Электрические станции и подстанции

19 е
Расчет коэффициентов токораспределения
Пусть С49=1
Тогда: С48=Х49/Х48*С49=0,117/0,224*1=0,522
С2=Х49/Х2*С49=0,117/0,246*1=0,476

С6=С47=С48=0,522

С42=Х47/Х42*С47=0,079/0,132*0,522=0,312
С46=Х47/Х46*С47=0,079/0,196*0,522=0,21


С41=Х42/Х41*С42=0,132/0,327*0,312=0,126
С35=Х42/Х35*С42=0,132/0,22*0,312=0,187
Коэффициенты токораспределения обозначены на схеме числами в рамках (Рис. 19е)

Определяем кратности токов КЗ к номинальным токам генерации:
- для группы генераторов Г1 К= Iг1/ Iг1ном =104,7/21,39=4,89,
где Iг1ном=Sг/(√3*U)=889/(√3*24)=21,39 кА
Iг1= IК4* С2=219,88*0,476=104,7 кА
- для группы генераторов Г2 К= Iг2/ Iг2ном =46,22/42,8=1,07,
где Iг2ном=Sг/(√3*U)=2*889/(√3*24)=42,8 кА
Iг2= IК4* С46=219,88*0,21=46,2 кА

Предварительно с последующей проверкой выбираем выключатель HЕC 7/8-190/22000 с параметрами:
Iн.откл=190 кА
tсо=0,033 с
Токи Iпt и Iat определяем для момента времени, соответствующего моменту начала размыкания контактов:
t=tрз.min+tco=0,01+0,033=0,043 с
По кривой Irt/Ir0=4,89 и Irt/Ir0=1,07 на рис. 1,8 а (Неклепаев) определяем коэффициент затухания периодической составляющей тока КЗ для групп Г1 и Г2 соответственно:
γ1=0,75; γ2=0,97
Iпt(г1)=γ1* Iп0(г1)=0,75*104,7=91,19 кА

Iпt(г2)=γ2* Iп0(г2)=0,97*46,2=44,81 кА

Токи К3 от систем считаем незатухающими в связи с удаленностью от источников:
Iпt(с1)= Iп0(с1)=27,71 кА
Iпt(с2)= Iп0(с2)=41,11 кА
Суммарная периодическая составляющая тока КЗ в момент времени t в точке К4
Iпt4= Iпt(г1)+ Iпt(г2)+ Iпt(с1)+ Iпt(с2)=91,19+44,81+27,71+41,11 =204,82 кА
10.4.3. Расчет апериодической составляющей тока К3 в момент времени t.
= ∙ 91,19 ∙ = 114,05 кА
где Ta = 0,35.

= ∙ 44,81 ∙ = 56,05 кА
где Ta = 0,35.
= ∙ 27,71 ∙ = 21,2 кА
где Ta = 0,07.
= ∙ 41,11 ∙ = 13,9 кА
где Ta = 0,03.

Суммарная апериодическая составляющая тока КЗ в момент времени t в точке К4:
iаt(к3) = iаt(220) + iаt(500) + iаt(С1) + iаt(С2) = 114,05+56,05+21,2+13,9=205,17кА

Содержание апериодической составляющей в отключаемом токе:


10.4.4. Расчет ударного тока К3.
= ∙ 91,19 ∙ 1,973 = 254,44 кА
где Kуд = 1,973.
= ∙ 44,81 ∙ 1,973 = 125,03 кА
где Kуд = 1,973.

= ∙ 27,71 ∙ 1,87 = 73,28 кА
где Kуд = 1,87.
= ∙ 41,11 ∙ 1, 73= 100,58 кА
где Kуд = 1,73.

