Расчет электрических нагрузок бкнс, выбор силовых трансформаторов, выбраны сечения и маркировки воздушных и кабельных линий

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.......................