Модернизация подстанции «Южный Ягун»

ВВЕДЕНИЕ


     Несомненно, важной частью нефтегазовой промышленности является поддержание пластового давления. Представленная выпускная квалификационная работа посвящена модернизации подстанции «Южный Ягун». Обеспечение бесперебойного электроснабжения является одной из главных задач в обслуживании технологического процесса.

     Большинство БКНС работают с морально устаревшим оборудованием, таким как кабельные линии, высоковольтные выключатели, противоаварийная автоматика. При применении нового электрооборудования будет повышаться надежность электроснабжения.

     В ВКР производится расчет электрических нагрузок БКНС, выбор силовых трансформаторов, выбраны сечения и маркировки воздушных и кабельных линий.

Произведен расчет токов короткого замыкания, на основании которого, сделан выбор высоковольтных выключателей и другого силового электрооборудования. Произведен технико-экономический расчет.































1

3 Выбор вариантов схемы внешнего электроснабжения


3.1 Выбор напряжений сети


Расчётная мощность находится по формуле:

где – номинальная мощность электродвигателя, кВт, (из таблицы 2.2);

– номинальный КПД электродвигателя, %, (из таблицы 2.2);

– коэффициент загрузки электродвигателя, о.е., (из таблицы 2.2). Тогда

     Для выбора напряжения внешнего электроснабжения воспользуемся приближённой формулой:
где. – расчётная мощность нагрузки, МВт;

– расстояние до источника питания, км (из таблицы 2.3). Тогда

Такимобразом,намечаемдваразличныхвариантавнешнего

электроснабжения для их последующего технико-экономического сравнения:

1) ВЛ-35 кВ;

2) ВЛ-110 кВ.

Для внутреннего электроснабжения выбираем напряжение 6 кВ.



3.2 Предварительный выбор сечения ЛЭП


3.2.1 Определение расчётной мощности нагрузки.

     Высоковольтной нагрузкой в соответствии со схемой электроснабжения являются 4 синхронных двигателя типа СТДМ-1600-2РУХЛ4.

     Расчетная активная мощность одиночного высоковольтного электродвигателя равна активной мощности, потребляемой электродвигателем из сети либо в номинальном режиме, либо при максимально возможной нагрузке, если она задана. Так как в исходных данных задан коэффициент загрузки электродвигателя kЗ, то



2

расчетную активную мощность потребляемую двигателем из сети будем определять по формуле (3.3).

Расчетная реактивная мощность для двигателя рассчитывается по выражению:

где – номинальный коэффициент мощности электродвигателя.

Тогда

     Суммарная расчетная активная и реактивные мощности высоковольтной нагрузки:

     Полная расчетная мощность высоковольтной нагрузки (в нормальном режиме):

3.2.2 Предварительный выбор сечения ЛЭП. Выбор сечения для варианта 1 (ВЛ-35 кВ). Экономическое сечение провода линии определяется:

где. – расчетный ток линии, А;

. – экономическая плотность тока, А/мм2.

     По таблице П.2.1 [1] для голых алюминиевых проводов, в соответствии с временем использования максимума (согласно таблице П.1.3 [1]) и местом расположения исследуемого предприятия (Центральная Сибирь) выбираем экономическую плотность тока:

Расчётный ток линии в нормальном режиме:

где. – полная расчётная мощность нагрузки, кВт;

– напряжение сети внешнего электроснабжения, кВ. Тогда
     Выбираем из стандартного ряда значений qст.=50 мм2, провод марки АС-50, допустимый ток длительного режима по таблице П.2.3[1]
Проверим выбранный провод по допустимому току.

Условие выбора по допустимому току:

где – допустимый ток, А;

– расчетный (номинальный) наибольший ток, А.

     Наиболее тяжелый режим для воздушной линии – это режим, когда один из трансформаторов вышел из строя, а второй принял на себя всю его нагрузку. При
3

этом ток по линии будет равен:

Условие выполняется.

3.2.3 Выбор сечения для варианта 2 (ВЛ-110 кВ).

Производятся аналогичные расчёты по формулам (3.7) и (3.8):

     Выбираем из стандартного ряда значений qст.=16 мм2, провод АС-16, допустимый ток длительного режима по таблице П.2.3 [1]

     Согласно ПУЭ для ВЛ-110 кВ по механической прочности следует выбрать минимальную площадь сечения qст.=70 мм2, провод АС-70, допустимый ток длительного режима по таблице П.2.3[1]

     Проверим выбранный провод по допустимому току по формуле (3.9) и условию (3.10):

Условие выполняется.



3.3 Предварительный выбор трансформаторов


Номинальная мощность трансформатора определяется по формуле (7.1) [10]:

где. – полная расчетная мощность, квар;

– количество трансформаторов;

– рекомендуемый коэффициент загрузки трансформатора, о.е.

Для двухтрансформаторной ГПП рекомендуется ?= 0,7.

Тогда

Согласно ряду номинальных значений мощностей:

     Так как выбираем трансформаторы для ГПП, то необходимо предусмотреть РПН. По числу обмоток выбираем двухобмоточные трансформаторы.

     Таким образом, предварительно для варианта ВЛ-35 кВ выбираем трансформаторы ТМН-6300/35, для варианта ВЛ-110 кВ – ТМН-6300/110.


3.4 Определение потерь мощности в линиях


На	стадии	предварительного	выбора	вариантов	схемы	электроснабжения

4

необходимо рассчитать потери мощности с целью их дальнейшего учета при технико-экономическом сравнении. Потери мощности определяются по выражению (для одной линии):

где – удельные активное сопротивление линии, Ом/км;

– длина линии, км, (из таблицы 2.3). Для варианта 1 (ВЛ-35 кВ)

По таблице П.2.3 [1].

Тогда по формулам (3.12) и (3.13): Для варианта 2 (ВЛ-110 кВ)

По таблице П.2.3 [1].

Тогда по формулам (3.4.2) и (3.4.1):



4 Технико-экономическое сравнение вариантов


4.1 Методика технико-экономического расчета


     Экономическим критерием, по которому определяют наиболее выгодный вариант, является минимум приведённых (к одному году) затрат. Если намеченный срок строительства не более одного года, а ежегодные затраты на эксплуатацию постоянны, то приведённые затраты З определяются по формуле (5.1) [10]:

где – нормативный коэффициент капиталовложений, равный 0,12 для бюджетных организаций согласно таблице 5.1 [1];

– единовременные капиталовложения, тыс. руб.;

     – ежегодные издержки (эксплуатационные расходы) при нормальной эксплуатации, тыс. руб.

     Для рассматриваемых вариантов единовременные капиталовложения определяются:
где КВЛ – УПС ВЛ, тыс. руб.;

Ктр – УПС трансформаторов, тыс. руб., по таблице П.3.19 [10];

КОРУ – УПС ОРУ с выключателями, тыс. руб., по таблице 9.14 [11];

5

КВВ – УПС вводного выключателя, тыс. руб., по таблице П.3.28 [10].

Стоимость сооружения ВЛ:

где КВЛ0 – стоимость сооружения 1 км ВЛ, тыс. руб/км, по таблице П.3.4 [10];

l – длина питающей линии, км, (из таблицы 2.3). Ежегодные издержки определяются по формуле (5.3) [10]:
где	ИА. – амортизационные отчисления, тыс. руб.;

ИЭ. – расходы на эксплуатацию, тыс. руб.;

СП. – стоимость потерь электроэнергии, тыс. руб.

     Амортизационные отчисления каждого вида оборудования находятся по формуле (5.3) [10]:

     Расходы на эксплуатацию каждого вида оборудования находятся по формуле (5.3) [1]:
где ЕТР. – коэффициент (норма) отчислений на текущий ремонт по таблице 5.1 [10];

К – стоимость соответствующего оборудования, тыс. руб.

Стоимость потерь электроэнергии в электрической сети определяются:

– годовое число часов использования максимума потерь, ч, по формуле (5.7) [1];

– максимальные потери активной мощности, кВт;

– годовое число часов включения, ч, по таблице 5.3 [10];

– потери холостого хода, кВт, по таблице 4.9 [10].

Стоимость потерь электроэнергии определяется для каждой энергосистемы по

действующему тарифу в зависимости от годового числа часов использования максимума нагрузки ТМ. определяется по формуле (5.5) [10]:

? – дополнительная плата за 1 кВт·ч в копейках, по таблице 5.2 [10].

Число часов использования максимума потерь по формуле (5.7) [10]:

где ТМ. – число часов использования максимума нагрузки, ч.

Максимальные потери активной мощности:

где – потери мощности в линии, кВт;

– коэффициент загрузки трансформатора, о.е.;

– потери мощности КЗ трансформатора, кВт, по таблице 4.9 [10].

Потери	холостого	хода	равны	потерям	холостого	хода	трансформатора

6

определяются:



4.2 Технико-экономические расчеты для варианта 1 (ВЛ-35 кВ)


     Согласно карте районирования территории РФ по толщине стенки гололеда город Когалым относится ко II району по гололеду. Тогда по таблице П.3.4 [10] стоимость воздушной линии с проводом АС-50 на одностоечных деревянных опорах с железобетонными приставками

Полная стоимость сооружения ВЛ по формуле (4.1.3):

     По таблице П.3.19 [1] стоимость трехфазного трансформатора с РПН мощностью 6,3 МВ?А

     По таблице 9.14 [2] УПС ОРУ (блок линия – трансформатор с выключателем) на 35 кВ По таблице П.3.28 [10] стоимость ввода с выключателем ВМП

Единовременные капиталовложения по формуле (4.1.2):

     По таблице 5.1 [1] норма отчислений на амортизацию для ВЛ для трансформаторов, ОРУ, выключателей:

Амортизационные отчисления по формуле (4.1.5):

     По таблице 5.1 [10] норма отчислений на текущий ремонт для ВЛ для трансформаторов, ОРУ, выключателей:

Расходы на эксплуатацию по формуле (4.6):

По таблице 5.2 [1] для энергосистемы Тюменьэнерго:

Стоимость потерь электроэнергии по формуле (4.1.8):

Число часов использования максимума потерь по формуле (4.1.9):

По таблице П.4.9 [1] потери мощности КЗ трансформатора ТМН-6300/35 Максимальные потери активной мощности по формуле (4.1.10): По таблице 5.3 [10] годовое число часов включения

По таблице П.4.9 [10] потери холостого хода трансформатора =9,2 кВт. Тогда потери холостого хода по формуле (4.1.11): Стоимость потерь электроэнергии по формуле (4.1.7):

Ежегодные издержки по формуле (4.1.4):

7

Приведённые затраты по формуле (4.1.1):



4.3 Технико-экономические расчеты для варианта 2 (ВЛ-110 кВ)


     Согласно карте районирования территории РФ по толщине стенки гололеда город Когалым относится ко II району по гололеду. Тогда по таблице П.3.5 [10] стоимость воздушной линии с проводом АС-70 на железобетонных двухцепных опорах

Полная стоимость сооружения ВЛ по формуле (4.3):

     По таблице П.3.18 [1] стоимость трехфазного трансформатора с РПН мощностью 6,3 МВА

     По таблице 9.14 [2] УПС ОРУ (блок линия – трансформатор с выключателем) на 110 кВ По таблице П.3.28 [1] стоимость ввода с выключателем ВМП

Единовременные капиталовложения по формуле (4.2):

     По таблице 5.1 [1] норма отчислений на амортизацию для ВЛ для трансформаторов, ОРУ, выключателей

Амортизационные отчисления по формуле (4.1.5):

     По таблице 5.1 [1] норма отчислений на текущий ремонт для ВЛ для трансформаторов, ОРУ, выключателей

Расходы на эксплуатацию по формуле (4.6):

По таблице 5.2 [1] для энергосистемы Тюменьэнерго:

Стоимость потерь электроэнергии по формуле (4.8):

Число часов использования максимума потерь по формуле (4.9):

По таблице П.4.11 [1] потери мощности КЗ трансформатора типа

ТМН-6300/110

Максимальные потери активной мощности по формуле (4.10):

По таблице 5.3 [1] годовое число часов включения

По таблице П.4.11 [1] потери холостого хода трансформатора =11,5 кВт.

Тогда потери холостого хода по формуле (4.11):

Стоимость потерь электроэнергии по формуле (4.7):

8

Ежегодные издержки по формуле (4.4):

Приведённые затраты по формуле (4.1):



4.4 Сравнение вариантов


Определяем разницу приведенных затрат между вариантами:

     Приведенные затраты различаются более чем на (5 – 10) %. Следовательно, выбираем вариант с меньшим напряжением – ВЛ-35 кВ.


5 Выбор силовых трансформаторов 35/6 кВ


5.1 Определение целесообразной мощности трансформаторов


     Необходимо выбрать мощность трансформаторов 2-х трансформаторной подстанции напряжением 35/6 кВ. Время использования максимума нагрузки Тм.=6500 ч. Продолжительность суточного максимума нагрузки tп.=8 ч.

     Определим расчётную мощность нагрузки (мощность получасового максимума) и среднесменную мощность нагрузки за наиболее нагруженную смену.

Расчётная мощность нагрузки (мощность получасового максимума):

Коэффициент использования для насосной станции поддержания пластового

давления по таблице П.1.3 [10]:

К И.  = 0,65.

     Активная и реактивная мощности среднесменной нагрузки за наиболее нагруженную смену:

Тогда

Полная мощность среднесменной нагрузки за наиболее нагруженную смену:

Тогда

Находим целесообразную мощность трансформатора, исходя из экономически

рекомендуемого коэффициента загрузки ? = 0,7:

Тогда

9

     Выбираем к установке трансформатор типа ТМН-4000/35 (вариант 1) или ТМН-6300/35 (вариант 2).


5.2 Проверка трансформаторов в режиме аварийных перегрузок


     Для проверки трансформаторов в режимах систематических и аварийных перегрузок необходимо определить параметры суточного эквивалентного двух ступенчатого графика нагрузки в нормальном и послеаварийном режимах. Примем, что предшествующая нагрузка двух ступенчатого графика равна среднесуточной нагрузке, а максимум нагрузки двух ступенчатого графика равен расчётному получасовому максимуму. Среднесуточную нагрузку определим из предположения, что в течение 8 часов суток нагрузка равна среднесменной за наиболее нагруженную смену, а в течение остальной части суток – среднегодовой:

Тогда

При этом для среднесуточной нагрузки:

Тогда

     Для нормального режима, принимая во внимание, что нагрузка распределена между трансформаторами поровну, получаем:

Вариант 1:

     Максимум нагрузки больше единицы. Систематические нагрузки присутствуют.

Вариант 2:

Используя формулу (5.2.3), получаем:

Используя формулу (5.2.4), получаем:

     Максимум нагрузки меньше единицы. Следовательно, систематические перегрузки в нормальном режиме отсутствуют.

Для послеаварийного режима:

Вариант 1:

     По таблице П.4.5 [1] при tп.=8 ч, К1 не удовлетворяет диапазону значений для нахождения допустимого значения перегрузки К 2 .
10

Вариант 2:

Используя формулу (5.2.5), получаем:

Используя формулу (5.2.6), получаем:

     Принимаем эквивалентную годовую температуру охлаждающей среды по таблице П.4.4 [1] для города Тюмень ? = 8,6 ?С. Продолжительность аварийной перегрузки принимаем равной длительности суточного (утреннего или вечернего) максимума нагрузки tп.= 8 ч.

     По таблице П.4.6 [1] при tп. = 8 ч, предшествующей нагрузке, не превышающей 0,8, эквивалентной температуре охлаждающего воздуха 10 ?С, находим, что допустимая аварийная перегрузка трансформатора не превышает значения 1,4.

     Таким образом, только 2 вариант трансформатора (ТМН-6300/35) обеспечивает резервирование в послеаварийном режиме, перегружаясь в допустимых пределах.


6 Выбор сечения кабельных линий


6.1 Выбор сечения кабельных линий к одиночным электродвигателям


Проверка по длительному допустимому току.

Условие выбора по допустимому току:

где	– допустимый ток с учетом поправочных коэффициентов, А;

– наибольший рабочий ток, А.

Допустимый ток вычисляем по выражению:

где – поправочный коэффициент, учитывающий влияние окружающей среды,

– поправочный коэффициент на число работающих кабелей. Наибольший рабочий ток вычисляем по выражению Тогда

Тип линии – КЛ (согласно схеме электроснабжения). Марка кабеля АСБ.



11

     По табл. П. 2.9 [1] – длительно допустимые нагрузки кабелей (1 – 10) кВ с бумажной изоляцией, в свинцовой оболочке, прокладываемых на открытом воздухе при температуре 250 С.

     По табл. П.2.12 [1] для воздуха при нормированной температуре 25 0С и фактической минус 5 0С (среднегодовой для Когалыма минус 3 0С) Для одного кабеля по таблице П.2.11 [1].

     Предварительно для кабельной линии к двигателю выбираем кабель марки АСБ – 6-3x120.


6.2 Проверка кабельных линий к двигателям на термическую стойкость


     Сущность проверки кабеля на термическую стойкость заключается в проверке условия:

где	qt .  – термическое сечение (минимально допустимое), мм2.

Приближенно термическое сечение можно вычислить по выражению:


где I к.. - ток КЗ для проверки кабельной линии, А.

tк. - приведенное время короткого замыкания, с.

Тогда

Значение  функции	(табл.  П.2.17  [1])  для

проволочными жилами при напряжении 6 кВ










кабеля  с  алюминиевыми  одно-


Проверим КЛ для двигателя: qст.=120 мм2 > qt. (выполняется условие).

     Значит, окончательно выбираем для кабельных линий к двигателям (СД1, СД2, СД3, СД4) – кабель марки АСБ-6-3x120.


7 Выбор сечения ВЛ-35 кВ внешнего электроснабжения


7.1 Расчетные потери активной мощности в трансформаторе


Потери активной мощности в трансформаторе

где – потери мощности холостого хода, по таблице П.4.9 [10];

12

    – потери мощности в обмотках при протекании по ним номинальных токов, по таблице П.4.9 [10];

– коэффициент загрузки трансформатора.

