 |
Расчет токов короткого замыкания
|
|
|
|
Расчет токов короткого замыкания производим для выбора и проверки электрических аппаратов и токоведущих частей для данной станции. В целях упрощения расчетов для каждой электрической ступени в расчетной схеме в место ее действительного напряжения на шинах указываем среднее напряжение Uср, кВ равное 340, 115 кВ.
генератор силовой трансформатор станция
Параметры отдельных элементов:
Т1 – Т4: ТНЦ – 1000000/500, 1000 МВ.А, Uк=14,5%;
T5, Т6: ТДЦ-250000/220, 250 МВ.А, Uк=11%;
G1 – G4: ТВВ – 800–2ЕУ3, 889 МВ.А, x»d=0,219;
G5,G 6: ТГВ –200–2У3, 235,5 МВ.А, x»d=0,19;
С1: Sном=4200 МВ.А; xc=0,11
С2: Sном=3500 МВ.А; xc=0,14
АТ1, АТ2: АОДЦТН – 167000/500/220, 167 МВ.А, Uк,вн-сн=11%, Uк,вн-нн=35%, Uк,сн-нн=21,5%;
W1, W2 = 410 км;
W3, W4 = 350 км;
Худ=0,28 Ом/км;
Sб=1000МВ А
Расчет токов короткого замыкания ведем в относительных единицах. Расчет ведем по формулам.
В дальнейшем для упрощения расчетов и обозначений индекс «*» опускаем, подразумевая, что все полученные данные значения сопротивлений даются в относительных единицах и приведены к базовым условиям.
Определяем значения сопротивлений схемы замещения:
принимаем за ноль
8. Выбор способа синхронизации
Включение генератора в сеть может сопровождаться толчками уравнительного тока и активной мощности на вал генератора, а также более или менее длительными качаниями. Указанные нежелательные явления возникают вследствие того, что частота вращения включаемого генератора отличается от синхронной частоты вращения генераторов энергосистемы, а напряжение на выводах возбужденного генератора – от напряжения на шинах электростанции. Поэтому для включения синхронного генератора на параллельную работу с другими работающими генераторами электростанции или энергосистемы его предварительно нужно синхронизировать.
|
|
|
Широкое применение получили два способа синхронизации: точная синхронизация и самосинхронизация.
При включении генератора способом точной синхронизации затруднительно выполнить точно условия:
равенство по абсолютному значению напряжения включаемого генератора и напряжения сети;
равенство угловой скорости вращения включаемого генератора (или частоты) и угловой скорости вращения генераторов энергосистемы (или частоты):
совпадение по фазе векторов напряжения генератора и напряжения сети в момент включения выключателя.
Поэтому в дипломном проекте выбран способ самосинхронизации. Основным достоинством способа самосинхронизации является возможность достаточно быстрого по сравнению со способом точной синхронизации включения генератора в сеть.
При включении генератора способом самосинхронизации должны быть соблюдены следующие условия:
генератор должен быть невозбужденным;
частота вращения включаемого генератора должна быть близка к частоте вращения генераторов энергосистемы; допускаемая разность частот генератора и сети 1–1, 5 Гц.
В первый момент после включения генератор работает в режиме асинхронной машины, при этом на ротор генератора действует асинхронный вращающий момент, который направлен на уменьшение разности частот вращения включаемого генератора и генераторов энергосистемы, т.е. асинхронный момент способствует втягиванию генератора в синхронизм. После включения выключателя генератора включается автомат гашения поля (АГП), который подает на генератор возбуждение. В этих условиях на ротор генератора начинает действовать синхронный вращающий момент, обеспечивающий окончательное втягивание генератора в синхронизм. Включение генератора в сеть сопровождается броском тока. Включение генератора способом самосинхронизации сопровождается также снижением напряжения на выводах генератора, что оказывает неблагоприятное влияние на работу потребителей, подключенных к тем же шинам, что и генераторы электростанции. По мере втягивания генератора в синхронизм происходят уменьшение тока включения и повышение напряжения на шинах.
|
|
|
9. Описание релейной защиты
Токовая отсечка нашла наибольшее применение для защиты электродвигателей с. н. 3–6 кВ от междуфазных к. з. в обмотках и на выводах электродвигателя. Она представляет собой максимальную токовую защиту без выдержки времени, действующую на отключение электродвигателя от сети только в случае возникновения в нем междуфазных к. з. Это достигается условием выбора тока срабатывания токовой отсечки, который должен быть больше пускового тока электродвигателя во избежание его отключения от защиты при включении в сеть. В зону действия токовой отсечки электродвигателя входит также и силовой кабель, соединяющий его с выключателем, так как ТТ защиты устанавливаются вблизи выключателя.
