Дипломная работа: Повышение надежности электроснабжения потребителей н.п. Орлово Армизонского района Тюменской области с выбором оборудования на ПС 110/10 кВ "Орлово"

Рис.1. Расчетная схема ПС-110/10 кВ «Орлово»

Расчет токов короткого замыкания

ПС «Орлово» запитана от ПС «Армизонская» по линии 110 кВ. Провод алюминиевый со стальной жилкой сечением 120 мм2 и длинной 22 км.

Ректанцы системы до ПС «Орлово»

Х1max = 16.6 Ом, Хmin = 24.5 Ом

Они рассчитываются на ЭВМ и задаются в виде таблицы. Это сопротивление от генератора до СШ 110 кВ maх и min режимах работы энергосистемы.

Максимальный режим – это такой режим, при котором все генераторы включены в работу и сопротивление энергосистемы будет минимальным.

Минимальный режим – это такой режим, при котором часть генераторов выведены из работы и сопротивление энергосистемы будет максимальным.

Паспортные данные силового трансформатора типа ТМН – 6300/110 кВ, /∆ - 11.

Трансформатор трехфазный, оборудован РПН. Данные РПН: Uн = 115±9·1,78%, установлена с высокой стороны и имеет 9 ступеней регулировки с высокой и низкой стороны.

Uкз126 = 11,7%; Uкз110 = 11,1%; Urp96.6 = 10.5%

1.  Определяем номинальные токи с высокой и низкой стороны силового трансформатора:

                                                                                     (3.1)

                                                                                    (3.2)

где SH – номинальная мощность силового трансформатора, равная 6,3 МВА.

UH1 и UH2 – номинальное напряжение с низкой и высокой стороны трансформатора, равное 10,5 кВ и 115 кВ.

2.  Определяем сопротивление трансформатора:

 (3.3)

 (3.4)

где UК.З.126 – максимальное напряжение порожного замыкания, равное 11,7%,

UК.З.96,6 – минимальное напряжение порожнего замыкания, равное 10,5%,

Umin и Umax – минимальное и максимальное напряжение, равное 96,6 и 126 кВ.

3.  Составляем расчетную схему замещения:

Рис. 2 Расчетная схема замещения

Расчитываем токи короткого замыкания в точке К1

                                                                               (3.5)

                                                                                (3.6)

где Х1min – минимальное сопротивление питающей сети, равное 25,2 Ом,

Х1max – максимальное сопротивление питающей сети, равное 9 Ом,

UН – номинальное напряжение сети, равное 115 кВ.

5.Расчитываем токи короткого замыкания в точке К2:

                                                                 (3.7)

                                                                  (3.8)

6.Переводим токи КЗ со стороны 110 кВ на сторону 10 кВ

Расчет дифференциальной защиты

Дифференциальная токовая защита трансформатора выполнена с использованием реле типа ДЗТ-11, так как удовлетворяет требованиям чувствительности, регламентируемыми ПУЭ. Защита выполнена в виде одного комплекта в предложении, что требуемый минимальный коэффициент чувствительности, определенный в результате расчетов при КЗ на выводах низкого напряжения трансформатора не менее 1,5.

Реле типа ДЗТ-11имеет промежуточный насыщающий трансформатор тока и одну тормозную обмотку. Использование тормозной обмотки дает возможность не подстраивать минимальный ток срабатывания защиты от токов небаланса при внешних повреждениях, поскольку несрабатывание защиты в этих случаях обеспечивается торможением.

Указанное, обуславливается большой чувствительностью защиты.

1. Составляем таблицу для расчета ДФЗ силового трансформатора.

Таблица 6

Параметры

2. Определяем ток срабатывания защиты на стороне 110 кВ

,                                                                                     (3.9)

где Ктт – коэффициент трансформации трансформаторов тока с высокой стороны, равной 30.

4.  Определяем число винтов (на отпайку) на стороне 110 кВ

,                                                                                        (3.10)

где F – магнитодвижущая сила реле ДЗТ-11 равна 100 А·W

Принимаем стандартную отпайку со стороны 110 кВ

5.  Определяем число витков (отпайку) со стороны 10 кВ.

                                                                               (3.11)

Принимаем стандартную отпайку со стороны 10 кВ

W10 = 14 витков

6.  Определяем полный ток колебания ДФЗ

                                                    (3.12)

где ε – полная погрешность трансформатора тока, не должна превышать 10% -0,1,

∆U – погрешность, обусловленная регулирования РПН и не должна превышать 16%+0,16,

W10пр – принятое число витков, 14 виток,

W10расч – расчетное число витков, 13,5 виток.

7.  Определяем число витков отпайки тормозной обмотки

                                                                              (3.13)

где tgγ –угол наклона тормозной характеристики реле ДЗТ-11, равной 0,87.

 - максимальный трех фазный ток короткого замыкания, равный 388 А.

Принимаем стандартную отпайку 7 витков.

7. Определяем уточненный ток срабатывания на стороне 110 кВ.

                                                                                   (3.14)

8.  Определяем уточненный ток срабатывания на стороне 110 кВ.

                                                                                    (3.15)

9.  Определяем коэффициент чувствительности дифференциальной защиты.

                                                                                        (3.16)

где  - двухфазный ток короткого замыкания, равный 214 А.

Коэффициент чувствительности в соответствии с ПУЭ должен быть в пределах 0 ≥ Кч ≥ 2.

Полученный коэффициент чувствительности удовлетворяет условию, принимаем его равным 2,0.

10. Определяем коэффициент надежности

                                                                                        (3.17)

Составим схему включения обмоток реле ДЗТ-11 в токовую цепь дифференциальной защиты.

Состав схемы:

Дифференциальная защита трансформатора выполняется на двух реле типа ДЗТ-11, которое подключается в фазу «А» и «С». Пример включения в фазу «А» приведен на рисунке 3.1. аналогичный контур собирается для второго реле, но только на фазе «С», которое подключается к точкам аи с.

С высокой стороны трансформатора соединены в треугольник (∆), а с низкой стороны в звезду ().

Wp – в схеме не используется, так как выбран двух обмоточный силовой трансформатор.

Выбираем уставки для дифференциальной защиты:

1.  Iсз = 90 А,

2.  WурI = 14вит.,

3.  WурII = 21 вит.,

4.  Wтор = 7 вит.

Расчет МТЗ – 110 к В

Для отключения КЗ на шинах низкого напряжения и для резервирования отключений КЗ на элементах присоединенных к шинам, предусмотрено МТЗ с комбинированным пуском напряжения в цепи каждого отвлечения к выключателю низкого напряжения трансформатора. МТЗ устанавливается на стороне высшего напряжения, выполнено на трех реле типа РТ-40.

1.Определяем сопротивление обобщенной нагрузки отнесенной к номинальной мощности трансформатора и номинальному напряжению.

                                                                              (3.18)

где  - коэффициент нагрузки сельскохозяйственных потребителей, равный 0,55.

Sн – номинальная мощность силового трансформатора, равная 6,3 МВА,

Umin – минимальное напряжение, равное 96,6 кВ.

2. Расчитываем ток самозапуска

                                                        (3.19)

где Uн – номинальное напряжение силового трансформатора, равной 110 кВ

Х – сопротивление элементов сети.

3. Определяем коэффициент самозапуска

                                                                                    (3.20)

где Iном – номинальный ток реле РТ-40, равный 100А.

4. Определяем ток самозапуска, проходящий по низкой стороне.

                                                                            (3.21)

5. Выбираем ток срабатывания защиты с независимой характеристикой установленной на секционном выключателе.

Максимальный рабочий ток секционного выключателя может быть равен максимальному току трансформатора, тогда

                                                                                (3.22)

где Кн – коэффициент надежности срабатывания реле РТ-40, равный 1,2,

Кв – коэффициент возврата реле, равный 0,8.

По условию чувствительности

                                                                                        (3.23)

где Кч – коэффициент защиты, равный 1,5.

Принимаем Iсз = 120А.

6. Выбираем время срабатывания защиты:

- 2,2 с. – на отключение масленого выключателя на воде,

- 2,7с. – на отключение трансформаторного масленого выключателя.

7. Определяем ток срабатывания реле на стороне 10 кВ

                                                                                               (3.24)

где Ктт1 – коэффициент трансформации трансформаторов тока, равный 150/5

8. Определяем перегруз на стороне 110 кВ

                                                                                (3.25)

где I1Н – ток с высокой стороны силового трансформатора, равный 32 А.

принимаем IСЗперегр = 40 А,

tСЗ = 9 сек.

На силовых трансформаторах ПС «Орлово» схема дишунтирования не применяется, и с высокой стороны устанавливают выключатель типа ВМТ-110 кВ.

9. Проверяем чувствительность защиты при 2-х фазном КЗ за трансформатором точка К2 рис 1.1.

Рассчитываем ток в реле

                                                                                 (3.26)

где  - минимальный ток трех фазного короткого замыкания, равный 214 А.

Газовая защита

Защита является основной защитой силового трансформатора и реагирует на повреждения, которые возникают внутри бака силового трансформатора. Эта защита основана на том, что при возникновении короткого замыкания образуется электрическая дуга, которая вступает в взаимодействие с трансформаторным маслом и разлагает его делая газ. Он вступает в верхнюю часть бака силового трансформатора проходит через газовое реле и оно срабатывает в две ступени.

Первая ступень: проходит сигнал диспетчеру.

Вторая ступень: отключение силового трансформатора от сети. Защита быстродействующая tс.з. ≤ 0,1 с.

Защита от перегрузки силового трансформатора

Перегрузка – симметричное явление при котором ток одновременно повышается во всех трех фазах силового трансформатора сверх номинального. При этом обмотки силового трансформатора начинают перегреваться.

Защита от перегрузки на одном токовом реле типа РТ-40, которое включается в фазу В. Защита от перегрузки работает на сигналах.

На подстанциях без обслуживающего персонала защита делается трехступенчатой.

Первая ступень работает на сигнал.

Вторая ступень при больших перегрузках силового трансформатора отключает ВЛ-10кВ.

Третья ступень (страховочная) срабатывает в том случае, если произошел отказ в работе второй ступени. Третья ступень в этом случае работает на отключение силового трансформатора.

Защита от перегрева силового трансформатора

Защита состоит из термосигнализатора, на котором устанавливают две установки по температуре:

Первая – 50-60ºС,

Вторая – 90-95ºС.

Она реагирует на изменение температуры масла. При этом диспетчеру приходит сигнал о перегреве масла.

При дальнейшем повышении температуры происходит отключение силового трансформатора от сети.

Нагревать трансформаторное масло свыше 100ºС запрещено, так как теряются его изоляционные свойства.

Расчет оборудования КРУН-10кВ

КРУН-10 кВ – комплексное распределительное устройство натужней установки с Uн – 10 кВ.

Выбираем КРУН-10 кВ шатрового типа с ячейками К-59 с масленым выключателем ВК-10 с электромагнитным приводом.

КРУН-10 кВ состоит из следующих ячеек:

1 – ячейка ввода,

2 – ячейка ТСН,

3 – ячейка ТН-10,

4 – линейная ячейка,

5 – СВ-10 кВ.

1.Расчет и выбор ячейки ТСН.

Трансформатор собственных нужд предназначен для питания оперативных цепей, устройств РЗА, противоаварийной автоматики, оборудования связи телемеханики, обогрев помещения , освещение ПС, подогрев проводов МВ.

Состав схемы:

Q2 – масленый выключатель ввода,

FV1 – вентильные разрядники, для защиты ТСН от перенапряжений,

FU1 – плавкие предохранители типа ПК-10 для защиты ТСН с высокой стороны от токов КЗ.

ТСН – трансформатор собственных нужд.

Расчет ТСН.

1. Мощность ТСН выбирается как 1/100 от мощности силового трансформатора.

                                                                                   (3.30)

где Sн – номинальная мощность силового трансформатора, равная 6,3 кВА

Sтсн = 0,01·6300 = 63 кВА

2. Для защиты нейтрали устанавливают защиту нулевой последовательности, а с низкой стороны ТСН устанавливают автоматический выключатель.

3. Выбираем ток и время срабатывания защиты нулевой последовательности

                                                                                 (3.31)

где UН – напряжение с низкой стороны силового трансформатора, равной 0,4 кВ.

Определяем ток срабатывания защиты нулевой последовательности.

IСЗ = 0,5·92,6 = 46,3А

Определяем время срабатывания защиты tСЗ = 0.6 сек.

Выбираем установки для защиты нулевой последовательности

IСЗ = 46 А; tСЗ = 0,6сек.

Данные ТСН и силового трансформатора сводим в таблицу.

Таблица 2

Характеристики ТСН и силового трансформатора

Расчет и выбор ячейки ТН-10 кВ

Выбираем ТН-10 кВ типа НТМИ-10.

Трансформатор напряжения трех фазный маслом наполненный, с естественной циркуляцией масла, измерительный. ТН применяется для защиты приборов учета и измерения запитки обмоток реле, устройств телемеханики и автоматики с помощью ТН измеряется на СШ-10 кВ косвенным способом.

Рис.5. Схема подключения ТН-10 кВ

ТН состоит из электромагнитной системы пятистержневого магнитопровода, на который наматывается 3 катушки. Первая высоковольтная соединяется в звезду и с нее снимается U = 100 В, третья, низковольтная соединена в треугольник с нее снимается напряжение нулевой последовательности, реагирует на Короткое замыкание, связанные с землей и диспетчеру приходит сигнал «земля на сети 10 кВ».

Основным параметром ТН является коэффициент трансформации КТН = 100. Он используется для измерения напряжения на СШ-10 кВ косвенным способом.

ТН выбирают по условию:

1.UТН-10 ≥ UЭЛ.УЧ.

2.SРАСЧ ≤ SН

3. Класс точности

ТН должен соответствовать классу точности измерительных приборов.

Таблица 3

Паспортные данные ТН-10

Выбор нагрузок на ТН-10 кВ

Основная нагрузка на ТН – это измерительные приборы и приборы учета. Лилейная ячейка укомплектована счетчиком активной и реактивной энергии.

Ячейка ввода укомплектована ваттметром, вольтметром и счетчиком активной энергии.

Исходя из условия КРУН составляем таблицу.

Таблица 4

Данные нагрузок

Определяем полную нагрузку на ТН

                                                                                   (3.32)

где Р – активная мощность, равная 55 Вт,

Q – реактивная мощность, равная 95 ВАР

Выбираем согласно расчета ТН мощностью 200 ВА и класс точности 1,0. Выбираем ячейку ввода: тип ячейки К-59 ВК-10 – масляный выключатель колонковый с электромагнитным приводом.

Выключатель имеет следующие паспортные данные:

IН = 630 А; 1000 А; 2000 А

IОТК.КЗ = 20кА; 50 кА

SОТК = 250 мВА; 500 мВА

tСРАБ. МВ = 0,03 сек.

Выбираем мощность выключателя по следующим условиям:

1. Uн ≥ Uраб (3.33)

2. IH ≥ Iрасч (3.34)

3. IОТКЛ ≥  (3.35)

4. ≥ SКЗmax (3.36)

Определяем полную мощность КЗ

                                                                                      (3.37)

МВА

Таблица 5

Расчетные и паспортные данные МВ

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5