Коэффициент загрузки трансформатора:

Тогда

Тогда расчетные потери активной мощности в трансформаторе:

Расчетные потери реактивной мощности в трансформаторе:

где	– ток холостого хода, %,  по таблице П.4.9 [10];

– напряжение короткого замыкания, %, по таблице П.4.9 [10].

     Расчетные мощности нагрузки по линии Л1 с учетом потерь мощности в трансформаторе определяются:

По формулам (7.1.4) – (7.1.6):

Тогда расчётный ток линии Л1:



7.2 Выбор сечения воздушной линии


7.2.1 По экономической плотности тока.

Из пункта 3.2.2 тогда экономическое сечение провода: По таблице П.2.3 [1] и П.2.2 [1], Выбираем провод марки АС-50.

7.2.2 Проверим выбранный провод по допустимому току.

Условие выбора по допустимому току:

Условие выполняется.

7.2.3 Проверка по допустимой потере напряжения.

Допустимая потеря напряжения по условию

     По таблице П.2.3 [10] и П.2.4 [10] значения удельного активного и индуктивного сопротивлений для алюминиевого провода сечением 50 мм2 берем следующими: R0 =0,603 Ом/км, X 0 = 0,396 Ом/км.

Значения удельного активного сопротивления; Тогда

13

Значения индуктивного сопротивления

Тогда

Проверка на потерю напряжения определяется:

     Значение 675,6 В составляет 1,93 % от номинального напряжения воздушной линии, то есть условие выполняется.
Для ВЛ1, ВЛ2 выбираем марки АС-50.



7.3 Выбор воздушной линии от трансформатора к секции шин


7.3.1 Аналогичный расчет по пункту 3.2.

По формулам (3.1) , (3.2)

Так как ток большой, для ВЛ используем 2 провода:

     Выбираем стандартное сечение qэк1.=120 мм2 для провода марки АС-120, Iдоп.=390 А.

7.3.2 Проверка по допустимому току.

     Наиболее тяжелый режим для воздушной линии – это режим, когда распределительная сеть получает питание по одной линии (допустим Л1). При этом ток по этой линии равен Условие выполняется.

Для ВЛ3, ВЛ4 выбираем марки 2АС-120.



8 Расчет токов короткого замыкания


8.1 Выбор и расчет базисных величин


Базисное напряжение, равное средним номинальным напряжениям сети:

Базисная	мощность	–	мощность,	принятая	за	мощность	силового

трансформатора Т1:

Базисный ток для сети 6 кВ:

Базисный ток для сети 35 кВ:




14

8.2 Определение сопротивлений схемы замещения в относительных единицах


Сопротивление системы:

Индуктивное сопротивление воздушной линии Л1 (АС-50):

где 0,396 Ом/км – удельное сопротивление для номинального сечения алюминиевого провода сечением 50 мм2 из таблицы П.2.4[10].
Активное сопротивление воздушной линии Л1 (АС-50):

где =0,603 Ом/км – удельное сопротивление для номинального сечения алюминиевого провода сечением 50 мм2 из таблицы П.2.3[10].
Индуктивное сопротивление кабельной линии КЛ (АСБ-6-3х120):

где = 0,076 Ом/км – удельное сопротивление для номинального сечения алюминиевых жил сечением 120 мм2 из таблицы П.2.6[10].
Активное сопротивление кабельной линии КЛ (АСБ-6-3х120):

где =0,258 Ом/км – удельное сопротивление для номинального сечения алюминиевых жил сечением 120 мм2 из таблицы П.2.6[10].
Сопротивление трансформатора Т1:

где

Сопротивления высоковольтных двигателей:

где



8.3 Определение тока КЗ от системы при КЗ на шинах РУ-6 кВ ГПП в точке К1


Суммарное сопротивление схемы замещения относительно точки К1:

Ток КЗ от системы:

где







15

8.4 Определение токов подпитки от электродвигателей при КЗ в РУ-6 кВ ГПП в точке К1


Ток подпитки от СД:

где



8.5 Определение суммарных токов от системы и токов подпитки от электродвигателей через выключатели РУ-6 кВ ГПП


Токи КЗ, протекающий через выключатель ввода (Q1):

Ток КЗ, протекающий через секционный выключатель (Q3):

Токи через выключатели Q5,Q7,Q18,Q20:



8.7 Определение ударного тока от двигателя


Ударного тока от двигателя.


