Леньков Ю.А., Хожин Г.Х. Выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств электрических станций и подстанций - файл n2.doc

приобрести
Леньков Ю.А., Хожин Г.Х. Выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств электрических станций и подстанций
скачать (3843.8 kb.)
Доступные файлы (5):
n1.doc314kb.05.12.2002 10:45скачать
n2.doc611kb.15.03.2009 18:42скачать
n3.doc1407kb.05.12.2002 10:41скачать
n4.doc6559kb.15.03.2009 18:53скачать
n5.doc1317kb.24.12.2002 20:18скачать

n2.doc



ПАВЛОДАРСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

им. С.Торайгырова

Ю.А. Леньков, Г.Х. Хожин



ВЫБОР КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ



Павлодар 2002

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

________________

ПАВЛОДАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫХ УНИВЕРСИТЕТ

им. С.Торайгырова

___________________________________________________________

Ю.А. Леньков, Г.Х. Хожин

ВЫБОР КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

по дисциплине «Электрические станции и подстанции»

для студентов электроэнергетических специальностей
Павлодар 2002

ББК 31.277.1

УДК 621.316.3

Рекомендовано ученым Советом ПГУ им. С.Торайгырова

Рецензенты

д.т.н., профессор В.Г. Сальников, Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова

к.т.н., доцент Жумагулов К.К., Алматинский институт энергетики и связи, г. Алматы

Подготовлено на кафедре «Электрические станции и автоматизация энергосистем»

Л 46 Леньков Ю.А., Хожин Г.Х.

Выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств электрических станций и подстанций. – Павлодар. Изд-во ПГУ, 2002 – 210 с.

В учебном пособии рассмотрены вопросы выбора и проверки коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств электрических станций и подстанций с иллюстрацией конкретных примеров.

Учебное пособие предназначено для студентов электротехнических специальностей и может быть использовано инженерно-техническими работниками энергетических предприятий.
© Леньков Ю.А., Хожин Г.Х., 2002

© Павлодарский государственный университет, 2002

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ И ПРОВЕРКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ
1.1 Расчетные условия для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей по продолжительным режимам работы

Электрические аппараты и токоведущие части любой электроустановки должны быть выбраны так, чтобы могли надежно работать как в нормальном режиме работы, так и при отклонении от него.

Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей электроустановок производят по условиям работы в нормальном режиме и проверяют на термическую и динамическую устойчивость при коротком замыкании. Выбранные электрические аппараты и токоведущие части по условию длительного нагрева должны удовлетворять форсированному режиму работы электроустановки.

Рассмотрим некоторые конкретные случаи определения расчетных токов нормального и форсированного режимов работы электроустановки.

а) Цепь генератора.

Наибольший ток нормального режима определяется по выражению:

, (1.1)

где - номинальный ток генератора, кА,

- номинальная мощность генератора, МВт,

- номинальное напряжение генератора, кВ,

- номинальный коэффициент мощности генератора.

Ток форсированного режима определяется при условии работы генератора при снижении напряжения на пять процентов по выражению:

. (1.2)

б) Цепь двухобмоточного трансформатора.

Ток нормального режима определяется при номинальной мощности трансформатора и номинальном напряжении по выражению:

, (1.3)

где - номинальная мощность трансформатора, МВА,

- номинальное напряжение соответствующей обмотки трансформатора, кВ.

Ток форсированного режима определяется при условии отключения параллельно работающего трансформатора, когда оставшийся в работе трансформатор может быть перегружен по правилам аварийных длительных или систематических перегрузок, т.е.

, (1.4)

где - коэффициент аварийной допустимой или систематической перегрузки трансформатора.

в) Цепь трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора.

Загрузка обмоток высшего, среднего и низкого напряжений трансформаторов электростанции зависит от графиков нагрузки, на низком и среднем напряжении, и схемы соединения электростанции на низком напряжении. При блочном соединении генератора с трансформатором на стороне низкого напряжения ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям (1.1) и (1.2).

При поперечных связях между генераторами ток нормального и форсированного режимов на стороне высшего и низшего напряжений определяется по номинальной мощности трансформатора с учетом его перегрузки по выражениям (1.3) и (1.4). На стороне среднего напряжения, если отсутствует связь с энергосистемой, ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям:

, (1.5)

где - мощность нагрузки на стороне среднего напряжения, МВА.

. (1.6)

Если к шинам среднего напряжения присоединена энергосистема и возможны перетоки мощности между высшим и средним напряжениями, то ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям (1.3) и (1.4) .

Ток нормального и форсированного режимов обмоток трехобмоточного трансформатора или автотрансформатора подстанции определяются с учетом фактической максимальной нагрузки каждой обмотки.

г) Цепь линии.

Если линия одиночная, то определяется по максимальной нагрузке линии.

Для двух параллельно работающих линий ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям:

, (1.7)

где - наибольшая мощность потребителей, присоединенных к линиям.

. (1.8)
Для параллельных линий ток нормального и форсированного режимов определяется по выражениям:

, (1.9)
. (1.10)
д) Цепь секционных, шиносоединительных выключателей, сборные шины.

Ток нормального режима определяется с учетом токораспределения по шинам при наиболее неблагоприятном эксплуатационном режиме [1]. Обычно ток, проходящий по сборным шинам, секционному и шиносоединительному выключателям, не превышает максимального тока самого мощного генератора или трансформатора, присоединенного к этим шинам.

1.2 Расчетные условия для проверки электрических аппаратов и токоведущих частей по режиму короткого замыкания

При проверке выбранных электрических аппаратов и токоведущих частей электроустановки на термическую и динамическую устойчивость при коротком замыкании (КЗ) необходимо правильно выбрать положение расчетной точки и расчетный вид КЗ.

Расчетную точку КЗ для проверки выбирают так, чтобы через электрический аппарат или токоведущую часть электроустановки протекал наибольший ток КЗ.

Расчетным видом КЗ, для проверки электрических аппаратов и токоведущих частей на динамическую и термическую устойчивость, является трехфазное КЗ [2] . По трехфазному току КЗ производится так же проверка выключателей на отключающую способность, а в сетях напряжением 110 кВ и выше - дополнительно по однофазному току КЗ. При проверке на термическую стойкость проводников и аппаратов в цепях генераторного напряжения электростанций расчетным током короткого замыкания может быть двухфазное КЗ, если оно обуславливает больший нагрев проводников и аппаратов, чем при трехфазном КЗ [2].

Для проверки электрических аппаратов и токоведущих частей на термическую устойчивость, а выключателей дополнительно на отключающую способность, необходимо знать расчетное время протекания тока КЗ, т.е. время через которое происходит отключение тока КЗ. Согласно [2, 3] время отключения тока КЗ для проверки проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость складывается из времени действия основной релейной защиты рассматриваемой цепи и полного времени отключения выключателя :

. (1.11)

Электрические аппараты и токопроводы, применяемые в цепях генераторов мощностью 63 МВт и более, а также в цепях блоков генератор-трансформатор такой же мощности, должны проверяться по термической устойчивости, исходя из времени протекания тока КЗ четыре секунды [3].

При проверке электрических аппаратов на отключающую способность в качестве расчетного времени протекания тока КЗ следует принимать сумму минимального времени действия релейной защиты данного присоединения и собственного времени отключения выключателя , т.е [2].

Термическая устойчивость (стойкость) электрических аппаратов и токоведущих частей проверяется по тепловому импульсу тока КЗ.

Электрический аппарат удовлетворяет условию термической стойкости, если выполняется условие

, (1.12)

где - тепловой импульс (интеграл Джоуля) тока КЗ в рассматриваемой цепи, А2 с;

- допустимое значение теплового импульса (интеграла Джоуля) для проверяемого аппарата, А2 с.

Проводник удовлетворяет условию термической стойкости, если конечная его температура к моменту отключения КЗ не превышает предельно допустимую температуру нагрева при КЗ , т.е. если выполняется условие:[2].

Определение теплового импульса тока КЗ для оценки термической стойкости зависит от местоположения точки КЗ в рассматриваемой электроустановке. В соответствии с [4, 5] можно выделить три основных случая: удаленное КЗ, КЗ вблизи генераторов и КЗ вблизи группы электродвигателей. Тепловой импульс тока КЗ имеет две составляющие: периодическую и апериодическую :

. (1.13)

При удаленном КЗ, если отношение действующего значения периодической составляющей тока любого генератора (синхронного компенсатора) в начальный момент КЗ к его номинальному току меньше двух, т. е. при , это обычно сборные шины напряжением 35 кВ и выше, все источники исходной схемы объединяются в один эквивалентный источник. В этом случае периодическая составляющая тока КЗ принимается незатухающей, т.е. , а апериодическая составляющая затухающей по экспоненте с постоянной времени системы , которая берется из таблицы 1.1. Таким образом, при удаленном КЗ, тепловой импульс тока КЗ согласно [2] определяется по формуле:

, (1.14)

где - начальное значение периодической составляющей тока КЗ от эквивалентного источника.

В том случае, если тепловой импульс тока КЗ можно определять по формуле

. (1.15)

Таблица 1.1   Значения постоянной времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания
Элементы или части энергосистемы

, с

Турбогенераторы мощностью:

12  63 МВт

100  1000 МВт

Блоки, состоящие из турбогенератора мощностью 63 МВт и трансформатора при номинальном напряжении генератора:

6,3 кВ

10,0 кВ

Блоки, состоящие из турбогенератора и трансформатора, при мощности генераторов:

100  200 МВт

300 МВт

500 МВт

800 МВт

Система, связанная с шинами, где рассматривается короткое замыкание, воздушными линиями напряжением:

35 кВ

110  150 кВ

220  330 кВ

500  750 кВ

Система, связанная со сборными шинами 6 - 10 кВ через трансформаторы мощностью:

80 МВА и выше

32  80 МВА

5,632 МВА

Ветви, защищенные реактором с номинальным током:

1000 А и выше

630 А и ниже


0,16  0,25

0,40  0,54


0,20

0,15

0,26

0,32

0,35

0,30


0,02

0,02  0,03

0,03  0,04

0,06  0,08

0,06  0,15

0,05  0,10

0,02  0,05

0,23

0,10


По выражению (1.15) можно вычислять тепловой импульс тока КЗ в цепях генераторного напряжения ТЭЦ, если место КЗ находится за реактором, а также на шинах низкого напряжения подстанций, если нет крупных электродвигателей и синхронных компенсаторов.

При КЗ вблизи генератора, последний выделяется в отдельную ветвь, а все остальные источники объединяются в эквивалентный источник. В этом случае апериодическая и периодическая

составляющие теплового импульса тока КЗ определяются по выражениям:

, (1.16)

где - начальный периодический ток генераторов эквивалентного источника;

- относительный тепловой импульс тока КЗ от периодической составляющей тока генераторов, определяемый по [2] или кривым, представленным на рисунке 1.1,а;

-относительный токовый импульс от генераторов, определяемый по [2] или кривым рисунка 1.1,б.



а б

Рисунок 1.1- Кривые для определения относительного теплового импульса тока КЗ и относительного токового импульса от синхронных генераторов с тиристорной системой возбуждения
, (1.17)
где - постоянные времени изменения токов в цепях системы и генераторов, определяемые по таблице 1.1, с.

В том случае, если , тепловой импульс тока КЗ допускается определять по выражению [2]

((1.18)

Если же , то тепловой импульс тока КЗ можно рассчитывать по формуле

(1.19)

При КЗ вблизи группы электродвигателей все электродвигатели заменяются эквивалентным электродвигателем, а все источники объединяются в эквивалентный источник, который является системой по отношению к эквивалентному электродвигателю. Для определения суммарного теплового импульса тока КЗ с учетом электродвигателей рекомендуется [2] пользоваться выражениями (1.16) - (1.19), в которых необходимо заменить и соответственно на и эквивалентного электродвигателя.

Согласно [1, 6] группа электродвигателей заменяется эквивалентным электродвигателем со следующими параметрами: постоянная времени периодической составляющей тока ; постоянная времени апериодической составляющей тока коэффициент полезного действия , коэффициент мощности , кратность пускового тока .

Начальный периодический ток эквивалентного электродвигателя определяется по выражению

(1.20)

Относительный тепловой импульс тока КЗ и относительный токовый импульс от эквивалентного электродвигателя определяются по [2] или кривым, приведенным на рисунках 1.2 и 1.3.



а б

Рисунок 1.2-Кривые для определения относительного теплового импульса тока КЗ и относительного токового импульса от синхронного электродвигателя
Допустимое значение теплового импульса для коммутационных аппаратов зависит не только от указанного заводом-изготовителем нормированного тока термической стойкости , но и от соотношения между расчетной продолжительностью тока КЗ и допустимым временем термической стойкости [2].

Если в этом случае допустимое значение теплового импульса равно

. (1.21)

В том случае если , то допустимое значение теплового импульса равно

. (1.22)





а б

Рисунок 1.3-Кривые для определения относительного теплового импульса тока КЗ и относительного токового импульса от асинхронного электродвигателя



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации