Выбор установок оперативного тока.

 

Оперативный ток на электрических станциях и подстанциях служит для питания вторичных устройств, к которым относятся оперативные цепи защиты, автоматики и телемеханики, аппара­тура дистанционного управления, аварийная и предупредитель­ная сигнализация. При нарушениях нормальной работы стан­ции (подстанции) оперативный ток используется также для ава­рийного освещения и электроснабжения электродвигателей - генераторов оперативной связи и особо ответственных механиз­мов СН, например аварийных масляных насосов систем регули­рования, смазки, уплотнений турбогенераторов и синхронных компенсаторов, которые обеспечивают сохранение оборудования в работоспособном состоянии.

От источников оперативного тока требуется повышенная на­дежность, их мощность должна быть достаточна для действия вторичных устройств при самых тяжелых авариях, а напряже­ние должно отличаться высокой стабильностью. Требования по­вышенной надежности приводят к необходимости резервиро­вания источников оперативного тока и распределительных сетей.

Наиболее надежными источниками питания оперативных це­пей являются аккумуляторные батареи. Их преимущество - не­зависимость от внешних условий (полная автономность), что позволяет обеспечивать работу вторичных устройств даже при полном исчезновении напряжения в основной сети электроуста­новки. Достоинством этого источника является также способ­ность выдерживать значительные кратковременные перегрузки, которые возникают при наложении на нормальный режим акку­мулятора толчковых токов включения приводов выключателей.

Постоянный оперативный ток от аккумуляторных батарей широко применяется на электрических станциях разных типов и крупных подстанциях напряжением 330 кВ и выше, на под­станциях 110-220 кВ с числом масляных выключателей три и более и на подстанциях 35-110 кВ с воздушными выключате­лями. Оперативный постоянный ток распределяется между от­дельными присоединениями централизованно. Вблизи аккуму­ляторного помещения устанавливают щит постоянного тока, на панелях которого размещают приборы и аппараты контроля и управления источниками, а также сборные щиты, питающие от­дельные участки сети.

Недостаток применения постоянного оперативного тока - большая стоимость как самих аккумуляторных батарей, так и сети, которая при централизованном распределении получается очень сложной и сильно разветвленной. Аккумуляторные бата­реи требуют специально оборудованного помещения, эксплуата­ция их достаточно сложна.

Внедрение в установках переменного и выпрямленного опе­ративного тока позволяет отказаться от дорогостоящих аккуму­ляторных батарей. При этом также уменьшается разветвленность оперативных цепей. В настоящее время электропро­мышленностью выпускаются серийно релейная аппаратура и приводы выключателей, короткозамыкателей, отделителей для работы непосредственно на переменном оперативном токе и от выпрямительных устройств в установках напряжением 3-10,35 и 110 кВ. Разработаны схемы защиты элементов станций и под­станций с питанием оперативных цепей выпрямленным током и специальные выпрямительные устройства.

Всех потребителей энергии, получающих питание от аккумуляторной батареи, можно разделить на следующие две группы:

1) постоянно включённая нагрузка: аппараты устройств управления, блокировки, сигнализации и РЗ, постоянно обтекаемые током, а также постоянно включённая часть аварийного освещения;

2) временная нагрузка: появляется при исчезновении переменного тока во время аварийного режима. Это токи нагрузки аварийного освещения и электродвигатели постоянного тока. Длительность этой нагрузки определяется длительностью аварии (для электростанций имеющих связь с энергосистемой, это время принимается равным 0,5 ч, для электростанций не имеющих связь с энергосистемой – 1 ч, согласно НТП).

Последней разработкой в области применения АКБ является схема со стабилизатором напряжения.

Предлагаемая система питания состоит из:

· Батареи из 105 элементов;

· Заряно-подзарядного устройства (УЗП), хотя может применяться любое ЗУ;

· Устройства тиристорной стабилизации напряжения (УТСП).

Схема данной установки приведена ниже:

 

Применение данной схемы позволяет:

· Уменьшить количество элементов до 105 в большинстве случаев без увеличения емкости батареи;

· Существенно повысить качество эксплуатации батареи за счет исключения хвостовых элементов и практически полного снятия нагрузок с батареи в нормальном режиме работы;

· Обеспечить высокую точность стабилизации напряжения подзаряда и, как следствие, увеличить срок службы батареи и вероятность безотказной работы;

· Уменьшить до двух количество шин от батареи;

· Исключить зарядный мотор-генератор.

 

Принимаем две АКБ на так как станция мощностью более 200МВт. Батарея будет работать в режиме постоянного подзаряда в схеме со стабилизатором напряжения. Расчетная длительность аварийной нагрузки 0,5 ч. Номинальное напряжение на шинах установки 230 В. Расчетная температура электролита +25^оС.

Дальнейший выбор будет производится по пунктам:

1. Устанавливаем длительность аварийного режима. Для электрических станций, работающих в ЭЭС, длительность аварийного режима принимается равной 0,5 часа.

2. Определяем режим разряда батарей, при возможных аварийных ситуациях на ЭС и ПС и расчетные нагрузки установки постоянного тока. Все сведения оформляют в виде таблицы. В нашем случае батарея будет работать в режиме постоянного подзаряда в схеме с элементарным коммутатором. Номинальное напряжение - 230В, температура электролита - +25⁰С.

Порядок введения элементов в работу:

· Постоянная нагрузка функционирует постоянно;

При возникновении аварийной ситуации последовательно вводятся:

1. Преобразовательный агрегат оперативной связи;

2. Привод выключателя КМ-1КФ, который вводит в работу резервное питание (АВР), данная процедура вызывает первый толчок тока;

3. Аварийное освещение;

4. Двигатели аварийного маслонасоса смазки подшипников турбины.

5. Предполагается, что в конце аварийного режима необходимо, чтобы АКБ была способна включить привод одного из выключателей (выдержать толчковый ток), в нашем случае это генераторный выключатель.

Вид потребителя	Кол-во электроприемников	Параметры эл. приемников	Расчетные нагрузки, А
Ном. мощность, кВт	Ном ток, А	Расчетный ток длит режима, А	Пусковой ток, А	Аварийный режим до 30 мин(0.5часа)	Толчок тока в начале аварийного режима	Наибольший толчковый ток (в конце разряда)
Постоянная нагрузка	-	-	-		-
Аварийное освещение	-	-	-		-		-
Приводы выключателей: КМ-1КФ		-		-	-	-	58*2= =116	-
Преобразовательный агрегат оперативной связи		7,2
Двигатели аварийного маслонасоса смазки подшипников турбины			73.5			73*2=	-
Включение выключателя генераторного напряжения		-		-	-	-		-
ИТОГО:	-	-	-	-	-

Номинальные токи приводов и номинальные толчковые токи для генераторных выключателей и выключателей нагрузки примем приблизительно равными, так как не удалось найти данных параметров в инструкциях, прилагаемых к выключателям, поэтому берём среднестатистические для выключателей одного напряжения.

3. Определяем количество элементов аккумуляторной батареи.

Число основных элементов, напряжение на шинах GB принимается равным 1,05 ^. U_НОМ, U_ПЗ=2,15 - напряжение на элементах в режиме подзаряда:

В режиме аварийного разряда напряжение на элементе составит 1,75 В, при этом на шинах напряжение должно быть не ниже номинального:

При условии поддержания напряжения 230В:

4.

Исходя из длительности аварийной нагрузки, определяем номер (емкость) аккумуляторной батареи.

Типовой номер батареи N выбирается по формуле

N ,

где I_АВ - нагрузка установившегося получасового (часового) аварийного разряда,

1,05 - коэффициент запаса;

j - допустимая нагрузка аварийного разряда = 25 A/N, приведенная к первому номеру аккумуляторов в зависимости от температуры электролита. Определяется по кривой 1 [3, с. 580 рис. 7.26]

=18,3.

Рис.16 Характеристика зависимости тока разряда аккумулятора первого номера от температуры электролита: 1-время разряда 0,5ч; 2-время разряда 1ч.

5. Выбранный номер аккумулятора СК-20 надо проверить по наибольшей кратковременной нагрузке (I_ав.кр.) в начале или конце аварийного разряда.