8.8 Определение суммарных ударных токов через выключатели РУ-6 кВ ГПП


Ударный ток, протекающий через выключатели выключатель ввода (Q1):

Ударный ток, протекающий через секционный выключатель (Q3):

Ударный ток, протекающий через выключатели Q5,Q7,Q18,Q20:



8.9 Определение тока КЗ от системы при КЗ в точке К2


Суммарное сопротивление схемы замещения относительно точки К2:

Ток КЗ от системы:

где




16

8.10 Определение токов подпитки от электродвигателей при КЗ в точке К2


Ток подпитки от СД:

где



8.11 Определение суммарных токов от системы и токов подпитки от электродвигателей через выключатели


Токи КЗ, протекающий через выключатель ввода (Q1):

Ток КЗ, протекающий через секционный выключатель (Q3):

Токи через выключатели Q5,Q7,Q18,Q20:

Ток КЗ, протекающий через выключатель трансформатора (QТ):



8.14 Определение суммарных ударных токов через выключатели


Ударный ток, протекающий через выключатель ввода (Q1):

Ударный ток, протекающий через секционный выключатель (Q3):

Ударный ток, протекающий через выключатели Q5,Q7,Q18,Q20:

Ударный ток, протекающий через выключатель трансформатора (QТ):



8.15 Результаты расчета токов короткого замыкания через выключатели


     Результаты расчета токов короткого замыкания представлены в таблице 8.15. Таблица 8.15 – Результаты расчета токов короткого замыкания


9 Выбор электрических аппаратов


9.1 Выбор высоковольтного выключателя Q5







17

     Выключатель Q5 предназначен для отключения и включения цепи одиночного синхронного двигателя. Так как двигатели имеют одинаковые параметры, то выключатели Q5,Q7,Q18,Q20 будут одинаковыми.

9.1.1 По номинальному напряжению сети.

Выключатель выбирается исходя из условия:

где– номинальное напряжение выключателя, . – номинальное напряжение сети, = 6 кВ.

     При этом необходимо отметить, что на напряжение сети 6 кВ не допускается выбирать выключатели с номинальным напряжением 35 кВ, а с номинальным напряжением 10 кВ допускается. Выбирается выключатель с UНОМ. = 10 кВ. Выбирается выключатель BB/TEL-10-12,5/630-У2.
9.1.2 По длительному току.

Выбираемый выключатель должен удовлетворять следующим условиям:

где – номинальный ток выключателя;

– наибольший ток нормального режима;

– максимальный ток длительного режима.

     В послеаварийном режиме возможно длительное снижение напряжения. По ГОСТ–13109–97 допускается снижение напряжения до 0,9·UНОМ. При этом наибольший ток послеаварийного режима (то же максимального длительного режима) будет:

     Подставляя численные значение из паспортных данных синхронного двигателя получаем:
Номинальный ток выключателя по паспортным данным IНОМ. = 630 А. Условие проверки выполняется.
9.1.3 По симметричному току отключения.

Проверка выполняется по условию:

где IП,? – действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания (КЗ) к моменту расхождения контактов ?,– номинальный ток отключения выключателя; для выбранного выключателя = 12,5 кА.

При наличии подпитки от двигателей:

18

где IП?С и IП?Д – действующие значения периодической составляющей токов КЗ от энергосистемы и от двигателей.

При питании от системы неограниченной мощности IП?С = IП= IПОС.

Для электродвигателей:

где ТД – постоянная времени затухания периодической составляющей электродвигателя. ТД = 0,06 с (при отсутствии данных можно принять 0,04 - 0,06). Время от момента КЗ до момента расхождения контактов выключателя ? определяется выражением:

где ?З.min – минимальное время действия релейной защиты, принимается 0,01с; ?С.В – собственное время отключения выключателя, равное 0,018 с;

Подставляя численные значения, получаем:

Условие проверки выполняется, т.к. >.

9.1.4 Проверка возможности отключения апериодической составляющей тока

КЗ.

     Для успешного отключения асимметричного тока КЗ должно быть выполнено условие:

где ? – нормированное содержание апериодической составляющей в токе отключения, определяется по графику на рисунке 1, и равен ?Н = 52 %.

 Рисунок 9.1 – Содержание апериодической составляющей в процентах Подставляя численные значение, получаем:
     Так как ia.? > ia.НОМ, то допускается производить проверку по отключающей способности по полному току КЗ:
Условие проверки выполняется.

9.1.5 По включающей способности.

Проверки	выключателей	по	включающей	способности	производится	по

условиям:

где, – номинальный ток включения (действующее значение периодической составляющей).

Наибольший пик тока включения:



19

     Ударный коэффициент, нормированный для тока включения выключателей равен KУН = 1,8. Поэтому если для ударного тока в расчетной точке КЗ KУ ? 1,8, то можно проверять только по. При KУ > 1,8, проверка в общем случае производится по двум условиям (и).

     Ударные коэффициенты энергосистемы синхронных двигателей равны KУСД = 1,9.

     Следовательно, проверять выключатель по включающей способности можно по и. Для данного выключателя = 12,5 кА, а начальное значение периодической составляющей тока КЗ IП.О = 9,276 кА, следовательно, условие проверки выполняется. кА, а =20,207 кА, следовательно, условие проверки выполняется.
9.1.6 Проверка на электродинамическую стойкость.

Проверка производится по сквозным токам по условиям:

     Ударный коэффициент в точке КЗ больше, чем 1,8, следовательно, проверять аппарат нужно по двум условиям. Для выбранного аппарата электродинамическая стойкость iДИН = 32 кА, а величина ударного тока через выключатели Q5 iУ = 20,207 кА. Условие проверки выполняется.

9.1.7 Проверка на термическую стойкость.

     На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ:
где BК – расчетный тепловой импульс КЗ.

Тепловой импульс от полного тока КЗ вычисляется по выражению:

при этом tКЗ – длительность КЗ, принимается максимально возможной и складывается из времени действия основной релейной защиты с учетом времени действия АПВ tОСН и полного времени отключения выключателя с учетом гашения дуги tВ. На практике постоянную времени эквивалентной схемы часто принимают равной Tа = 0,05 с независимо от мощности трансформатора [3].

Подставляя численные значения, получаем:

     У выбранного выключателя ток термической стойкости IТЕР = 12,5 кА, время термической стойкости tТЕР = 3 с, следовательно:


20

Условие проверки на термическую стойкость выполняется.

     Выбранный выключатель марки BB/TEL-10-12,5/630-У2 удовлетворяет всем необходимым проверкам, следовательно, его допустимо использовать как выключатель Q5. Технические параметры данного выключателя представлены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 – Технические параметры BB/TEL-10-12,5/630-У2



9.2 Выбор высоковольтного выключателя Q1


9.2.1 По номинальному напряжению сети.

Выключатель выбирается исходя из условия пункта 9.1.1:

Выбирается выключатель марки ВБР-10-20/630 У2 9.2.2 По длительному току.

Выбираемый выключатель должен удовлетворять следующим условиям:

где IНОМ. – номинальный ток выключателя;

– максимальный ток длительного режима.

Номинальный ток выключателя по паспортным данным IНОМ. = 630 А. Условие проверки выполняется.
9.2.3 По симметричному току отключения. Проверка выполняется по условию пункта 9.1.3:

     Время от момента КЗ до момента расхождения контактов выключателя ? определяется выражением:
где ?З.min – минимальное время действия релейной защиты, принимается 0,01 с; ?С.В – собственное время отключения выключателя, равное 0,03 с;

Подставляя численные значения, получаем:

Условие проверки выполняется, т.к. > IП,?.

9.2.4 Проверка возможности отключения апериодической составляющей тока

КЗ.

     Для успешного отключения асимметричного тока КЗ должно быть выполнено условие:

21

где ?Н. – нормированное содержание апериодической составляющей в токе отключения, определяется по графику на рисунке 1, и равен ?Н. = 0,01 %.

Подставляя численные значение, получаем:

     Так как то допускается производить проверку по отключающей способности по полному току КЗ:

Условие проверки выполняется.

9.2.5 По включающей способности.

     Проверки выключателей по включающей способности производится по условиям пункта 9.1.5:

     Для данного выключателя = 20 кА, а начальное значение периодической составляющей тока КЗ IП.О = 10,396 кА, следовательно, условие проверки выполняется. кА, а iу =23050 кА, следовательно, условие проверки выполняется.

9.2.6 Проверка на электродинамическую стойкость.

Проверка производится по сквозным токам по условиям пункта 9.1.6:

     Для выбранного аппарата электродинамическая стойкость iДИН = 51 кА, а величина ударного тока через выключатели Q1 iУ = 23,050 кА. Условие проверки выполняется.

9.2.7 Проверка на термическую стойкость.

     На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ по пункту 9.1.7:

Подставляя численные значения, получаем:

     У выбранного выключателя ток термической стойкости IТЕР = 20 кА, время термической стойкости tТЕР = 3 с, следовательно:

Условие проверки на термическую стойкость выполняется.

     Выбранный выключатель марки ВБР-10-20/630 У2 удовлетворяет всем необходимым проверкам, следовательно, его допустимо использовать как выключатель Q1. Технические параметры данного выключателя представлены в таблице 9.2.

Таблица 9.2 – Технические параметры ВБР-10-20/630 У2


22

9.3 Выбор высоковольтного выключателя Qт


9.3.1 Выбор по номинальному напряжению выполняется по пункту 9.1.1. Выбираем выключатель серии ВВУ-35 9.3.2 По длительному току.