В соответствии с ПУЭ токовая отсечка как простое и дешевое защитное устройство рекомендуется для защиты электродвигателей мощностью до 5000 кВт, если она обладает требуемой чувствительностью к повреждениям на выводах электродвигателя. При недостаточной чувствительности токовой отсечки необходимо применять более чувствительную дифференциальную токовую защиту.
Защита от однофазных замыканий на землю в соответствии с ПУЭ применяется для электродвигателей 6 кВ в зависимости от их мощности и тока замыкания на землю в питающей сети. Она выполняется в виде токовой защиты нулевой последовательности, которая представляет собой максимальную токовую защиту, содержащую одно реле тока типа РТЗ-50, включенное на ТТ нулевой последовательности типа ТЗЛМ или ТЗРЛ. Защита срабатывает от токов нулевой последовательности, появляющихся при замыканиях на землю. Трансформатор тока ТЗЛМ или ТЗРЛ (с литой изоляцией из эпоксидной смолы) представляет собой кабельный ТТ с кольцевым магнитопроводом. Он устанавливается непосредственно на трехфазный кабель 6 кВ электродвигателя за его выключателем, и поэтому в зону действия токовой защиты нулевой последовательности входит также и силовой кабель к электродвигателю. Это считается допустимым из-за редких повреждений в кабеле в связи с небольшой длиной (100–200 м) и благоприятными условиями его эксплуатации
|
|
|
Защита от перегрузки устанавливается на электродвигателях с. н., которые могут подвергаться длительным перегрузкам по разным причинам (дымосос, дутьевой вентилятор, мельница и др.) – Она не устанавливается на электродвигателях с. н., не подверженных технологической перегрузке и не имеющих тяжелых условий пуска или самозапуска (циркуляционный насос, конденсатный насос и др.). Защита от перегрузки выполняется как обычная максимальная токовая защита, поскольку она должна реагировать на ток электродвигателя. Для защиты достаточно использовать одно реле тока с включением его на фазный ток или на разность токов двух фаз (при однорелейной отсечке), так как перегрузка, как правило, является симметричным режимом и, следовательно, она имеет место во всех фазах.
Схема защиты электродвигателя шахтной мельницы, выполненная в соответствии с унифицированными схемами вторичных цепей КРУ 6 кВ. Токовая отсечка без выдержки времени и с действием на отключение электродвигателя выполнена в двух фазах – реле KA1 и KA2. В отличие от других электродвигателей, подверженных перегрузке, защита от перегрузки на электродвигателе шахтной мельницы выполняется двухступенчатой по току срабатывания и времени действия. Первая ступень предназначена для разгрузки мельницы от кратковременной перегрузки. Она осуществляется с помощью реле тока KA3 и реле времени KT6 и действует с выдержкой времени на отключение электродвигателя питателя сырого угля (ПСУ). Если после отключения ПСУ перегрузка на мельнице не устранилась (например, мельница завалена углем), то срабатывает вторая ступень защиты, выполненная с помощью реле тока KA4 и реле времени KT7, и отключает электродвигатель от сети.
Токовая защита нулевой последовательности выполнена с использованием реле тока KA6, присоединенного к ТЗЛМ.
|
|
|
Предусмотрено отключение электродвигателя ПСУ от первой ступени защиты минимального напряжения с помощью промежуточного реле KL9, включенного к шинке 1ШМН, а также отключение от второй ступени этой защиты через реле KL10 электродвигателя шахтной мельницы ввиду невозможности его самозапуска при, пониженном напряжении.
ОРУ – 110 кВ выполнена по схеме с двумя рабочими и обходной системами шин, две рабочие системы шин на ОРУ-110кВ примыкают друг к другу, обходная система шин отнесена за линейные порталы. Выводы к трансформаторам пересекают две рабочие системы шин.
Выключатели ВВБМ-110Б – 31,5/2000У1 устанавливаются в один ряд; перед выключателями имеется автодорога для проезда ремонтных механизмов, провоза оборудования и т.п. Во всех цепях установлены разъединители РНД-110–2000У1. Под внутренней рабочей системой шин принято ассиметричное расположение разъединителей. Рассмотренные разъединители имеют пополюсное управление.
Во всех цепях установлены трансформаторы тока ТФЗМ-110-У1; в цепях шиносоединительного и обходного выключателей установлены трансформаторы напряжения НКФ-110–58У1.
Ошиновка ОРУ выполнена гибкими сталеалюминевыми проводами 2 АС-400/22. Сборные шины выполнены такими же проводами, расстояние между фазами четыре метра. Линейные и шинные порталы и все опоры под аппаратами – стандартные, железобетонные.
10. Расчет заземляющего устройства
Расчетные данные: площадь 99 
60 м2; r1 = 500 
; h = 2 м; r2 = 50 
; t = 0,7 м; lв = 5 м; Iз = 10127 А; tр.з 
=0,1 с; tотк.в. =0,06 с.
Для 
находим 
.
здесь М = 0,82 при 
;
.
Потенциал на заземлителе определяем по [1.с. 598,§ 7.5 (7.21)]:
, что в пределах допустимого (меньше 10 кВ).
Сопротивление заземляющего устройства рассчитываем по [1.с. 598,§ 7.5 (7.24)]:
Действительный план заземляющего устройства преобразуем в расчетную квадратную модель со стороной: 
.
Число ячеек по стороне квадрата:
, принимаем m=10.
Длина полос в расчетной модели:
Длина сторон ячейки:
Число вертикальных заземлителей при 
:
, принимаем nв=21.
Общая длина вертикальных заземлителей:
.
Относительная глубина:
, тогда по
.
Определяем 
, 
.
,
что больше допустимого 
.
Найдем напряжение прикосновения:
что больше допустимого значения.
Принимаем меры для снижения Uпр путем подсыпки слоем гравия толщиной 0,2 м в рабочих местах.
Удельное сопротивление верхнего слоя гравия равно 
, тогда:
.
По [1.с. 598,§ 7.5 (7.21)]:
, что меньше допустимого (меньше 10 кВ).
|
|
|
,
таким образом 
.
Напряжение прикосновения:
, что меньше допустимого 440 В.
Определим наибольший допустимый ток, стекающий с заземлителей станции при однофазном КЗ:
.
Список литературы.
1. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин: «Электрооборудование станций и подстанций» – 3-е издание, переработанное и дополненное. – М: Энергоиздат, 1987.
2. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков: «Электрическая часть электростанций и подстанций» – 3-е издание, переработанное и дополненное. – М: Энергия, 1978.
3. «Правила устройства электроустановок» – 6-е издание, переработанное и дополненное. – М: Энергоатомиздат, 1986.
4. В.А. Боровиков: «Электрические сети энергетических систем» 3-е издание, переработанное и дополненное. – Л: Энергия, 1977.
5. Методические указания для дипломного проектирования по дисциплине «Экономика отрасли». – И.: 2002. – 64 с.
6. Микроэкономика. Экономика предприятия – Ростов н/Д: издательство «Феникс», 2000. – 384 с.
7. Охрана труда в энергетике: Учебник для техникумов под редакцией Б.А. Князевского. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 376 с.
8. Я.М. Грушко «Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу», «Химия», Ленинград 1991.
9. «Защита атмосферы от промышленных загрязнений» справочник под ред. С. Калверта и Г. Инглунда «Металлургия», Москва 1991.
10. Журнал «Энергетик» №10, 2001.
11. Автоматика энергосистем: Учебник для техникумов – М.А. Беркович, В.А. Гладышев, В.А. Семенов. – 2-е издание, переработанное и дополненное – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 208 с.
|
|
|
