Выбор токоограничивающего реактора. Расчет электрической нагрузки трансформатора (151858)

Посмотреть архив целиком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1


Выбрать токоограничивающий реактор на кабельной линии электростанции в целях ограничения токов короткого замыкания до величины, указанной в таблице вариантов, таблица 1.1. Выбор реактора на отходящей кабельной линии осуществить в предположении, что секционный выключатель QB- включен.

При выборе реактора учесть подпитку точки короткого замыкания К2 генераторов и от системы.

Дано:

Максимально рабочий ток кабельной линии Ip max 600 А.

Номинальная мощность генераторов Рн 30 МВт.

Номинальный коэффициент мощности генераторов cos φ 0.92

Номинальное напряжение установки Uн 6,3 кВ.

Величина ограничения мощности КЗ Sкз 250 МВА.

Время действия защиты присоединения t 1,0 с.

От системы в точке К1 Sкз 1980 МВА.

Номинальная мощность тр – ра 32 МВА.

Исходная схема к выбору реактора представлена на рисунке 1.









Рисунок 1. Схема электроустановки.





Согласно схемы на рисунке 1 составим схему замещения прямой последовательности, на рисунке 2.


Рисунок 2. Схема замещения прямой последовательности.

реактор трансформатор генератор напряжение

Производим выбор оборудования с расчетом индуктивных сопротивлений и сверхпереходных ЭДС для отдельных элементов схемы замещения. Расчет производим в о. е.

Принимаем базисные значения:



Расчет отдельных элементов схемы замещения.

Система:







Генератор:





Трансформатор:



Преобразуем схему замещения в простой вид. Так как GG2 работают в параллель, сведем их к одной точке.






Рисунок 3. Схема замещения.


Периодическая составляющая тока КЗ в точке К1:





Эквивалентное результирующее сопротивление цепи в точке К2 при отсутствии реактора:



Ограничиваемый ток КЗ:



Сопротивление цепи с учетом реактора:



Находим требуемое сопротивление реактора:



На основании расчета выбираем реактор РБДГ – 10 – 4000 – 0,105 с параметрами: Uн – 10 кВ, Iн – 4000, Хр – 0,105 Ом, Iдин – 97 кА, I 2терм – 38,2 кА.

Результирующее сопротивление цепи с учетом реактора:



Начальное значение периодического тока КЗ за реактором:







Проверка реактора на электродинамическую стойкость:



Проверка выполнения условия на электродинамическую стойкость:



Проверка реактора на термическую стойкость:



где:

Определение теплового импульса:



Проверка выполнения условия на термическую стойкость:



Остаточное напряжение на шинах при КЗ за реактором:







Остаточное напряжение, создаваемое линейным реактором, должно быть не менее 65-70% от номинального напряжения установки.

Потеря напряжения в рабочем режиме:



В нормальном режиме работы потеря напряжения в реакторе, как правило, не должна быть выше 1−1,5%.

Выбранный реактор соответствует всем нормам.


Задача 2


Выбрать сборные шины распредустройства 6 или 10 кВ по данным приведенным в таблице вариантов. Выбранные шины проверить на действие КЗ.

Дано:

Номинальное напряжение установки Uн – 6,3 кВ.

Максимальная рабочая мощность нагрузки Sp max 30 МВА.

Начальный сверхпереходной ток 3 – х фазного КЗ I(3) 26 кА.

Установившийся ток 3 – х фазного КЗ I(3) 21 кА.

Установившийся ток 2 – х фазного КЗ I(2) 23 кА.

Время действия защиты tз 0,8 с.

Число часов использования максимума нагрузки Тmax 4000 час.

Решение.

Найдем максимальный расчетный ток:



По справочнику выбираем шины, алюминиевые 2 х 100х10 продолжительный допустимый ток 2860 А.

Произведем проверку по нагреву длительно допустимым током в нормальном режиме.