     Выбираемый выключатель должен удовлетворять следующим условиям пункта 9.2.2:

где– номинальный ток выключателя;

– максимальный ток длительного режима.

Номинальный ток выключателя по паспортным данным IНОМ. = 630 А. Условие проверки выполняется.
9.3.3 По симметричному току отключения.

Проверка выполняется по условию пункта 9.1.3:

     Время от момента КЗ до момента расхождения контактов выключателя ? определяется выражением:

где– минимальное время действия релейной защиты, принимается 0,01 с;

– собственное время отключения выключателя, равное 0,08 с;

Подставляя численные значения, получаем:

Условие проверки выполняется, т.к..

9.3.4 Проверка возможности отключения апериодической составляющей тока

КЗ.

     Для успешного отключения асимметричного тока КЗ должно быть выполнено условие пункта 9.2.4:

Подставляя численные значение, получаем:

     Так как то допускается производить проверку по отключающей способности по полному току КЗ:

Условие проверки выполняется.

9.3.5 По включающей способности

     Проверки выключателей по включающей способности производится по условиям пункта 9.1.5:

23

     Следовательно, проверять выключатель по включающей способности можно по и. Для данного выключателя = 10 кА, а начальное значение периодической составляющей тока КЗ IП.О = 4,660 кА, следовательно, условие проверки выполняется. кА, а, следовательно, условие проверки выполняется.
9.3.6 Проверка на электродинамическую стойкость.

Проверка производится по сквозным токам по условиям пункта 9.1.6:

     Для выбранного аппарата электродинамическая стойкость iДИН = 26 кА, а величина ударного тока через выключатели Qт iУ = 7,059 кА. Условие проверки выполняется.

9.3.7 Проверка на термическую стойкость.

     На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ по пункту 9.1.7:

Подставляя численные значения, получаем:

     У выбранного выключателя ток термической стойкости IТЕР = 10 кА, время термической стойкости tТЕР = 3 с, следовательно:

Условие проверки на термическую стойкость выполняется.

     Выбранный выключатель – ВВУ-35 удовлетворяет всем необходимым проверкам, следовательно, его допустимо использовать как выключатель Qт. Технические параметры данного выключателя представлены в таблице 9.3.

Таблица 9.3– Технические параметры – ВВУ-35



9.4 Выбор разъединителей


Выбор разъединителя QS1 для напряжения 35 кВ.

9.4.1 По номинальному напряжению сети.

     Выбор разъединителя осуществляется по такому же условию, что и выбор выключателя в п.9.3.1. Выбирается разъединитель – РЛНД-35/1000 У1.

9.4.2 По номинальному току.






24

     Наибольший ток нормального режима = IР. Максимальный длительный ток будет в послеаварийном режиме при отключении одной из линий = = 2·. Подставляя численные значения, получим:

Номинальный  ток  разъединителя  по  паспортным  данным  IНОМ  =  1000  А.

Условие проверки выполняется.

9.4.3 Проверка по электродинамической стойкости.

Проверка производится аналогично п.9.3.6.

     Для выбранного аппарата электродинамическая стойкость iДИН = 63 кА, а величина ударного тока через разъединитель QS1 iУ = 7,059 кА. Условие проверки выполняется.

9.4.4 Проверка на термическую стойкость.

Проверка производится аналогично п.9.3.7.

     Длительность КЗ и постоянная времени эквивалентной схемы замещения остаются прежними. Ток и время термической стойкости для выбранного разъединителя соответственно равны: IТЕР = 25 кА, tТЕР = 3 с. Подставляя численные значения, получим:

Условие проверки на термическую стойкость выполняется.

     Выбранный разъединитель РЛНД-35/1000 У1 удовлетворяет всем необходимым проверкам. Технические параметры данного разъединителя представлены в таблице 9.4.

Таблица 9.4 – Технические параметры РЛНД-35/1000 У1

Выбор разъединителя для напряжения 6 кВ.

9.4.5 По номинальному напряжению сети.

     Выбор разъединителя осуществляется по такому же условию, что и выбор выключателя в п.9.3.1. Выбирается разъединитель – РЛНД-10/400 У1.

9.4.6 По номинальному току.

     Наибольший ток нормального режима = IР. Максимальный длительный ток будет в послеаварийном режиме при отключении одной из линий = = 2·IР. Подставляя численные значения, получим:

25

Номинальный	ток	разъединителя	по	паспортным	данным	IНОМ.	=	400	А.

Условие проверки выполняется.

9.4.7 Проверка по электродинамической стойкости.

Проверка производится аналогично п.9.3.6.

     Для выбранного аппарата электродинамиче.......................