I_ав.кр. ≤ 46 N.

Для аккумулятора типа СК максимально допустимый кратковременный (пятисекундный) ток разряда принимается равным 46 А.

46·20 = 920 > 494.

Следовательно, выбранный аккумулятор проходит, поэтому окончательно принимаем:

Принимаем СК-20.

6. Аккумулятор типа СК-20 необходимо проверить по допускаемому напряжению (U_{ш доп.}) в условиях толчковой нагрузки.

Толчок может иметь место в начале аварийного режима электростанции при переключении системы электроснабжения собственных нужд на резервный источник питания или в конце аварии, когда выполняются поочередные включения выключателей генератора или высшего напряжения.

Значение U_ш.доп определяем по условию надёжной работы приводов выключателей, т.е. 85% U_ном. С учётом потерь напряжения в питающем кабеле (5%) принимаем U_ш.доп = 90%U_ном.

По кривой определяем I_р(N=1) =35А.

Выполняем проверку:

А;

7. Выбираем подзарядные устройства (ПЗУ) основных и добавочных элементов по току и напряжению, имеющих три автоматических регулятора напряжения

· АРН - 1 – для подзарядки основных аккумуляторов

· АРН - 2 – регулятор разряда с воздействием на элементарный коммутатор

Согласно ГОСТ ток подзаряда должен быть равен 0,03N, А, но, учитывая возможные продолжительные разряды, этот ток принимают равным 0,15N, тогда

I_пз > 0,15N + I_п = 0,15·20 + 20 = 24 А;

где I_п – ток постоянно включенной нагрузки.

Напряжение подзарядного устройства

Uпзу=Uпз·n₀

Здесь Uпз=2,15 В

Окончательно

Uпзу =2,15·108=232,2 В.

Выбираем подзарядное устройство типа ВАЗП-380/260-40/80.

Подзаряд добавочных элементов:

I_пз = 0,05N = 0,05·20 = 1 А.

U_{ПЗУ ДОБ .}=Uпз·n_ДОБ = 2,15·22 = 47,3 В.

Выбираем автоматическое подзарядное устройство типа АРН-2, которое поставляется комплектно с панелью автоматического регулирования U типа ПЭХ-9045-00А2.

Зарядное устройство:

I_з = 5N + I_п = 5 · 20 + 20 =120 А;

U_з = 2,75n = 2.75 ·125 = 343.75 В.

Выбираем зарядный агрегат из генератора постоянного тока П-91: Р_ном = 48 кВт;

U_ном = 270/360 В; I_ном = 1589 А и асинхронного двигателя типа А2-82-4: Р_ном = 55 кВт;

При параллельном, резервном режиме эксплуатации допускается максимальное напряжение заряда

Определяем количество элементов аккумуляторной батареи:

Однако напряжение при разряде не должно быть меньше, чем .

Поэтому конечное напряжение на элементе составляет:

В конце разряда, то есть после 0,5ч, конечное напряжение не должно быть ниже, чем 1,66В/эл на элемент.

Расчёт типа батареи производим с помощью табл. 14, по [22, стр. 28], для , принимаем аккумуляторную батарею серии VARTA 12 OPzS 1500, с разрядным током

 

 

Заключение

 

При проектировании КЭС мною был проведен ряд мероприятий. Данную электрическую станцию расположим в районе города Черемхово, т.к. здесь имеется Черемховский угольный разрез, а также имеется естественное водохранилище. Водохранилище, достаточное для проектируемой КЭС, предполагается, что КЭС будет питать промышленный район.

Разработали компоновку основных сооружений КЭС.

Для выбора главной схемы электрических соединений выбрали генераторы производства ОАО «Силовые машины», наметили несколько вариантов структурных схем. После чего, для выбора силовых трансформаторов и автотрансформаторов были посчитаны перетоки мощности через элементы. На основании технико- экономического сравнения выбрали наиболее оптимальный вариант структурной схемы.

Выбрали схему распределительных устройств 500кВ, а схему РУ 220кВ ЭС с учетом ущерба от перерыва в электроснабжении и потери генерирующей мощности (двойная несекционированная система сборных шин с обходной).