при расположении шин плашмя К1 = 0,95 при ширине полосы < 60мм. и с учётом поправки на температуру воздуха, отличной от принятой ; , тогда



Условие выполняется.

Расположим шины плашмя и определим момент инерции:






Минимальное расстояние между осями опорных изоляторов вдоль фазы:



Принимаем расстояние между осями опорных изоляторов вдоль фазы равное 1,5 м.

Определим ударный ток:



где:

Максимальное усилие действующее на проводник средней фазы:



где: a – 0,3 м расстояние между осями проводников (фаз);

Рассчитаем резонанс на шине



Момент изгибающий шину:



Момент сопротивления:



Максимальное расчетное напряжение шины при КЗ определится по формуле:



Шины являются механически прочными, если соблюдается условие






где − допустимое механическое напряжение в материале шин.

Допустимое напряжение для алюминиевых шин 75 МПа;

Условие выполняется.

Рассчитаем междуполосное усилие:



Определим коэффициент формы:



где =2b – расстояние между осями полос.

По кривым определим коэффициент формы для проводников прямоугольной формы:

Рассчитаем междуполосное усилие по формуле (24):

Пролет рассчитывают по двум формулам и принимают меньшее значение.







где − расстояние между осями полос, см; Па – модуль упругости;− междуполосный момент инерции, .



где − 2,318 масса полосы на единицу длины, .

Из двух полученных по формулам (25) и (26) значений принимается наименьшее .

Момент, изгибающий полосу определяем из выражения:



Момент сопротивления (шины в пакете всегда расположены на ребро.)







Напряжение в материале шин от междуполосных сил взаимодействия:



Шины являются механически прочными, если соблюдается условие



где − допустимое механическое напряжение в материале шин.

Допустимое напряжение для алюминиевых шин 75 МПа;

Условие выполняется.

Проверка на термическую стойкость и действию токов КЗ.

Для алюминиевых шин допускается конечная температура при КЗ 200 С.

Начальная температура шины:



По кривым для определения конечной температуры шин при КЗ:







где:

По назначению Ак находим, что при КЗ шины нагреваются до 90С, что допустимо, т.к.

>

Проверим шины на тепловой импульс:



где:

Минимально возможное сечение проводника, отвечающее требованию его термической стойкости при КЗ:



где С – функция, А/мм, для алюминиевых шин С = 91,

т.к. =292,78 мм2, а шины выбраны сечением 1000 мм, то они являются термически стойкими.






Задача 3


Рассчитать эл. нагрузки и ток трехфазного КЗ на шинах 10кВ ГПП в наиболее тяжелом режиме. Выбрать трансформатор ГПП, рассчитать потери в них. Выбрать выключатели вводов 10 кВ ГПП.

Дано:

Количество СД 8шт.

Номинальная активная мощность СД 5000 кВт

СД / 0.9/0.16

Сторонняя нагрузка Рн 20000 кВт

сторонней нагрузки 0,7

Sкз на стороне 110 кВ 6900 МВА

Длина линии 7 км

Решение.

Определение электрических нагрузок будем производить по методу коэффициента спроса. Определим суммарную мощность:



где: количество СД; коэффициент спроса

Найдем реактивную мощность СД:



где:






где:

С учётом коэффициента разновременности максимума нагрузки:



где: = 0,95 - коэффициента разновременности максимума по активной нагрузке; = 0,9 - коэффициента разновременности максимума по реактивной нагрузке.

Расчетный коэффициент реактивной мощности равен:



Поэтому необходимо скомпенсировать реактивную мощность до значения = 0.25;

Выбираем батареи конденсаторов стандартной мощности для внутренней установки типа КРМ (УКЛ 56) – 10,5 кВ - 4000 в количестве 6 штук, суммарной мощностью 24000 квар, тогда с учётом КУ:







Найдем рабочий ток:



Мощность силовых трансформаторов определим по формуле (39). Число трансформаторов принимаем равным 2. Мощность трансформаторов выбирают с учетом коэффициента загрузки, равным 0,65÷0,7 в нормальном режиме. Таким образом, мощность трансформатора ориентировочно определяется из условия:



где n – число трансформаторов;

коэффициент загрузки трансформатора.

Выбран трансформатор типа ТДЦ – 40/ 115:

; ;

; ;

; ;

Выбранный по условиям нормального режима работы трансформатор проверяется по допустимой перегрузке (при отключении одного из трансформаторов) по выражению:



где – коэффициент перегрузки трансформатора. не должен превышать значение 1,4, т.е 1,4∙. Такая перегрузка трансформатора допускается в течение пяти дней по шесть часов, при этом возможно отключение части ЭП, относящихся к III – й категории.

Определяем потери в трансформаторах:



где: – коэффициент изменения потерь, изменяющихся в пределах 0,02÷-0,12, зависящий от места присоединения трансформаторов. Для трансформаторов ГПП или ПГВ, принимается равным 0,05. - реактивные потери холостого хода:



Потери активной мощности:






Рассчитав потери мощности в трансформаторах определяют расчётную нагрузку на стороне высокого напряжения трансформатора:











Таблица 1. Расчет электрических нагрузок.

Наименование

Pн кВт

Кс

cosφ

tgφ

Pр кВт

Qр квар

Sр кВА

Iр А

Синхронный двигатель

Количество 8шт.

5000


40000

0,85

0,9

0,484



34000



16456



Сторонняя нагрузка

20000

0,9

0,7

1,02

20000

24000



сил. нагр.

10 кВ

60000




54000

40456



С учетом Крм





51300

36410,4



Мощность КУ.






24000



сил. нагр.

10 кВ





51300

12410,4

52779,8

3047,2

Потери в тр-торе





725,82

7578



сил. нагр.

ГПП





52025,82

19988,4

55733,49



Расчет трехфазного короткого замыкания.

Для расчета составим схему замещения электрической сети, рисунок 4.














Рисунок 4. Схема замещения электрической сети.


Примем базисные значения:

Рассчитаем значения отдельных элементов схемы замещения, расчет ведем в относительных единицах.

Синхронный двигатель:



При расчете примем что СД работает с перевозбуждением.



Система:



Нагрузка:






Трансформатор:



Линия:



Преобразуем схему замещения в простой вид, рисунок 5.








Рисунок 5. Преобразованная схема замещения в простой вид.








Рассчитаем начальное значение периодической составляющей тока КЗ для каждой ветви.



Ударный коэффициент тока КЗ.



где:

Определим значение ударного тока КЗ.



По расчетным данным выбираем выключатели вводов, ориентируемся на вакуумный выключатель ВВЭ – 10 – 31,5/3150У3; Uн=10 кВ; Iвк ном=3150 А;

Iном откл=31,5 кА; Iдинам=80 кА; Iтерм=31,5 кА/3 с; tоткл=0,075 с.

Проверяем по току отключения:

Проверка на электродинамическую стойкость:

Проверка на термическую стойкость:



Примем расчетную продолжительность КЗ равной 2с, исходя из времени срабатывания резервной защиты.

Выбранный выключатель соответствует всем нормам.






Литература


  1. Электрическая часть станций и подстанций / Под ред. А. А. Васильева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. 576 с, с ил.

  2. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1989

  3. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

  4. Переходные процессы в системах электроснабжения: Учебник/ В. Н. Винославский, Г. Г. Пивняк, Л. И. Несен и др.; Под ред. В. Н. Винославского.— К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989.— 422 с.

  5. Программа и методические указания к самостоятельной работе по курсу "Электромагнитные переходные процессы" для студентов дневной и заочной форм обучения специальности 8.090603 "Электротехнические системы электропотребления"/ Составил: В.В. Нестерович. – Мариуполь: ПГТУ, 2004. – 25с.

Размещено на Allbest.ru


Случайные файлы

Файл
РПЗ.doc
11327.rtf
92445.rtf
1-ый лист.doc
163154.rtf