Определение необходимости ограничения токов КЗ

Необходимость ограничения тока КЗ на шинах НН должна быть определена на основании проверки двух условий:

а) возможностью отключения токов КЗ вакуумными выключателями типа ВВУ-СЭЩ-П-10-50/2500, т.е. необходимо чтобы

I _ПОНН ≤ I _отк, 22,439 кА ≤ 50 кА – условие выполняется,

где I _отк - номинальный ток отключения выключателя НН, кА.

б) термической стойкостью головных участков кабельной сети, т.е. кабелей, отходящих от РУ НН.

Минимальную площадь сечения кабеля, отвечающую требованию его термической стойкости при КЗ приближенно определим по формуле (34):

, (34)

где С – функция, зависящая от вида кабеля, равная 90 А∙с^1/2 /мм² [3].

Условие термической стойкости головных участков кабельной сети НН выглядит так , где – стандартное сечение кабеля, мм², ≤ 240 мм².

Так как оба вышеперечисленных условия выполняются, то нет необходимости для применения дополнительных мер ограничения токов КЗ.

Разработка схем ПС

Выбор структурной схемы ПС

При проектировании ПС до разработки главной схемы составляется структурная схема, на которой показываются основные функциональные части (РУ, Т) и связи между ними.

Блочные схемы применяются на стороне ВН тупиковых, в основном потребительских ПС или ответвительных ПС до 500 кВ включительно. Это упрощенные, экономичные схемы ПС, территориально недалеко расположенные от питающих ПС или проходящих ВЛ.

Так как ПС ответвительная и подключена к одной ВЛ, надо использовать схемы укрупненного блока (линия + два трансформатора), если окружающая среда не имеет СЗА или последние невелики (II степень), и нет ограничения на площадь, выделенную под проектируемую открытую ПС.

Рисунок 6 - Схема ВН ПС

В результате расчета по допустимым аварийным перегрузкам выбран Т типа ТДН, резервирование напряжения на стороне ВН с помощью РПН ± 9×1,78%. Коэффициенты участия в максимальной нагрузке потребителей:

I категория - 0,15;

II категория - 0,4;

III категория - 0,45.

Для надежного бесперебойного электроснабжения используется резерв на стороне НН, составляющий 16%. В случае повреждения силового Т питание потребителей осуществляется от близлежащей ПС через кабельные линии. В перспективе развития ПС на время ремонта поврежденного Т или его замены часть малоответственных потребителей III категории могут быть переведены из нормального режима в послеаварийный.

РУ НН состоит из 2 секций соответственно 2 Т с нерасщепленными обмотками.

Рисунок 7 - Структурная схема ПС

Разработка главной схемы ПС

Выбранный вариант структурной схемы ПС должен быть подробно разработан для обоих напряжений (ВН и НН). Подробная разработка приводит к составлению принципиальной электрической схемы главных цепей подстанции, называемой в дальнейшем «главной схемой».

Разработка главной схемы предполагает выбор ее вида, определения количества систем шин и секций РУ, расстановку электрических аппаратов в зависимости от структурной схемы, номинального напряжения, режимов работы оборудования и нейтрали, требований надежности и других условий.

Для проектирования ответвительной понижающей двухтрансформаторной ПС напряжением 110/10 кВ применяем на стороне ВН сдвоенную схему 3Н "Блок (линия-трансформатор) с выключателем".

Данная схема является простой и наглядной. Электромагнитные блокировки и операции с разъединителями просты и однотипны. Минимизированы отказы по вине персонала. Однако отказ Т или линии приводит к обесточиванию стороны НН рассматриваемой ПС. Для повышения надежности электроснабжения потребители могут резервироваться по стороне НН. Однако в полном объеме оно не целесообразно [5].

Степень загрязнения атмосферы - II (средняя). Удельная эффективная длина пути утечки поддерживающих гирлянд и штыревых изоляторов ВЛ на металлических и железобетонных опорах, внешней изоляции электрооборудования и изоляторов ОРУ, линейных вводов ЗРУ составляет не менее 2 см/кВ при номинальном напряжении 110 кВ [6].

На стороне ВН применяется эффективно-заземленный режим нейтрали. Далее обратимся к рассмотрению схемы на ВН, в частности, к выбору встраиваемого оборудования.

Разработка схемы ВН

Для стороны ВН применяем ОРУ, входящее в комплектную трансформаторную блочную модернизированную ПС 110 кВ КТП СЭЩ Б(М) (в дальнейшем, КТПБ(М)), рассчитанную для работы в районах с умеренным и холодным климатом, в условиях нормальной и загрязнённой среды. Конструкции и компоновки КТПБ(М) предусматривают их поэтапное расширение и развитие от простых к более сложным схемам [7].

При проектировании новой ПС предпочтительней использовать оптоволокно для передачи данных по ВЛ. Соответственно оборудование, использующееся для обеспечения высокочастотной связи (конденсатор связи, фильтр присоединения, высокочастотный заградитель) целесообразно не устанавливать.

Основное оборудование, устанавливаемое на ОРУ:

- Р серии РГН-2а-110.II/1000-40 УХЛ1 [8];

- ТН серии ЗНГ-УЭТМ-110 У1[9];

- В серии ВГТ-УЭТМ-110/40/3150 У1;

- ТТ серии ТРГ-УЭТМ-110-200/5 У1 [10];

- встроенный ТТ серии ТВ-110-III-200/5 У1[11];

- ограничитель перенапряжения ОПНп-110/680/100-10-III УХЛ1 [12].

Разработка схемы HH

На стороне НН применяется одна, секционированная выключателями, система шин, состоящая из двух секций соответственно двум Т с нерасщеплёнными обмотками.

Рисунок 8 – Схема НН ПС

Для выбора режима работы нейтрали на стороне НН рассчитаем ёмкостный ток при замыкании на землю по формуле (35):

, (35)

где – междуфазное напряжение, кВ; – суммарная длина КЛ, км; N – коэффициент, для КЛ равный 10.

Так как ёмкостный ток I_C больше 20 А, то согласно ПУЭ [13] на стороне НН выбираем резистивно - заземленный режим работы нейтрали (низкоомный резистор) с возможностью отключения поврежденной линии. Низкоомное резистивное заземление нейтрали сети осуществляют с помощью специального ТЗН со схемой соединения обмоток Y/Δ, согласно рисунку 9. Резистор R_N включают между нулевой точкой обмотки ВН и контуром заземления.

Сопротивление резистора выбирают наименьшим, исходя из условий:

1) Предотвращение перенапряжений при ОЗЗ, резистор должен создавать ток не менее емкостного тока при ОЗЗ.

Исходя из этого условия, сопротивление резистора для схемы на рисунке, R_N,Ом, вычисляют по формуле (36):

, (36)

2) Обеспечение селективного срабатывания защит на отключение ОЗЗ.

Выберем комплектное устройство для заземления нейтрали NERC-100-10 с номинальным сопротивлением, равным 58 Ом [14].

Рисунок 9 - Схема подключения резистора к нейтрали сети

В состав РУ НН входят 30 ячеек с отходящими КЛ (в каждой секции по 15 КЛ), 2 ячейки для резерва, 2 ячейки для ТН, 2 ячейки для ВВ, 2 ячейки для резистора, 1 ячейка для СВ и 1 ячейка для секционной перемычки. Таким образом, всего 40 присоединений (для каждой секции по 20 присоединений).

Для стороны НН применяем комплектное РУ серии КРУ-СЭЩ-59 У1, предназначенное для приема и распределения электрической энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10 кВ. КРУ-СЭЩ-59 У1 применяется в качестве распределительных устройств 6/10 кВ, в том числе и РУ трансформаторных ПС, включая комплектные трансформаторные подстанции блочные модернизированные на напряжение 35-220 кВ [15].

Основное оборудование, встраиваемое в СЭЩ-59:

- В серии ВВУ-СЭЩ-П-10-50/2500 У2;

- ТТ серии ТОЛ-СЭЩ-10-01-0,2S/0,5/10P-10/10/15-2500/5 У2 [16];

- трансформатор собственных нужд ТЛС-СЭЩ-100/10-01 УХЛ1 [17];

- ТН серии НАЛИ-СЭЩ-10 У2 [18];

- токоограничивающий предохранитель ПКТ-101-10-8-31,5 У3 [19];

- ограничитель перенапряжений ОПНп-10/680/12 УХЛ1 [12].

В КРУ предусмотрено отопление, вентиляция, питание внутреннего освещения напряжением 220 В, 50 Гц и переносного освещения – 36 В, 50 Гц. Конструкция блоков РУ обеспечивает свободный доступ для обслуживания и ремонта электрооборудования.

Выбор оперативного тока

Совокупность источников питания, кабельных линий, шин питания переключающих устройств и других элементов оперативных цепей составляет систему оперативного тока данной электроустановки. Оперативный ток на ПС 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 ПС оперативный ток используется также для аварийного освещения и электроснабжения электродвигателей (особо ответственных механизмов).

Вид оперативного тока (постоянный, переменный, выпрямленный) выбирается в зависимости от категории ПС, типа приводов, наличия резервного источников питания, вида обслуживания ПС, категорийности потребителей, питающихся от ПС.

Так как данная подстанция является ответвительной ПС промышленного назначения и на ПС применили выключатели с пружинным приводом (масляных выключателей нет), следовательно, применим выпрямленный оперативный ток согласно нормам технологического проектирования.

Для выпрямления переменного тока используются:

Блоки питания стабилизированные типа БПНС-2 совместно с токовыми типа БПТ-1002 – для питания цепей защиты, автоматики, управления.

Блоки питания нестабилизированные типа БПН-1002 – для питания цепей сигнализации и блокировки, что уменьшает разветвленность цепей оперативного тока и обеспечивает возможность выдачи всей мощности стабилизированных блоков для срабатывания защиты и отключения выключателей.

Блоки БПН-1002 вместо БПНС-2 – для питания цепей защиты, автоматики, управления, когда возможность их использования подтверждена расчетом и не требуется стабилизация оперативного напряжения (например, при отсутствии АЧР).

Силовые выпрямительные устройства ТЧ на УКП и УКПК с индуктивным накопителем – для питания включающих электромагнитов приводов масляных выключателей. Индуктивный накопитель обеспечивает включение выключателя на короткое замыкание при зависимом питании цепей включения.

Блоки питания нестабилизированные БПЗ-401 применяются для заряда конденсаторов, которые используются для отключения отделителей, включения короткозамыкателей, отключения выключателей 10(6) кВ защитой минимального напряжения, а также отключения выключателей 35-110 кВ при недостаточной мощности блока питания [20].

Выбор ТСН

Состав потребителей собственных нужд ПС зависит от типа ПС, мощности Т, наличия синхронных компенсаторов и типа электрооборудования. Наименьшее количество потребителей собственных нужд на ПС выполнена по упрощенным схемам без дежурного персонала: это электродвигатели обдува Т, обогрев приводов, шкафов КРУН, а также освещение ПС. Наиболее ответственными потребителями собственных нужд являются оперативные цепи, системы связи, телемеханики, система охлаждения Т, аварийное освещение, система пожаротушения и электроприемники компрессорной. Мощность потребителей собственных нужд невелика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих Т.

Расчет нагрузки собственных нужд ПС помещен в таблицу 3.

Таблица 3 – Расчетные нагрузки собственных нужд ПС

Электроприемник	Установленная мощность	соsφ	Кол-во	К_С	Расчетная мощность
–	кВт	–	шт.	–	кВт	кВА
1	2	3	4	5	6	7
Обогреватель шкафа КРУ	1	1	40	1	40	40
Электродвигатели обдува Т	2,5	0,85	2	0,85	4,25	5
Устройство подогрева ВГТ–110	1,65	1	2	1	3,3	3,3
Обогреватель шкафа релейной аппаратуры	0,5	1	6	1	3	3

Продолжение таблицы 3

Отопление, освещение и вентиляция помещения для персонала	12	1	1	0,8	9,6	9,6
Отопление ОПУ-7	6	1	1	1	6	6
Наружное освещение	0,07	1	20	0,5	0,7	0,7
Оперативные цепи	1,8	1	–	1	1,8	1,8
ИТОГО:	–	–	–	–	68,65	69,4

В соответствии с расчетными нагрузками собственных нужд ПС выбираем ТСН типа ТЛС-СЭЩ-100/10. Так как мощность ТСН превышает 63 кВА, то ТСН устанавливаются снаружи КРУ. На ПС 110 кВ устанавливаем два ТСН со скрытым резервом. Для защиты ТСН от перенапряжений устанавливаем ограничитель перенапряжения типа ОПНп-10, расположенный в ТСН.

Выбор схемы питания ТСН

Схема питания ТСН зависит от вида оперативного тока. На ПС с постоянным оперативным током, в том числе при наличии ШУОТ) ТСН должны присоединятся через предохранители к шинам РУ 10 кВ [16].

Основными потребителями собственных нужд трансформаторных подстанций являются []:

1)оперативные цепи переменного, выпрямленного и постоянного тока,

2)система охлаждения трансформаторов,

3)устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН),

4)зарядные и подзарядные агрегаты аккумуляторных батарей,

5)освещение (аварийное, внутреннее, наружное, охранное),

6)устройства связи и телемеханики,

7)насосныеустановки (пожаротушения, хозяйственные, технического водоснабжения),

8)устройства электроподогрева помещений аккумуляторныхбатарей, выключателей, разъединителей и их приводов, ресиверов, КРУ, различных шкафов наружной установки,

9)бойлерная, дистилляторы, вентиляция идр. Схема подключения ТСН изображена на рисунке 10.

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 164; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!