3.6.2. На напряжение 10,5 кВ

Токоведущие части от выводов генератора до распределительного устройства генераторного напряжения выполняется, пофазно-экранированым токопроводом типа ГРТЕ-10-8550-250.  [4]

Проверка выбранного токопровода приведена в таблице 3.12.

Таблица  3.12

Расчетные и каталожные данные

Комплектация токопровода ГРТЕ-10-8550-250:

 - трансформатор напряжения типа ЗНОМ-10,

 - встроенный трансформатор тока типа ТШ-20-10000/5,

 - тип опорного изолятора ОФР-20-375с.

Все токоведущие части РУ-10,5 кВ, включая сборные шины, выполняются жесткими голыми алюминиевыми шинами коробчатого сечения. [4]

Выбор производится по допустимому току:

I_max=Р_м.н/(×U_ном×cosj×0,95)=16667/(×10,5×0,87×0,95)=1108,83 А.

Предварительно принимаются шины алюминиевые, коробчатого сечения по [5]  типа 2(75´35´5,5) мм, сечением 2х695 мм²,  I_доп=2670 А.

Таким образом, условие:

I_max=1109 £ I_доп=2670 А – соблюдается.

Сборные шины проверяются на термическую стойкость:

суммарный ток  I_п0=46,02 кА, тогда:

В_к=I_п0²×(t_отк+Т_а)=46,02²×(4 + 0,185)=8863,162 кА²с,

где:

t_отк=4 с.  по [9],

Т_а=0,185 - для сборных шин 10 кВ, [4].

Минимальное сечение по условию термической стойкости:

q_min=1000×/с =1000×/ 90 =1046,04 мм²

следовательно, условие

q_min=1046 мм² £ q_ш=2´695=1390 мм² – соблюдается.

Проверка сборных шин на механическую прочность.

Шины коробчатого сечения обладают большим моментом инерции, поэтому расчет производится без учета колебательного процесса в механической конструкции. При расположении шин в вершинах прямоугольного треугольника расчетная формула имеет вид: [6]

s_расч==8,66 МПа;

условие:

s_расч=8,66 МПа £ s_доп=75 МПа,  [9] - выполняется, выбранные шины проходят по условию механической прочности.

3.6.3. Выбор токоведущих частей  РУ  С.Н. - 6 кВ.

Сечение шин принимается по наибольшему току самого мощного рабочего трансформатора собственных нужд  6 кВ:

I_тсн=S_тсн/(×U_ном)=6300/(×6,3)=577,35 А.

По таблице 7.2  [5] принимаются алюминиевые двухполосные шины сечением 159 мм².

 Проверка шин на термическую стойкость:

температура шин до короткого замыкания:

J_н=J₀+(J_доп.дл - J_{0 ном})I_max/I_доп=25+(70-25) ×577,35/855=55,39 °С,

где:

J₀=25 °С - температура окружающей Среды,

J_доп.дл - длительно допустимая температура проводника,

I_доп=4000 А - длительный допустимый ток для выбранных шин.

по рис. 3.45 [4], определяется, что

f_н=60 °С - показатель характеризующий состояние проводника к моменту начала короткого замыкания.

По таблице 3.13  [4] определяем значение коэффициента  k, учитывающего удельное сопротивление и эффективную теплоемкость проводника:

k=1,054 мм²°С/(А²×С)10^-2, тогда:

f_к=f_н+К×В_к/q=60+1,054×5,25/159=60,035 °С

где:

В_к=I_п0²(t_отк+Т_а)=6,91²×0,11=5,25 кА²с,

по рис. 3,45  [4],  для f_к=60 °С, температуры шин после короткого замыкания J_н=85 °С, что меньше допустимой температуры для алюминиевых шин J_доп=200 °С.  [4]

3.7. Выбор измерительных трансформаторов

3.7.1. Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока (ТТ) предназначены для уменьшения первичного тока до значений удобных для измерения, а так же для отделения цепей измерения и автоматики от первичных цепей высокого напряжения.

Выбор трансформаторов тока производится:

Электродинамическая стойкость шинных ТТ определяется устойчивостью самих шин, поэтому шинные ТТ по этому условию не проверяются.  [6]

Выбор трансформаторов тока в цепи линии связи с системой.

Вторичная нагрузка и перечень приборов, присоединяемых к трансформатору тока дана в таблице 3.13.

Таблица 3.13

Вторичная нагрузка трансформатора тока

По [5] принимается к установке трансформатор тока типа        ТФЗМ-110Б-1 с фарфоровой изоляцией, с обмотками звеньевого типа, маслонаполненный.

Сравнение расчетных и каталожных данных трансформатора тока приведены в таблице 3.14.

Таблица 3.14

Сравнение расчетных и каталожных данных трансформатора тока

S_2н=I_2н²×r=5²×1,2=30 ВА.

где:

r=1,2 Ом - номинальное сопротивление в данном классе точности.

Определяем сопротивление проводов:

Z_пров=Z_2н - r_приб.-Z_к =Z_2н - S_пр/I_2н²-Z_к=1,2-6,5/5²-0,1=0,84 Ом;

длина соединительных проводов с алюминиевыми жилами (r=0,0283) принимается по [10] и равна:

l_расч=100 м,

тогда, сечение соединительных проводов:

q=r×l_расч/Z_пров=0,0283×100/0,84=3,37 мм²;

Принимаем кабель АКВРГ с жилами 4 мм² , тогда R_пр определим как:

Z_пр==0,707 Ом

Тогда вторичная нагрузка определится как:

        Z₂=R_пр+R_приб.+R_к=0,707+0,26+0,1 = 1,067 Ом.

Z₂<Z_{2 ном}; трансформатор тока принимается к установке.

На генераторном напряжении 10,5 кВ устанавливается трансформаторы тока типа ТШ-20-10000/5, встроенный в токопровод ГРТЕ-10-8550-250.  [5]

3.7.2. Выбор трансформаторов напряжения.

Трансформатор напряжения (ТН) предназначен для понижения первичного напряжения до напряжения вторичных цепей измерения и релейной защиты.

Выбор трансформаторов напряжения производится:

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения сборных шин 110 кВ приведена в таблице 3.15.

Таблица 3.15

Перечень приборов подключаемых к трансформатору напряжения

         S_2е = =96,7 ВА

Согласно номинального напряжения 110 кВ и вторичной нагрузки выбираем трансформатор напряжения НКФ-110-58 ( U_ном=110 кВ , S_{2 ном} =400 ВА ).

Т.о.  S_2е < S_ном ;

        U_уст=U_ном.

Рис. 3.7 Схема соединения обмоток TV

Для соединения тр-ра напряжения с приборами принимаем контрольный кабель АКРВГ с сечением жил 2,5 мм² по условию механической прочности [4], номинальное напряжение обмоток:

U_в=110000/, В; U₂=100/, В; U_{2 доп}=100, В.

Рис. 3.8. Схема подключения измерительных приборов на сборных шинах 110 кВ.

Таблица 3.16

Сравнение расчетных и каталожных данных           

На генераторное напряжение 10,5 кВ устанавливается трансформатор напряжения типа ЗНОМ-10, встроенный в токопровод ГРТЕ-10-8550-250.  [5]

3.8. Выбор разрядников.

Для защиты от перенапряжений вызываемых ударами молний, несимметричными короткими замыканиями, предусматривается установка ограничителей перенапряжений подключаемых к сборным шинам 110 кВ. Выбор производится по номинальному напряжению.  [4]

На ОРУ-110 кВ принимается к установке ОПН-110У1.  [4]

Для защиты силовых трансформаторов, предусматривается:

- со стороны 110 кВ, ограничители напряжения ОПН-110У1,

- со стороны генераторного напряжения, разрядники типа РВМ-15У1.

Для защиты от перенапряжений оборудования 6 кВ, принимаются разрядники типа РВО-6У1.

3.9. Выбор источника оперативного тока.

В качестве источника оперативного тока на проектируемой ТЭЦ используется установка постоянного тока, с аккумуляторными батареями, для питания цепей управления, автоматики, аварийного освещения, а также механизмов собственных нужд станции. АБ выбирают по необходимой емкости, уровням напряжения в аварийном режиме и схеме присоединения к шинам.

Выбор аккумуляторных батарей.

Потребителями АБ являются:

- постоянно включенная нагрузка - аппаратуры устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, а так же постоянно включенная часть аварийного освещения;

- временная нагрузка, которая возникает при исчезновении переменного тока во время аварийного режима;

- кратковременная нагрузка длительностью не более 5 с, которая создается токами включения и отключения приводов выключателей.

Так как в нормальном режиме АБ работает в режиме постоянного подзаряда, то расчетной нагрузкой для нее, является аварийная ситуация, когда батарея несет на себе всю аварийную нагрузку.

Длительность аварийного режима на ТЭЦ t_ав=0,5 часа.  [11]

Каждая АБ имеет свое подзарядное устройство, для заряда предусматривается один общестанционный агрегат.

Подсчет нагрузки на АБ сведен в таблицу 3.17.

Таблица 3.17

Расчетная нагрузка на аккумуляторную батарею          

Т.к. мощность ЭС меньше 200 МВт, следовательно принимаем одну АКБ. Батарея будет работать в режиме постоянного подзаряда в схеме с элементным коммутатором. Расчетная длительность аварийной нагрузки 0,5 ч. Номинальное напряжение на шинах установки 230 В. Расчетная температура электролита +25^оС.

Число основных элементов в батарее:

n_о = U_ш/U_пз = 230/2,15 =108 ,

где:

n_о — число основных элементов в батарее;

U_ш - напряжение на шинах;

U_пз - напряжение на элементе в режиме подзаряда (2,15 В).

В режиме заряда при максимальном напряжении на элементе 2,7 В к шинам присоединяется:

n_min = 230/2,7 = 85 элементов,

В режиме аварийного разряда при напряжении на элементе 1,75 В, а на шинах не ниже номинального (220 В).

n = 220/1,75 = 125 элементов,

где:

n – общее число элементов батареи.

К элементному коммутатору присоединяется:

n = n – n_min= 125 – 85 = 40 элементов.

Типовой номер батареи N выбирается по формуле:

N ,

где I_ав— нагрузка установившегося получасового (часового) аварийного разряда, А;

1,05 — коэффициент запаса;

j — допустимая нагрузка аварийного разряда = 25 A/N, приведенная к первому  номеру  аккумуляторов в зависимости от температуры электролита. Определяется по кривой:

N > (1,05×662)/25 =28,

Выбранный аккумулятор СК-28 проверяем по току аварийного кратковременного разряда:

46×N > I_ав,кр;

где 46 – коэф, учитывающий допустимую перегрузку;

46×28 = 1288 > 662

Окончательно принимаем СК-28.

Проверяем отклонение напряжения при наибольшем толчковом токе:

I_р(N=1) = I_{т max} /N = 662/28 = 23,6.

По кривым определяем напряжение на АКБ равным 90%. Если принять потерю напряжения в соединительном кабеле равной 5%, то напряжение на приводах будет 85%. По таблице допустимое отклонение напряжения на электромагнитах включения составляет 80 – 110 %, таким образом, принятые аккумуляторы обеспечивают необходимое напряжение.

Подзарядное устройство в нормальном режиме питает постоянно включенную нагрузку и подзаряжает батарею. Согласно ГОСТ 825 – 73 ток подзаряда должен быть 0,03×N, но, учитывая возможные продолжительные разряды, этот ток принимают равным 0,15×N, тогда:

I_пз > 0,15×N + I_п = 0,15×28 + 20 = 24,2 А;

где I_п – ток постоянно включенной нагрузки.

Напряжение подзарядного устройства 2,2×n_о = 2,2 × 108 = 238 В.

Выбираем подзарядное устройство ВАЗП-380/260-40/80.

Подзаряд добавочных элементов: I_пз = 0,05×N = 0,05×28 = 1,4 А.

Напряжение U_пз = 2,2× (n-108) = 2,2 × 17 = 37,4 В.

Выбираем автоматическое подзарядное устройство типа АРН-3, которое поставляется комплектно с панелью автоматического регулирования U типа ПЭХ-9045-00А2.

Зарядное устройство:

I_з = 5N + I_п = 5 × 28 + 20 =160 А;

U_з = 2,75×n = 2,75 × 125 = 343,75 В.

Выбираем зарядный агрегат из генератора постоянного тока П-91: Р_ном = 48 кВт; U_ном = 270/360 В; I_ном = 1589 А и асинхронного двигателя типа А2-82-4: Р_ном = 55 кВт.