Суммарный ударный ток КЗ в точке К3:
iуд(к3) = iуд(220) + iуд(500) + iуд(С1) + iуд(С2) = 254,44+125,03+73,28+100,58=553,33 кА




10.3. Расчет тока КЗ в системе собственных нужд 6 кВ при питании от рабочего и резервного ТСН (точки К5, К6)
На рис.20 приведены этапы преобразования схемы замещения к точке короткого замыкания К5 – на секции СН 6 кВ при питании от рабочего ТСН. Для этого можно воспользоваться результатами преобразования к точке К3.
На схеме замещения присутствует только та ветвь рабочего ТСН, на которой произошло КЗ. Подпитка от электродвигателей второй ветви рабочего ТСН не учитывается, т.к. обмотка НН ТСН и двигатели имеют на порядок большее сопротивление, нежели остальные элементы сети.
Ветвь резервного ТСН также не учитывается, т.к. выключатель резервного ввода на секцию 6 кВ нормально отключен.

Рис.20

x50=x22+x21+x45=5.75+0.3+0.135=6.185
х51= х50||х26 = 6.185∙15.36/(6.185+ 15.36) = 4.409

Токи для точки короткого замыкания К3 составят:
IК3(д) = 0,94/15,36*91,64=5,61 кА
IК3(с) = 1,066/6,185*91,64=15,79 кА
Суммарный ток
IК3 = 21,4 кА

Аналогично рассчитываются токи короткого замыкания при питании секции 6 кВ от резервного ТСН – точка К6. В этом случае не учитывается ветвь рабочего ТСН, т.к. выключатель рабочего ввода на секцию 6 кВ отключен. Ток короткого замыкания поступает на секцию 6 кВ через РТСН.

Рис.21
x52=x39+x23+x24+ x25=0,252+5,25+0,25+0,121=5,748
х53= х52||х26 = 5,748∙15.36/(5,748+ 15.36) = 4,183

Токи для точки короткого замыкания К3 составят:
IК3(д) = 0,94/15,36*91,64=5,61 кА
IК3(с) = 1,057/5,748*91,64=16,85 кА
Суммарный ток
IК3 = 22,46 кА

Результаты расчета периодических составляющих токов трехфазного КЗ приведены в табл.1 и будут использованы для выбора выключателей по отключающей способности.

Таблица 1. Результаты расчета периодических составляющих токов трехфазного КЗ в начальный момент времени I(3)по
Составляющие от генератора от двигателей от системы суммарная Точка Iпо(г), кА Iпо(д), кА Iпо(с), кА Iпо, кА К1 7,61 – 18,59 26,2 К2 9,44 – 8,65 18,09 К3 107,1 – 97.62 204.72 К4 107,1 – 112,78 219,88 К5 – 5,61 15,79 21,4 К6 – 5,61 16,85 22,46
Результаты расчета периодических составляющих токов трехфазного КЗ в момент времени Iпt
Составляющие от генератора от двигателей от системы суммарная Точка Iпt(г), кА Iпt(д), кА Iпt(с), кА Iпt, кА К1 14.03 11.48 25.51 К2 9,84 6.9 16.74 К3 78.24 100.39 178.63 К4 136 68.82 204.82 К5 – 3.95 15,79 19.74 К6 – 3.95 16,85 20.8

Ударные токи КЗ допустимо рассчитать через токи Iпо по упрощенной формуле:
iуд = 2,8∙Iпо.
Результаты расчета ударных токов КЗ приведены в табл.2 и будут использованы для проверки электрооборудования по электродинамической стойкости.

Таблица 2. Результаты расчета ударных токов КЗ iуд
Составляющие от генератора от двигателей от системы суммарная Точка iуд (г), кА iуд (д), кА iуд (с), кА iуд, кА К1 21,31 – 39,82 61,12 К2 26,43 – 24,22 50,65 К3 218.31 – 253.1 471.4 К4 379.47 – 173.86 553.33 К5 – 15,71 44,21 59,92 К6 – 15,71 47,18 62,89
11. Выбор выключателей и разъединителей

Полный выбор выключателей, разъединителей, ячеек КРУ включает в себя проверки по многочисленным критериям, для использования которых необходимо рассчитать не только периодическую составляющую тока КЗ в начальный момент времени Iпо и ударный ток КЗ iуд, но и следующие величины:
- Iпt – периодическая составляющая тока КЗ в момент времени t;
- iat – апериодическая составляющая тока КЗ в момент времени t;
- β – процентное содержание апериодической составляющей тока КЗ, %;
- В – тепловой импульс, кА2∙с.
Поскольку изложение методики расчета данных величин не входит в курс лекций, выбор выключателей производим упрощенно по критериям, приведенным в табл.3.

