Источники оперативного тока

 

Приборы, аппараты, соединительные провода и кабели систем управления, сигнализации, измерения, релейной защиты, автоматики и телемеханики относят к оборудованию вспомогательных цепей. Вспомогательная цепь электрического устройства – это электрическая цепь различного функционального назначения, не являющаяся силовой электрической цепью. Все электрические цепи управления, сигнализации, измерения и защиты называются оперативными.

Для обеспечения работы устройств вспомогательных цепей в нормальном и аварийном режимах электроустановок требуется источник энергии – источник оперативного тока. При этом возможно применение как постоянного, так и переменного тока.

Питание оперативных цепей может осуществляться как от специальных независимых источников энергии (аккумуляторных батарей, химических элементов), так и путем отбора мощности от первичных источников энергии (генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, предварительно заряженных конденсаторов и выпрямительных устройств). На электрических станциях и подстанциях применяют централизованные и индивидуальные схемы распределения оперативного тока.

Схемы индивидуального питания оперативных цепей применяются на электрических станциях малой мощности и подстанциях с небольшим числом выключателей или без них на высокой стороне.

Ограничения в применении трансформаторов тока и напряжения для питания оперативных цепей вызываются их неспособностью выдавать достаточную мощность при нормальном режиме (ТА) и коротких замыканиях (ТV) соответственно.

При централизованном питании оперативных цепей источником тока обычно служат аккумуляторные батареи с подзарядными устройствами. В качестве источника постоянного оперативного тока на электрических станциях и подстанциях в основном примененяются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.

Произведём выбор аккумуляторных батарей для проектируемой ТЭЦ. На современных электрических станциях и подстанциях используют установки постоянного оперативного тока, как правило, с номинальным напряжением 220 В.

На электростанциях, как правило, применяют установки постоянного оперативного тока с элементным коммутатором или специальным тиристорным переключателем. Схемы на рисунке 20 являются типовыми на вновь проектируемых подстанциях и предлагаются к реализации при реконструкции существующих электроустановок.

 

Рисунок 22. Схема установки постоянного тока без элементного коммутатора последовательно включенных элементов с отводом от 108-го элемента:

I – цепи управления и сигнализации;

II – аварийное освещение и электродвигатели;

III – электромагниты включения.

Схема на рисунке 22 применяется, как правило, на электрических станциях, когда из-за различного характера нагрузки, значительной её величины и продолжительности аварии на шинах аккумуляторной батареи (GB) наблюдаются глубокие посадки напряжения. С помощью устройства стабилизации постоянного напряжения обеспечивается требуемый уровень напряжения у потребителей постоянного тока в течение всего периода аварийного разряда аккумуляторной батареи.

От аккумуляторных батарей питаются следующие электроприемники:

· аппараты систем управления (реле защит, автоматики, блокировки, электромагниты управления выключателями и т.д.), часть этих аппаратов постоянно обтекается током, часть включается кратковременно;

· электромагниты включения выключателей. Для их питания целесообразно иметь особую сеть;

· лампы аварийного освещения;

· электродвигатели особо ответственных механизмов (аварийных маслонасосов систем регулирования, смазки, уплотнения подшипников турбин, генераторов и синхронных компенсаторов и т.д.);

· технологические защиты, электроприводы отсечных клапанов газопроводов, электрогидравлических преобразователей (ЭГП) систем регулирования и электромагниты отпорных клапанов турбин.

· преобразовательные агрегаты оперативной связи (двигатель-генераторы мощностью 7,2 и 9,0 кВт) или инверторы, служащие для автоматического питания устройств связи при полном отключении электроэнергии (потере источника питания собственных нужд станции), преобразуя постоянный ток от аккумуляторной батареи в переменный синусоидальный (гармонический) ток с помощью инверторов.

 

Таблица 31 – Классификация электроприемников постоянного тока

Характер нагрузки	в нормальном режиме	в аварийном режиме
переходном	установившемся
Постоянная	Токи аппаратов устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты
Кратковременная	Токи включения и отключения приводов выключателей и автоматов. Токи аппаратов устройств управления, блокировки, сигнализации и РЗ
-	Пусковые токи электродвигателей	-
Временная	-	Токи аварийного освещения	Токи электродвигателей и аварийного освещения

В настоящее время на электрических станциях и подстанциях осуществляют режим постоянного подзаряда аккумуляторных батарей. Это значит, что в нормальном режиме электроустановки подзарядный агрегат питает всю постоянно включенную нагрузку () и компенсирует ток саморазряда аккумуляторной батареи (). Следовательно, батарея в режиме подзаряда всегда заряжена на полную емкость. Зарядка аккумуляторной батареи необходима, если в аварийном режиме на станции емкость ее заряда снизилась более, чем на 10% [5].

Определим нагрузку на аккумуляторную батарею.

Аккумуляторная батарея в нормальных условиях работает в режиме нормального подзаряда и, следовательно, постоянной нагрузки не несет. Поэтому расчетной является аварийная ситуация на станции, когда батарея принимает на себя всю аварийную нагрузку [10]. По [10], стр. 341 для ТЭС и ГЭС, работающих в системе, рекомендуется принимать длительность работы аварийного режима равной 0,5 ч.

Число основных элементов батареи необходимы для создания номинального напряжения без учета разряда:

, где:

- напряжение на шинах;

- напряжение на элементе в режиме подзаряда.

Общее число элементов в батарее:

,

где - напряжение на элементе в конце аварийного разряда.

Тогда число добавочных элементов в составе батареи, необходимых для поддержания номинального напряжения на весь аварийный период:

.

Типовой номер батареи:

,

где - ток разряда аккумулятора первого номера, определяемый согласно [10] по рис. 8.16, кривой номер 1 по температуре электролита .

 

Таблица 32 – Перечень потребителей постоянного тока

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	Толчок тока в начале аварийного режима	Наибольший толчковый ток (в конце разряда)
Постоянная нагрузка	-	-	-		-
Аварийное освещение	-	-	-		-		-
Приводы выключателей		-		-	-	-		-
Преобразовательный агрегат оперативной связи		7,2
Двигатели аварийного маслонасоса смазки подшипников турбины			73,5				-
Включение выключателя ВЭБ-110		-	2,5	-	-	-		-
Итого:	-	-	-	-	-

 

Принимаем ближайший больший типовой номер батареи .

Выбираем по [7] аккумуляторную батарею 10 БП 1000 Курск производства Курского завода аккумуляторов и проверяем её по условию :

.

Таким образом, условие выполняется.

В режиме кратковременной нагрузки значение определяем по условию надёжной работы приводов выключателей, то есть оно должно мыть не менее 85% от . С учётом потерь напряжения в питающем кабеле (~5%) принимаем . Для этого используем графическую зависимость, которая для аккумуляторов 10БП 1000 Курск задается в виде таблицы [7], где .

Таким образом, аккумуляторная батарея 10 БП 1000 Курск удовлетворяет всем условиям и принимается к установке.

Имея наилучшие токовые характеристики в режиме короткого разряда, аккумуляторные батареи серии БП значительно дешевле аналогичных аккумуляторных батарей зарубежного производства и существенно превосходят по эксплуатационным характеристикам [7].

Выбираем подзарядные устройства (ПЗУ) основных и добавочных элементов по току и напряжению, имеющие три автоматических регулятора напряжения (АРН–1 – для подзарядки основных аккумуляторов, АРН–2 – регулятор разряда, АРН–3 – для подзарядки добавочных элементов):

Согласно [10] ток подзаряда должен быть 0,03N А. Однако, учитывая возможные продолжительные разряды, этот ток принимают равным 0,15N.

Ток подзаряда равен:

= 0,15·36 + 30 = 35,4 А, где - ток постоянно включенной нагрузки.

Напряжение подзарядного устройства равно:

U_ПЗУ = U_пз·n₀ = 2,15·108 = 232,2 В, где U_пз=2,15 В.

Выбираем подзарядное устройство типа УЗП-М-240УХЛ4.

Устройство УЗП-М представляет собой модульный высокочастотный транзисторный преобразователь и предназначено для заряда стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей различными методами, как в автоматическом режиме, так и в ручном, при участии оператора; подзаряда аккумуляторных батарей с возможностью параллельной работы на постоянную нагрузку, подключённую к щиту постоянного тока (ЩПТ). Устройства УЗП-М могут обеспечить электропитание любых потребителей постоянного тока электростанции или подстанции, в том числе и чувствительных к качеству напряжения питания.

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-3, 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, состоящий из генератора постоянного тока 2ПО (электрические машины серии 2П заменяют машины серии П) и асинхронного двигателя типа 4АА564УЗ.

 

 

Заключение

 

В проекте рассмотрены три варианта схемы выдачи мощности ТЭЦ в районе г. Свирска Иркутской области. Установленная и располагаемая мощность ТЭЦ составит 460 МВт. Электростанция будет работать по графику покрытия тепловых нагрузок.

На станции предлагается установить 1 турбогенератор мощность по 110 МВт и шесть турбогенераторов мощностью 63 МВт каждый. На напряжении 110 кВ по ВЛ будет осуществляться питание промышленного района с максимальным уровнем потребления 165 МВт. Проектируемая станция войдет в состав энергосистемы, с которой будет связана электрической сетью на напряжении 220 кВ длиной 60 км, На На напряжении 10 кВ будет осуществляться питание машиностроительного завода по 12 КЛ и выдавать мощность 82 МВт.

При сравнении вариантов можно сделать следующие выводы:

- во всех вариантах схемы выдачи мощности ТЭЦ обеспечивается достаточная степень надежности выдачи ее мощности;

На основании технико-экономического сравнения выбран второй вариант схемы выдачи мощности ТЭЦ. Расчеты электрических режимов выполнены для зимнего и летнего максимума нагрузок.

Схему РУ 220 кВ требуется выполнить по типовой схеме «Двойная система сборных шин с обходной» с установкой двух автотрансформаторов 220/110 кВ мощностью 63 МВА каждый. РУ 110 кВ с учетом ущерба от перерывов в электроснабжении выполнить по схеме «Схема с двумя системами сборных шин и с обходной системой». На ГРУ 10кВ приняли схему «Одиночная секционированная система сборных шин».

На основании токов короткого замыкания произведен выбор основного электрооборудования на станции. Расчет производили для одной точки вручную, для остальных с помощью программы. Результаты всех полученных ТКЗ для удобства свели в таблицу.

На напряжение 220кВ произвели выбор выключателей и разъединителей, для чего теоретически рассмотрели разные виды выключателей и пришли к выводу, что самыми приемлемыми являются элегазовые выключатели, т. к. они удовлетворяют всем требованиям и не смотря на относительно высокую стоимость, они обладают след. преимуществами: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов

К установке мы приняли элегазовые колонковые выключатели ВГГ-220-40/2500У1 производства ОАО "Уралэлектротяжмаш" и разъединители типа РПД-220/2500УХЛ1.

На напряжение 110кВ приняты элегазовые колонковые выключатели ВЭБ-220II-40/2500УХЛ1ВГТ-110-40/2500У1 и разъединители типа РПД-110/2500УХЛ1, так же произвели выбор выключателей и разъединителей генераторного напряжения.

Для обеспечения работы устройств вспомогательных цепей электроустановок произведен расчет источников оперативного тока, что позволит при нарушениях нормальной работы станции обеспечить аварийное освещение и электроснабжение механизмов собственных нужд.

Составили главную схему электрических соединений. План и разрезы открытого распределительного устройства 110 кВ.

 

 

Библиографический список

 

1. ГОСТ 14209-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки.

2. ГОСТ 27514-08. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ.

3. ГОСТ 30323-95, ГОСТ Р 50254-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.

4. ГОСТ 7.1-2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления.

5. Гук Ю. Б. Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб. пособие для вузов / Ю. Б. Гук, В. В. Кантан, С. С. Петрова – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие, 1985. – 312 с., ил.

6. Материалы сайта http://www.abb.ru

7. Материалы сайта http://www.cs66.ru

8. Материалы сайта http://www.cztt.ru

9. Материалы сайта http://www.electroshield.ru

10. Материалы сайта http://www.energy-portal.siemens.com

11. Материалы сайта http://www.power-m.ru

12. Материалы сайта http://www.ptd.siemens.ru

13. Материалы сайта http://www.ramenergy.ru

14. Материалы сайта http://www.uetm.ru

15. Материалы сайта http://www.vniir.ru

16. Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов / Б. Н. Неклепаев, И. П. Крючков. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.: ил.

17. Околович М. Н. Проектирование электрических станций: Учебник для вузов. – М.: Энергоиздат, 1982. – 400 с., ил.

18. Правила устройства электроустановок. Действующие главы шестого и седьмого изданий. – Электронная версия.

19. Проектирование электростанций. Методические указания к практическим занятиям студентов специальности 10.01 «Электрические станции». Составитель А. С. Жданов. – Иркутск: ИрГТУ, 1999. – 18 с.

20. Расчёт трёхфазных коротких замыканий на ПЭВМ: Методическое пособие по использованию программы «KZ 3F» для студентов направления 551700-Электроэнергетика. Составили О. В. Лобанова, А. М. Тришечкин. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2000. – 59 с.

21. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / Под ред. Б. Н. Неклепаева. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. – 144 с.

22. Рожкова Л. Д. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов / Л. Д. Рожкова, В. С. Козулин. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.: ил.

23. Рожкова Л. Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: учебник для студ. сред. проф. образования / Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. – 4-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 448 с.

24. СТО ИрГТУ.005-2007. Система менеджмента качества. Учебно-методическая деятельность. Общие требования к оформлению текстовых и графических работ студентов.

25. Тришечкин А. М. Электрическая часть электрических станций и подстанций: Дипломное проектирование. Учебное пособие для вузов / А. М. Тришечкин, А. С. Жданов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. – Ч.1. – 172 с.

26. Тришечкин А.М. Электрическая часть электрических станций и подстанций: Дипломное проектирование. Учебное пособие для вузов / А. М. Тришечкин, А. С. Жданов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. – Ч.2. – 236 с.

27. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. Учебник электротехнических и энергетических вузов и факультетов. – М.: «Энергия», 1970. - 520 с.

28. Фадеев В. А. Современное состояние электроэнергетики и её влияние на развитие национальной экономики. – Электронная версия.

29. Электрическая часть электростанций и подстанций: методические указания к практическим занятиям. Составители: Н. А. Мурашко, А. С. Жданов, Э. Б. Старостина, А. Г. Акишина, Н. Ю. Снопкова. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. – 60 с.

30. Электрическая часть электростанций и подстанций. Основы устройства электроустановок. Проектирование и конструирование электрической части электростанций и подстанций (токопроводы и КРУЭ). Методические указания к лабораторным занятиям. Составитель А. С. Жданов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. – 60 с.

31. Электрическая часть электростанций и подстанций. Техника электрической части электростанций (элегазовые выключатели). Методические указания к лабораторным занятиям. Составители А. Г. Акишина, А. С. Жданов. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. – 40 с.

32. Электроэнергетика: производство, передача и распределение электроэнергии. Методические указания к лабораторным занятиям студентов. Составители: А. Г. Акишина, А. С. Жданов, Н. А. Мурашко, Н. Ю. Снопкова. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. – 84 с.

 

⇐ Предыдущая45678910111213

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: