Теоретический материал. Основное электрическое оборудование электростанций и подстанций (генераторы

Основное электрическое оборудование электростанций и подстанций (генераторы, трансформаторы, синхронные компенсаторы) и аппараты в этих цепях (выключатели, разъединители и др.) соединяются между собой проводниками разного типа, которые образуют токоведущие части электрической установки.

Рассмотрим типы проводников, применяемых на электростанциях. На рисунке 5.1 упрощенно, без разъединителей, показаны элементы схем ТЭЦ и ГРЭС.

Цепь генератора на ТЭЦ (рис.5.1). В пределах турбинного отделения от выводов генератора до фасадной стены (участок АБ) токоведущие части выполняются шинным мостом из жестких голых алюминиевых шин или комплектным пофазно экранированным токопроводом (в цепях генераторов мощностью 60 МВт и выше). На участке БВ между турбинным отделением и главным распределительным устройством (ГРУ) соединение выполняется шинным мостом, гибким подвесным токопроводом или комплектным токопроводом. Все соединения внутри закрытого РУ 6 – 10 кВ, включая сборные шины, выполняются жесткими голыми алюминиевыми шинами прямоугольного или коробчатого сечения. Соединения от ГРУ до выводов трансформатора связи Т (участок ИК) осуществляется шинным мостом гибким подвесным токопроводом или комплектным токопроводом.

Токоведущие части в РУ 35 кВ и выше обычно выполняются сталеалюминиевыми проводами АС. В некоторых конструкциях ОРУ часть или вся ошиновка может выполняться алюминиевыми трубами.

Цепь трансформатора собственных нужд. От стены ГРУ до выводов Т2, установленного вблизи ГРУ, соединение выполняется жесткими алюминиевыми шинами. Если трансформатор собственных нужд (ТСН) устанавливается у фасадной стены главного корпуса, то участок ГД выполняется гибким токопроводом. От трансформатора до распределительного устройства собственных нужд (участок ЕЖ) применяется кабельное соединение.

В цепях линий 6 – 10 кВ вся ошиновка до реактора и за ним, а так же в шкафах КРУ выполнена прямоугольными алюминиевыми шинами. Непосредственно к потребителю отходят кабельные линии.

Рисунок 5.1 – элементы схемы ТЭЦ

В блоке генератор – трансформатор на ГРЭС (рис.5.2) участок АБ и отпайка к ТСН, участок ВГ, выполняются комплектным пофазно экранированным токопроводом.

Для участка ЕД от ТСН до распределительного устройства собственных нужд (РУ СН) применяется закрытый токопровод 6 кВ.

В цепи резервного ТСН участок ЖЗ может быть выполнен кабелем или гибким проводом. Выбор того или другого способа соединения зависит от взаимного расположения ОРУ, главного корпуса и РТСН.

Рисунок 5.2 – элементы схемы ГРЭС

Порядок выполнения работы:

- повторение теоретического материала; [2, с.169-194] - определение варианта задания; - внимательное изучение задания на практическую работу; - изучение алгоритма решения задачи.

В результате выполнения практической работы студент должен

знать:

- типы проводников, применяемых в основных электрических цепях;

- критерии для выбора проводников;

уметь и иметь навык:

- использования расчетных зон по токам к.з, для определения времени воздействия токов к.з.;

- работы с диаграммами и каталогами;

- расчета по заданному алгоритму конкретной задачи;

Исходные данныепрактическая работа № 2

Выбрать тип и сечение сборных шин в открытом распределительном устройстве, где рассматривалась точка короткого замыкания к-1 и ошиновку в цепи трансформатора на стороне ВН.

1 Произвести выбор сечения сборных шин по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равной току наиболее мощного трансформатора (автотрансформатора).

I мах = , А (5.1)

где S_н.т – номинальная мощность трансформатора; кВА

U_ном – номинальное напряжение на шинах; кВ

Выбрать марку провода по каталогу [3, П.5.1]

согласно условию

I _мах ≤ I _доп. (5.2)

где I_доп. – допустимый ток, выбранного провода, А

Токоведущие части в ОРУ – 35 кВ и выше выполняют сталеалюминевыми проводами марки АС

2 Проверить выбранный провод по условию коронирования

1,07*Е ≤ 0,9* Е₀ (5.3)

где Е – напряженность электрического поля около поверхности провода, кВ/см;

Е₀ – начальная критическая напряженность электрического поля, кВ/см

2.1 Определить начальную критическую напряженность:

Е₀ = 30,3*m*(1+ ), (5.6)

где r₀ – радиус провода, см

m – Коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m = 0,82).

Далее расчет производится по формуле 5.7 или 5.10 в зависимости от числа проводов в фазе.

2.2 Определить напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного (один провод в фазе) провода:

Е = , кВ/см (5.7)

где U – линейное напряжение, кВ на шинах электростанции;

U = 1,1* U_ном. (5.8)

Д_ср – среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см; при горизонтальном расположении фаз;

Д_ср. = 1,26* Д (5.9)

Д – расстояние между соседними фазами, см. для ОРУ U = 35 кВ – 2,0 м

110 кВ – 3,0 м

220 кВ – 4,0 м

500 кВ – 5,0 м

2.3 Напряженность электрического поля вокруг расщепленных проводов (два и более провода в фазе) определяется:

Е = k* (5.10)

где k – коэффициент, учитывающий число проводов в фазе (таблица 5.1);

n – число проводов в фазе ; r _экв. – эквивалентный радиус расщепленных проводов (таблица 5.1).

Таблица 5.1 Значения k и r_экв.

Число проводов в фазе
Коэффициент k
Эквивалентный радиус rэкв., см

Расстояние между проводами а в расщепленной фазе принимается:

в РУ 110 кВ – 20 см;

220 кВ – 30 см;

330-750 кВ – 40 см.

3 Проверить выбранный провод на термическую стойкость

q _min < q, (5.11)

где q _min – минимальное допустимое сечение провода, мм q – выбранное сечение провода, мм

q _min = , (5.12)

где с = 90 – функция, А*с /мм

В_к – импульс квадратичного тока, к А *с

В_к = I _п.о* (t_откл. +T_а), (5.13)

где t_откл. = t_в + t_рз – полное время отключения короткого замыкания, с

I_п.о – суммарное значение периодической составляющей тока к.з [3, с.34]

определяется с учетом расчетной зоны по токам короткого замыкания;

[3, с.56-57]

Т_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к. з.

[3, т.2.3]

Время отключения к.з. по расчетным зонам:

I – 0,16 – 0,2 с;

II – 0,3 с;

III – 0,3 с или 4 с, если мощность генератора Р_г ≥ 60 МВт;

IV – 1,2 – 2,2 с;

V – 0,3 с;

VI – 0,2 – 0,3 с

Рисунок 5.3 – Расчетные зоны по токам короткого замыкания на ТЭЦ

Рисунок 5.4 – Расчетные зоны по токам короткого замыкания на ГРЭС

5 Если i_у ≥ 50 кА, то провода проверяют на схлестывание фаз

где i_у –суммарное значение ударного тока к.з. [3, с.34]

5.1 Определить усилие от длительного протекания тока, Н/м

f = (1,5* I _п.о /D) * 10 (5.14)

I _п.о – среднеквадратичное значение тока трехфазного к. з.

5.2 Определить силу тяжести 1 м токопровода, Н/м

g = 1,1 * 9,8* m, (5.15)

где m – масса одного м токопровода, кг. [3, П.5.1]

5.3 Определить отношения

и

где h = 2-2,5 м – максимальная расчетная стрела провеса провода; t_экв. – время действия защиты, (рис.5.3 и 5.4).

5.4 Определить отклонение провода b, м и угол α по диаграмме, (рис. 5.5)

Рисунок 5.5 – диаграммы для определения отклонения гибкого токопровода с горизонтальным расположением фаз под действием токов к.з.

5.5 Найденное значение b сравнивают с максимально допустимым

b < b_доп. = (5.16)

где d – диаметр токопровода;

a_доп. – наименьшее допустимое расстояние между соседними фазами в момент их наибольшего сближения, для ОРУ U = 110 кВ – 0,45 м

220 кВ – 0,95 м

330 кВ – 1,4 м

500 кВ – 2 м

6 Выбрать ошиновку в цепи трансформатора.

6.1 Ошиновка выполняется таким же проводом, что и сборные шины ОРУ.

6.2 Для трансформаторов связи на ТЭЦ ошиновка выбирается по току:

I _max = (1,3 ÷ 1,4)* А, (5.17)

где S_н.т – номинальная мощность трансформатора связи.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

ПР.05.140206.4-07.05 ДП. 1001. 2-00. 3883. ПЗ.

Разработал

Коньков

Проверил

Николаева

Рецензент

Н. Контроль

Утвердил

Выбор сборных шин и ошиновки

Литер

Листов

ЧЭнК

Пример выполнения практической работы №5