающему, не разрешается принимать участие в работе бригады, он должен вести только надзор за работающими людьми и не допускать нарушения правил электробезопасности.

На время перерыва вся бригада удаляется с места работы, а помещение запирается. Никто из членов бригады не имеет права войти в помещение без производителя работ или наблюдающего.

По окончанию рабочего дня при неоконченной работе рабочее место должно быть убрано, а поставленные заземления, временные ограждения и плакаты остаются на местах. Допуск к работе на следующий день может быть осуществлен только после осмотра рабочего места оперативным персоналом совместно с производителем работ с оформлением допуска в наряде и оперативном журнале соответствующими записями.

После полного окончания работ по наряду рабочее место должно быть убрано ремонтной бригадой и осмотрено ответственным руководителем. Закрытие наряда производится после снятия персональных заземлений, удаления временных ограждений и снятия всех вывешенных до начала работы плакатов. Включение установки разрешается только после закрытия наряда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Произвел расчет главной понизительной подстанции 110 - 10 кВ. Общая нагрузка по силовым ЭП составила 22949,43 кВА. Рассчитав потери реактивной мощности выбрал 4 батареи УКЛ - 10,5 - 2700 и 2 батареи УКЛ - 10,5 - 1350.

Исходя из всей мощности потребляемой предприятием выбрал два силовых трансформатора марки ТДН - 16000 - 115 / 110,5 мощностью 16000 кВА, проверив их по коэффициенту загрузки, на возможность работы в аварийном режиме и по потерям мощности за год. Срок окупаемости получился меньше номинального, и учитывая дальнейшее расширение предприятия окончательно остановился на этом варианте.

Определил месторасположение ГПП и длину кабелей по цехам.

Выбрал схему главной понизительной подстанции с учетом расчетной мощности потребителей электроэнергии и категории их надежности, характера электрических нагрузок и размещение их на генеральном плане.

Рассчитал токи короткого замыкания с высшей и низшей стороны силовых трансформаторов.

Выбрал выключатель марки ВМПП - 10 - 630 - 20, и выключатель ввода ВМПЭ - 10 - 3200 - 31,6

На станции будут эксплуатироваться отделитель марки ОД - 1 - 110М / 830, короткозамыкатель марки РОН - 110Т / 830.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Барыбин Ю.Г. «Справочник по проектированию электроснабжения», Энергоатомиздат, 1990г.

2 Грудинский П.Г. «Электротехнический справочник», Энергия, 1975г.

3 Крючков И.П., Неклепаев Б.Н. «Электрическая часть электростанций и подстанций». Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Учебное пособие. 3-е издание, переработано и дополнено М.Энергия, 1978г.

4 Липкин Б.Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок», Высшая школа», 1990г.

5 Идельчик В.И. «Электрические системы и сети», Энергоатомиздат, 1989г.

6 Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. «Электрическая часть электростанций и подстанций», Энергоатомиздат, 1989г.

7 Рожкова Л.Д., Козулин В.С. «Электрооборудование станций и подстанций», Энергоатомиздат, 1987г.

8 Федоров А.А., Сербиновский Г.В. «Справочник по электроснабжению промышленных предприятий», Энергия, 1973г.

9 Федоров А.А., Каменева В.В. «Основы электроснабжения промышленных предприятий», Энергоатомиздат, 1984г.

10 Цигельман И.Е. «Электроснабжение гражданских зданий и коммутационных предприятий», Высшая школа, 1988г.

11 Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок 2001г.

Размещено на Allbest.ru