Рассчитали токи короткого замыкания для выбора электрооборудования, аппаратов, шин и т. д., а также для выбора и проверки уставок релейной защиты и автоматики. Опираясь на производителя одной марки выбрали выключатели 3AT2/DT-550, 3AP1DT-245/EK, 3AH фирмы Simiens и разъединители РНДЗ.2-500/3200-У1, РНДЗ.2-220/2000-У1, РПЗ-1-20/12500-У3 производства ОАО "Уралэлектротяжмаш", токоведущие части, трансформаторы тока и напряжения. Устанавливая оборудование производителя одной марки в дальнейшем способствует экономии средств на вызов специалистов сервисного обслуживания.

Разработали схему питания собственных нужд. Для этого определяли количества и мощности источников рабочего и резервного питания собственных нужд.

Выбрали аккумуляторные батареи, так как для обеспечения работы устройств вспомогательных цепей в нормальном и аварийном режимах электроустановок требуется источник энергии.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИСТОЧНИКОВ

 

1. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.: ил.
2. Околович М.Н. Проектирование электрических станций. – М.: Энергоиздат, 1982. -400 с., ил.
3. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987. -648 с.: ил.
4. Гук Ю.Б., Кантан В.В., Петрова С.С. Проектирование электрической части станций и подстанций – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 312 с.: ил.
5. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Учебник – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 640 с.: ил.
6. Тришечкин А.М., Жданов А.С. Электрическая часть электрических станций и подстанций: Дипломное проектирование. Учебное пособие для вузов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. – Ч.1. – 172с.
7. Тришечкин А.М., Жданов А.С. Электрическая часть электрических станций и подстанций: Дипломное проектирование. Учебное пособие для вузов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. – Ч.2. – 236с.
8. ГОСТ 30323-95 Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.
9. ПУЭ шестое издание, с исправленными главами из седьмого издания. – электронный вариант.
10. Перечень электротехнического оборудования, прошедшего экспертизу и допущенного к эксплуатации в энергетике России. – электронный вариант.
11. Васильев А.А., Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. для вузов – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.: ил.
12. Блок В.М., Электрические сети и системы. Учеб. для вузов – М.: Высшая школа, 1986. – 430 с.: ил.
13. Руководящие указания по расчету токов коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания. – электронный вариант.
14. Смирнов А.Д. Справочная книжка энергетика. – М.: Энергия, 1972. – 424 с.
15. Справочник по проектированию электроэнергетических систем. Под редакцией Рокотяна С.С. и Шапиро И.М. – М.: Энергоатомиздат, 1989.-352с.
16. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах.-М.: Энергия, 1964. - 704 с.
17. Электрическая часть электростанций и подстанций. Проектирование и конструирование электрической части электростанций. Методические указания к практическим занятиям студентов специальности 100100 – Электрические станции. Составитель А.С. Жданов.-Иркутск: ИрГТУ, 2005.-29с.

18. Выключатели вакуумные серии ВР Техническая информация НКАИ.670049.011 ТИ Редакция 8

1. www.abb.com - официальный сайт швейцарской фирмы ABB.
2. www.alstom.com – официальный сайт французской фирмы ALSTOM T&D.
3. www.siemens.com – официальный сайт немецкой фирмы SIEMENS.

 

Спецификация оборудования

 

Наименование	Обозначение	Количество штук
Генераторы:	Т3В-220- 2У3
Т3В-320- 2У3
Силовые трансформаторы:	ТДЦ-250000/220
Выключатели:	3AT2/DT-550
3AP1DT-245/EK
ЗАНЗ
Разъединители:	РНДЗ.2-500/3200 У1
РНДЗ.2-220/2000-У1
РВПЗ-2-20/12500 У3
Трансформаторы тока:	ТФЗМ-550Б-I-У1
ТФРМ-220Б-У1
ТШ-20-12000/5
Трансформаторы напряжения:	НКФ-500-78 У1
ЗНОМ-20
СРВ 245

 

 

⇐ Предыдущая12345678

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: