Расчет защит и проверка электрических аппаратов для ЦРП-10 кВ

1.6 Расчет защит и проверка электрических аппаратов для ЦРП-10 кВ

В дипломном проекте затрагивается автоматизация проектируемой ЦРП-10 кВ. В здании ЦРП предусматривается размещение распределительного устройства 10 кВ (РУ-10кВ) из ячеек типа MCset. Произведем проверку электрооборудования, которое необходимого установить в ячейках и произведем выбор уставок срабатывания защит. Для этого необходимо произвести расчет токов короткого замыкания. Для проверки кабелей и аппаратов ток к.з. следует находить максимальный, для этого сначала нужно определить максимальный режим работы сети электроснабжения. Для проверки чувствительности защит необходимо определить минимальны токи к.з.

Краткое описание системы электроснабжения КС-10

Главная схема внутреннего электроснабжения состоит из понизительной подстанции (ПС) 110/35/10 кВ и подстанций 10/0,4 кВ связанных электрической сетью. Понизительной подстанции 110/35/10 кВ находится на балансе АЭК «Комиэнерго», а граница обслуживания установлена на разъединителях между понижающими трансформаторами 110/10 и ЗРУ-10 кВ.

На промплощадке КС «Ухтинская» находится электростанция собственных нужд (ЭСН). В состав ЭСН входит комплекс сооружений, подстанций связи с энергосистемой, ЗРУ-10 кВ, КТП собственных нужд, блоки турбогенераторов, система постоянного оперативного тока.

ЗРУ-10кВ и ЦРП-10 кВ укомплектованы вакуумными выключателями серии LF1 и устройствами цифровой релейной защиты Sepam 2000, установленные в шкафах MCset.

Подстанции КТП-10/0,4 кВ предназначены для питания собственных нужд объектных электроприемников и вспомогательных электроустановок. Для особо ответственных электроустановок КТП-10/0,4 кВ выполняют с тремя источниками питания, два от трансформаторов, работающих в режиме неявного резерва, и один – от аварийного дизель-генератора. Эти подстанции оборудованы местными устройствами защиты и автоматики.

Щит постоянного тока (ЩПТ) состоит из набора распределительных панелей оперативного тока, аккумуляторной батареи, зарядных агрегатов, устройств защиты, автоматики и сигнализации.

Источником оперативного тока для питания цепей защиты, автоматики, управления и приводов выключателей являются аккумуляторные батареи =220В, оснащенные устройствами подзаряда от сети переменного тока 0,4 кВ. В некоторых случаях для защиты и автоматики применяется переменный и выпрямленный оперативный ток, получаемый от комбинированных устройств питания от трансформаторов тока, напряжения и других источников.

По территории КС кабельные сети прокладываются в траншее на глубине 1 м. В местах пересечения с подземными инженерными коммуникациями и автопроездами кабели прокладываются в асбоцементных трубах. Существующие кабели в местах пересечения с проектируемыми кабелями защищаются стальными кожухами из труб Ж80 мм.

Для повышения надежности электроснабжения все схемы внутреннего электроснабжения делятся на две независимые подсистемы, взаиморезервируемые на разных ступенях напряжения с помощью устройств АВР. Ответственные электродвигатели и электроприемники, имеющие технологическое резервирование, подключаются к разным подсистемам и также снабжаются технологическими АВР. Ответственные электроприемники, не имеющие технологического резервирования, имеют два ввода питания от разных подсистем и также снабжены устройствами АВР. Для повышения надежности системы электроснабжения предусматривается параллельная работа ЭСН с сетью.

Характеристики ЦРП-10 кВ

ЦРП-10 кВ представляет собой сборку из шкафов следующего назначения:

ввод от энергосистемы - 2 шкафа;

ввод от ЦРП-10 кВ КС “Ухтинская” - 2 шкафа;

секционный выключатель;

секционный разъединитель;

шинный трансформатор напряжения - 2 шкафа;

отходящие линии к КТП 10/0,4 кВ и ВЛ-10 кВ (38 шкафов)

Ячейка MCset представляет собой КРУ в металлическом корпусе, предназначенное для внутренней установки. Устройство MCset объединяет в себе множество технических решений, реализованных на основе испытанных технологий: КРУ с высокими эксплуатационными характеристиками, цифровую защиту, системы контроля и управления, корпуса, устойчивые к воздействию внутренней дуги.

В ЦРП-10 кВ предусматривается установка ячеек MCset c блоками Sepam 2000. Блоки терминалов Sepam 2000 осуществляют защиту, контроль и управление соединений между подстанциями (вводы или отходящие линии, кабели, линии), а также связей между сборными шинами, осуществляют измерения, защиту, управление и контроль, необходимых для их нормальной эксплуатации.

Преимущества ячеек MCset:

Надежность – разработка, изготовление и испытание серии MCset проводились в соответствии со стандартом качества ISO 9000.

Простота

устройство снабжено общедоступным пользовательским интерфейсом;

ошибочные действия оператора предотвращаются системой встроенных блокировок и навесных замков;

блоки защиты типа Sepam обеспечивают доступ к информации без применения дополнительных устройств; техническое обслуживание сводится к простой текущей проверке работоспособности, смазке и чистке аппаратов с периодичностью 5 - 10 лет.

Безопасность

все операции с оборудованием, включая доступ в отсек кабельной сборки и отсек сборных шин, осуществляются с передней панели;

вкатывание и выкатывание возможно только при закрытой дверце;

на передних панелях ячеек расположены стационарные указатели напряжения;

заземляющий разъединитель обладает стойкостью к включению на короткое замыкание;

для всех операций на MCset используется одна рукоятка с анти-рефлексным устройством;

все ячейки обладают стойкостью к воздействию внутренней дуги.

Включение ячеек MCset в АСУ ЭС позволит решать задачи оптимизации системы электроснабжения. Это означает поиск путей для снижения прямых и косвенных эксплуатационных расходов и для обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии. Для достижения этой цели ячейки MCset предоставляют необходимую информацию о работе ЦРП-10 кВ.

Определение максимального режима работы сети электроснабжения

Так как планируется строительство электростанции собственных нужд на КС «Ухтинская» на базе газотурбогенераторов ГТГ-1800 с трехфазными синхронными генераторами с выходным напряжением 10,5 кВ, то можно предложить следующий режим работы сети представленный на рисунке 1.6. ЭСН будет основным источником питания как для потребителей на КС «Ухтинская», так и потребителей КС-10, то есть два основных ввода на ЦРП-10 кВ будет от ЗРУ-10 кВ расположенного в здании ЭСН. В качестве третьего ввода будет использоваться один ввод от энергосистемы, который будет работать в параллель с ЭСН, второй ввод от энергосистемы отключен, и будет использоваться в качестве резервного. Таким образом, необходимо определить количество постоянно работающих генераторов на ЭСН, при этом примем, что генераторы будут брать на себя всю нагрузку, располагающуюся на территории двух КС. Известно, что в среднем за год КС-10 потребляет , тогда расчетная мощность потребителей составит

где – потребляемая электроэнергия, за год;

– число часов в году.

кВт.

Мощность, потребляемая электроустановками КС «Ухтинская» , составляет . Таим образом, полная мощность, которую должны обеспечить генераторы ЭСН, составит

кВт.

При работе генераторов с сетью с нулевым перетоком мощности возможны следующие варианты (номинальная мощность 1-го турбогенератора ):

3 турбогенератора в работе, тогда каждый работает с загрузкой 1122,5 кВт, при аварии (выходе одного генератора из строя) будет работать два генератора с загрузкой 1683,8 кВт, генераторы близки к перегрузке.

4 турбогенератора в работе, тогда каждый работает с загрузкой 841,9 кВт, при аварии (выходе одного генератора из строя) будет работать три генератора с загрузкой 1122,5 кВт (на 62%).

Таким образом, для обеспечения нормальной надежной работы системы необходимо, чтобы в работе постоянно находилось 4 турбогенератора.

Расчет токов короткого замыкания

Рассчитаем ток трехфазного короткого замыкания на шинах ЦРП-10 кВ. Для этого составим схему замещения прямой последовательности (рисунок 1.7). Определим сопротивления элементов входящих в схему замещения.

Сопротивление турбогенератора ГСБ-18000-10,5-1500УХЛ2

Ом.

кВ.

Сопротивление системы, определим, зная ток трех фазного к.з. на шинах ЗРУ-10 кВ ПС-110/35/10

Ом.

Активное и реактивное сопротивление кабельной линии ААБ2 (3х185) от ЗРУ-10 кВ на ПС-110/35/10 до ЦРП-10 кВ

Ом,

Ом.

Активное и реактивное сопротивление воздушной линии АС-150 (3х150) от ЗРУ-10 кВ на электростанции собственных нужд до ЦРП-10 кВ

Ом,

Ом.

Активное и реактивное сопротивление трансформаторов расположенных в КТП-10/0,4 кВ

Трансформатор с номинальной мощностью 1000 кВА (Т1, Т3, Т6, Т11)

Ом,

Ом.

Трансформатор с номинальной мощностью 630 кВА (Т2, Т5, Т8, Т9)

Ом,

.

Трансформатор с номинальной мощностью 400 кВА (Т4, Т7, Т10, Т12, Т13)

Ом,

Ом.

Для определения токов к.з. в максимальном режиме определим эквивалентные сопротивления и ЭДС. Значения эквивалентных сопротивлений и соответствующих токов 3-х фазного к.з. представлены в таблице 1.9. Ток 3-х фазного к.з. определяется по формуле

где – эквивалентное ЭДС, кВ;

– эквивалентное сопротивление до точки к.з., Ом.

Таблица 1.9 – Расчет токов к.з. в максимальном режиме

Определим ток 3-х и 2-х фазного короткого замыкания в минимальном режиме работы энергосистемы. В минимальном режиме работает два генератора, соответствующие эквивалентные сопротивления приведены в таблице 1.10.

Ток 2-х фазного к.з. определится по формуле

Таблица 1.10 – Расчет токов к.з. в минимальном режиме и токов замыкания на землю

Определим токи замыкания на землю по формуле

где - емкость 1 км фазы сети относительно земли, Ом/км.

– длина кабеля от трансформатора 110/35/10 на понизительной подстанции до конца защищаемого кабеля, км.

Значения токов замыкания на землю представлены в таблице 1.10.

Проверка электрических аппаратов установленных в ячейках ЦРП-10 кВ

Вводные и отходящие ячейки тип AD1 укомплектованы выключателями LF1 со следующими данными:

– номинальное рабочее напряжение, кВ;

– номинальный ток отключения, кА;

– ток термической стойкости, кА;

– допустимое время действия тока термической стойкости, с;

– динамической стойкости, кА;

– время отключения, с.

Проверка выключателя по электродинамической стойкости

,

.

Проверка выключателя по термической стойкости

где – тепловой импульс от тока,

– предельный сквозной ток, кА;

– время срабатывания защиты, с.

,

.

Следовательно.

Проверка выключателя по отключающей способности

где – периодическая составляющая тока к.з., А;

– апериодическая составляющая тока к.з., А;

– постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з., с;

,

.

Следовательно, условие по отключающей способности выполнено.

Проверим разъединителя установленного в шкафу секционного разъединителя типа GL1.

Проверка разъединителя по электродинамической стойкости

.

Проверка разъединителя по термической стойкости

.

Выбор защит КТП-10/0,4

Произведем выбор уставок защит для оной из цеховых КТП (ТП-1). В реле Sepam 2000 используются следующие защиты: максимальная токовая защита и токовая отсечка с действием на отключение, защита от перегрузки и защита от замыканий на землю с действием на сигнал.

Токовая отсечка

Ток срабатывания токовой отсечки выбираем по условию отстройки от максимального тока 3-х фазного к.з. за трансформатором 1000 кВА [3]

где – коэффициент надежности;

– максимальный ток 3-х фазного к.з. за трансформатором 1000 кВА.

А.

Чувствительность к току двухфазного к.з. в месте установки защиты в минимальном режиме работы электросети

.

Максимальная токовая защита

Ток срабатывания МТЗ выбираем по условию отстройки от тока самозапуска

где – коэффициент самозапуска;

– коэффициент возврата реле;

– номинальный ток трансформатора, А.

А.

Время срабатывания МТЗ выбираем по условию согласования с отсечкой секционного выключателя 0,4 кВ КТП

с.

Защита от перегрузки

Ток срабатывания защиты

А.

Время срабатывания защиты принимаем 10с.

Защита от замыканий на землю

где – коэффициент учитывающий бросок емкостного тока.

А.

Похожие работы

Информационная защита системы 1С:Бухгалтерия 8.0

Скачать

26108

4

1

... деятельности предприятия, в частности финансового контроля организации; Системный администратор – внедрение ИС в информационную структуру организации, настройка возможностей взаимодействия с другими программными продуктами, в частности, контроль правильности функционирования системы; Главный бухгалтер – использование ИС, контроль правильности и своевременность наполнения ИС, формирование форм ...

Основы вертикальной интеграции в нефтехимическом комплексе

Скачать

46403

2

0

... период 1995-2005 годов одно из последних мест, уступая в целом только традиционно проблемной угольной отрасли в среднем за период. Из этого, по крайней мере, не следует, что модель вертикальной интеграции обеспечивает сбалансированное развитие всех сегментов нефтяного бизнеса, составляющих производственно-технологическую цепочку ВИНК. Вместе с тем, в затратах на единицу продукции в нефтедобыче в ...

Оборудование станции устройствами БМРЦ

Скачать

62194

3

0

... =60в батареи. Станция оснащена рельсовыми цепями ~ I с частотой 25Гц, с путевым реле ДСШ-13А, а также стрелочными электроприводами типа СП-6М. 3.2 Расстановка блоков по плану станции. Тип блоков их устройство и назначение. Блоки при БМРЦ расстанавливаются на стилизованном однониточном плане станции, на котором указано: нумерация и специализация приемо-отправочных путей; нумерация стрелок, ...

Организация заработной платы на предприятии

Скачать

63424

0

1

... фонда оплаты труда, но последовательность работы по организации заработной платы, как правило, одинакова для всех предприятий. Разработка новых методов   Последовательность работы по организации заработной платы на предприятии. Система плавающих окладов. В этой системе каждый раз в конце месяца при окончании работы и расчете ...