Таблица 3. Критерии выбора выключателей
Критерий выбора Параметры
выключателя Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн – номинальное напряжение Uэу – номинальное напряжение электроустановки Uн ≥ Uэу По номинальному току Iн – номинальный ток Iраб – рабочий ток электроустановки Iн ≥ Iраб По отключающей способности Iоткл.н – номинальный ток отключения Iпо – периодическая составляющая тока трехфазного КЗ Iоткл.н ≥ Iпо По электродинамической стойкости iдин – предельный сквозной ток (наибольший пик) iуд – ударный ток КЗ iдин ≥ iуд Выбор разъединителей упрощенно производим по критериям, приведенным в табл.4.
Таблица 4. Критерии выбора разъединителей
Критерий выбора Параметры
разъединителя Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн – номинальное напряжение Uэу – номинальное напряжение электроустановки Uн ≥ Uэу По номинальному току Iн – номинальный ток Iраб – рабочий ток электроустановки Iн ≥ Iраб По электродинамической стойкости iдин – предельный сквозной ток iуд – ударный ток КЗ iдин ≥ iуд
Дальнейший выбор коммутационной аппаратуры представлен в табличном виде.

11.1. Выбор генераторных выключателей

Таблица 5. Выбор генераторных выключателей HGC 7/8-190/22000
Критерий выбора Параметры
выключателя Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн = 30 кВ Uэу = 24 кВ Uн ≥ Uэу
30 ≥ 24 По номинальному току Iн = 22 кА Iраб = 21,36 кА Iн ≥ Iраб
22 ≥ 21,36 По отключающей способности Iоткл.н = 190 кА Iпо = 83,16 кА Iоткл.н ≥ Iпо
190 ≥ 83,16 По электродинамической стойкости iдин = 490 кА iуд = 253.1 кА iдин ≥ iуд
490 ≥ 253.1
Рабочий ток, протекающий через выключатель в нормальном режиме, вычислим через полную мощность генератора:
Sг = Рг/сosφ = 800/0,9 = 889 МВА – полная мощность генератора.
Iраб ==889/(24*√3)= 21,36 кА,
При коротком замыкании через генераторный выключатель течет либо ток КЗ от системы, либо ток КЗ от генератора. Ток КЗ от системы больше, чем от генератора. Поэтому при выборе генераторного выключателя в качестве параметра сети принимается не суммарный ток КЗ, а составляющая тока КЗ от системы.

11.2. Выбор выключателей РУ высокого напряжения

Таблица 6. Выбор выключателей 220 кВ ВГТ-220-40/2500
Критерий выбора Параметры
выключателя Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн = 220 кВ Uэу = 220 кВ Uн ≥ Uэу
220 ≥ 220 По номинальному току Iн = 2,5 кА Iраб = 2,33 кА Iн ≥ Iраб
2,5 ≥ 2,33 По отключающей способности Iоткл.н = 40 кА Iпо = 26,2 кА Iоткл.н ≥ Iпо
40 ≥ 26,2 По электродинамической стойкости iдин = 100 кА iуд = 61,12 кА iдин ≥ iуд
100 ≥ 61,12 Рабочий ток Iраб, протекающий через выключатель 220 кВ в максимальном режиме, может быть вычислен по полной мощности генератора:
Iраб ==889/(220*√3)= 2,33 кА
В отличие от генераторного выключателя, через выключатели РУ-ВН при коротком замыкании течет суммарный ток от системы и генераторов. Поэтому при выборе данных выключателей в качестве параметра сети принимается суммарный ток КЗ.

Таблица 7. Выбор выключателей 500 кВ ВГБ-500-40/3150
Критерий выбора Параметры
выключателя Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн = 500 кВ Uэу = 500 кВ Uн ≥ Uэу
500 ≥ 500 По номинальному току Iн = 3,15 кА Iраб = 1,03 кА Iн ≥ Iраб
3,15 ≥ 1,03 По отключающей способности Iоткл.н = 40 кА Iпо = 18,1 кА Iоткл.н ≥ Iпо
40 ≥ 18,1 По электродинамической стойкости iдин = 100 кА iуд = 50,65 кА iдин ≥ iуд
100 ≥ 50,65
Рабочий ток Iраб, протекающий через выключатель 500 кВ в максимальном режиме, вычисляется по полной мощности генератора:
Iраб ==889/(500*√3)= 1,03 кА

11.3. Выбор разъединителей РУ высокого напряжения

При выборе разъединителей используются те же, токи, что и при выборе выключателей соответствующего напряжения.

Таблица 8. Выбор разъединителей 220 кВ РДЗ-220/3150
Критерий выбора Параметры
разъединителя Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн = 220 кВ Uэу = 220 кВ Uн ≥ Uэу
220 ≥ 220 По номинальному току Iн = 3.15 кА Iраб = 2,33 кА Iн ≥ Iраб
3.15 ≥ 2,33 По электродинамической стойкости iдин = 125 кА iуд = 61,12 кА iдин ≥ iуд
125 ≥ 61.12
Таблица 9. Выбор разъединителей 500 кВ РНД-500/3200 У1
Критерий выбора Параметры
разъединителя Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн = 500 кВ Uэу = 500 кВ Uн ≥ Uэу
500 ≥ 500 По номинальному току Iн = 3,2 кА Iраб = 1,03 кА Iн ≥ Iраб
3,2 ≥ 1,03 По электродинамической стойкости iдин = 160 кА iуд = 50,65 кА iдин ≥ iуд
160 ≥ 50,65

11.4. Выбор выключателей и ячеек КРУ 6 кВ

Таблица 10. Выбор выключателей 6,3 кВ ВКЭ-10-1600-20
Критерий выбора Параметры
выключателя Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн = 10 кВ Uэу = 6,3 кВ Uн ≥ Uэу
11 ≥ 11 По номинальному току Iн = 1,6 кА Iраб = 1,28 кА Iн ≥ Iраб
1,6 ≥ 1,28 По отключающей способности Iоткл.н = 20 кА Iпо = 16,85 кА Iоткл.н ≥ Iпо
20 ≥ 16,85 По электродинамической стойкости iдин = 52 кА iуд = 47,2 кА iдин ≥ iуд
52 ≥ 47,2
Рабочий ток, протекающий через выключатель ввода на секцию в нормальном режиме, вычислим через мощность двигателей СН одной секции 6 кВ:
Sд = КзгрSТСН/2 = 0,7∙40/2 = 14 МВА:
Iраб ==14/(6,3*√3)= 1,28 кА
При коротком замыкании через выключатель ввода на секцию 6 кВ течет либо ток КЗ от системы, либо ток КЗ от двигателей. Ток КЗ от системы больше, чем от двигателей. Поэтому в качестве параметра сети принимается не суммарный ток КЗ, а составляющая тока КЗ от системы.
При этом следует ориентироваться на максимальное значение тока КЗ из двух значений: при питании от ТСН и при питании от РТСН. В нашем случае ток КЗ при питании от РТСН оказался выше. Поэтому выключатель резервного ввода на секцию 6 кВ находится в более тяжелых условиях, чем выключатель рабочего ввода. Несмотря на это, в целях унификации, оба этих выключателя выбираем однотипными.

12. Выбор токопроводов на генераторном напряжении

Выбор токопроводов осуществляется по критериям, перечисленным в табл.11.

Таблица 11. Критерии выбора токопроводов
Критерий выбора Параметры
токопровода Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн – номинальное напряжение Uэу – номинальное напряжение электроустановки Uн ≥ Uэу По номинальному току Iн – номинальный ток Iраб – рабочий ток электроустановки Iн ≥ Iраб По электродинамической стойкости iдин – ток электродинамической стойкости iуд – ударный ток КЗ iдин ≥ iуд
Дальнейший выбор токоведущих частей представлен в табличном виде.

12.1. Выбор генераторного токопровода

Таблица 12. Выбор генераторного токопровода ТЭНЕ-24-24000-560 – [1, стр.540]
Критерий выбора Параметры
токопровода Параметры сети Условие
выбора По номинальному напряжению Uн = 24 кВ Uэу = 24 кВ Uн ≥ Uэу
24 ≥ 24 По номинальному току Iн = 24 кА Iраб = 21,36 кА Iн ≥ Iраб
24 ≥ 21,38 По электродинамической стойкости iдин = 560 кА iуд = 253.1 кА iдин ≥ iуд
560 ≥ 253.1
При КЗ в любой точке генераторного токопровода по нему протекают раздельно токи КЗ от генератора и системы. Поэтому генераторный токопровод выбирается по максимальному из этих токов – в данном случае, по току КЗ от системы.

12.2. Выбор отпайки от генераторного токопровода к ТСН

Рабочий ток ответвления генераторного токопровода к ТСН рассчитывается через мощность потребителей собственных нужд SСН = КзгрSТСН = 0,7∙40 = 28 МВА:
Iраб ==28/(24*√3)= 0,67 кА.
При КЗ по ответвлению протекает суммарный ток КЗ от генератора и системы. Ответвление генераторного токопровода к ТСН выбирается по суммарному току КЗ от генератора и системы iуд = 553.33 кА.
В комплекте с генераторным токопроводом поставляются монтажные блоки отпаек к ТСН, имеющие параметры, скоординированные с параметрами генераторного токопровода. В [1, стр.541] на рис.9.16 показана конструкция пофазно экранированной отпайки от генераторного токопровода без указания ее характеристик.
Для корректного выбора по условиям нормального режима и электродинамической стойкости, отпайка от генераторного токопровода должна иметь следующие параметры:
Uном ≥ 24 кА;
Iном ≥ 0,67 кА;
iдин ≥ 471.4 кА.
Чертежи:
1. Упрощенная схема технологического цикла производства электроэнергии.


К – котел; ПП – пароперегреватели; СК – стопорный клапан; РК – регулирующий клапан; ЦВД, ЦНД – цилиндры высокого и низкого давлений турбины; ЭГ – электрогенератор трехфазный синхронный; КН1, КН2 – конденсатные насосы первой и второй ступеней; БОУ – блочная обессоливающая установка; ЦН – циркуляционный насос турбины; РПНД, РПВД – регенеративные подогреватели низкого и высокого давлений; ТП – турбопривод; КНТП – конденсатный насос турбопривода; Д – деаэратор; ПН – питательный насос; БН – бустерный насос; ВСП, НСП – верхний и нижний сетевые подогреватели; ОД – охладитель дренажей; СН – сетевой насос.


2. Компоновка зданий, сооружений и оборудования на территории электростанции.


3. Главная схема электрических соединений.



4. Схема собственных нужд.


5. Схема заполнения ОРУ.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 АТ РТСН Л5 Л6 Л7 Л8 Л9 Т4 ОВ ШСВ
Схема заполнения ОРУ 220 кВ, выполненного по схеме «Двойная несекционированная система сборных шин с обходной сборной шиной с одним выключателем на присоединение»

6. План ОРУ.




Компоновка ОРУ 220 кВ по схеме с двумя рабочими и обходной системами шин.
План ячейки линии.

7. Разрез по ячейке одного из ОРУ.



Компоновка ОРУ 220 кВ по схеме с двумя рабочими и обходной системами шин.
Разрез ячейки линии.
1 – разъединитель ОСШ;
2 – конденсатор связи;
3 – заградитель;
4 – линейный разъединитель;
5 – выключатель;
6 – шинные разъединители;
7 – опорные изоляторы;
8 – разъединитель шинных аппаратов;
9 – трансформатор напряжения;
10 – разрядник.












32