Компановка и расчет главной электрической схемы ТЭЦ

Uном=15 кВ – номинальное напряжение;

Iном=12,5 кА – номинальный ток;

Iотк.ном=140 кА – номинальный ток отключения;

βном=30% - нормированное содержание апериодической составляющей;

Iдин=140 кА – предельный сквозной ток (действующее значение);

Imax.дин=355 кА – предельный сквозной ток (наибольший пик);

Iдин=140 кА – номинальный ток включения (действующее значение);

Imax.дин=355 кА – номинальный ток включения (наибольший пик);

Iт.ном=140/3 кА/с – номинальный ток термической стойкости/допустимое время его действия;

tсоб=0,08 с – собственное время отключения;

tв=0,14 с – время отключения (полное).

Произведем вспомогательные расчеты:

Время отключения КЗ:

τ=tрз.min+tсоб=0,01+0,08=0,09 с

Полное время действия выключателя:

tотк=tрз.max+tв=4,0+0,14=4,14 с

Результаты вспомогательных расчетов                                                         Табл. 8.3

Источник	Iп0	Iном	α	γ	Iпτ	Та	iaτ	βрасч	Вк
	кА	кА	о.е.	о.е.	кА	с	кА	%	КА2*с
Системы	20,66	-	-	1	20,66	0,02	0,325	-	1601,7
Блок	19,622	27,17	0,722	0,98	19,23	0,26	19,629	-	1694,1
G1	14,375	4,55	3,16	0,94	13,513	0,25	14,183	-	907,152
G2	34,366	4,55	7,55	0,69	23,713	0,25	33,908	-	5184,7
G3	11,642	4,55	2,56	0,95	11,06	0,25	11,49	-	595
G4	5,44	4,55	1,196	0,97	5,23	0,25	5,37	-	129,92
∑					93,406		84,905	64	10112,572

 

Содержание апериодического тока в токе отключения:

βрасч= iaτ*100/(√2*Iпτ)=64%

Полный ток в момент τ:

iτ=√2*Iпτ+ iaτ=217 кА

Полный номинальный ток отключения:

iaτ=√2*Iотк.ном(1+βном/100)=257,387 кА

 

Данные выбора и проверки выключателя ВВОА-15-14/12500У3                Табл 8.4

Расчетные параметры цепи	Католожные данные выключателя	Условия выбора	Результат проверки
Uуст=10 кВ	Uном=15 кВ	Uуст ≤Uном	Удовл.
Iрасч=4,55 кА	Iном=12,5 кА	Iрасч ≤Iном	Удовл.
Iпτ=93,406 кА	Iотк.ном=140 кА	Iпτ ≤Iотк.ном	Удовл.
βрасч=64% iτ=22,604 кА	βном=30 % Iдин=140 кА	βрасч ≤βном iτ ≤Iдин	Не удовл. Удовл.
Iп0=95,23 кА	Iдин=140 кА	Iп0 ≤Iдин	Удовл.
iу=258,33 кА	Imax.дин=355 кА	iу ≤Imax.дин	Удовл.
Bк=10112,572 кА2*с	Iт.ном2t т=58800 кА2*с	Bк ≤Iт.ном2t т	Удовл.

Вывод: выключатель типа ВВОА-15-14/12500У3 проходит по всем условиям выбора и принимается к установке на всех присоединениях и на межсекционных связях ГРУ.

 

Выбор разъединителей. Расчетные условия для выбора разъединителей и выключателей совпадают.

Поэтому для цепи с напряжением 220 кВ намечаем к установке разъединитель наружной установки двухколонковый с заземляющими ножами РНДЗ-1-220/1250 Т1.

 

 

 

Результаты выбора разъединителей РНДЗ-1-220/1250 Т1               Табл 8.5

Расчетные параметры цепи	Католожные данные разъединителя	Условия выбора	Результат проверки
Uуст=220 кВ	Uном=220 кВ	Uуст ≤Uном	Удовл.
Iрасч=0,620 кА	Iном=1,25 кА	Iрасч ≤Iном	Удовл.
iу=41,709 кА	Imax.дин=100 кА	iу ≤Imax.дин	Удовл.
Bк=492,67 кА2*с	Iт.ном2t т=4800 кА2*с	Bк ≤Iт.ном2t т	Удовл.

 

Для цепи с напряжением 10 кВ намечаем к установке разъединитель внутренней установки рубящий с заземляющими ножами РВРЗ-1-20/6300 У3.

Результаты выбора разъединителей РВРЗ-1-20/6300 У3                Табл 8.6

Расчетные параметры цепи	Католожные данные разъединителя	Условия выбора	Результат проверки
Uуст=10 кВ	Uном=20 кВ	Uуст ≤Uном	Удовл.
Iрасч=4,55 кА	Iном=6,3 кА	Iрасч ≤Iном	Удовл.
iу=258,33 кА	Imax.дин=260 кА	iу ≤Imax.дин	Удовл.
Bк=10112,572 кА2*с	Iт.ном2t т=40000 кА2*с	Bк ≤Iт.ном2t т	Удовл.

 

Проверка секционных реакторов.

Секционные реакторы предварительно выбраны перед расчетом токов КЗ. Поэтому оэтому остается проверить их на электродинамическую и термическую стойкость.

Тепловой импульс от тока КЗ:

Bк=Iп02*(tотк+Tа)=1990,

Где tотк=tрз+tв=4+0,14=4,14

Результаты проверки секционного рекактора РБГ 10-2500-0,20У3            Табл 8.7

Расчетные параметры цепи	Католожные данные реактора	Условия выбора	Результат проверки
Uуст=10 кВ	Uном=15 кВ	Uуст ≤Uном	Удовл.
Iрасч=2,165 кА	Iном=12,5 кА	Iрасч ≤Iном	Удовл.
iу=58,97 кА	Imax.дин=355 кА	iу ≤Imax.дин	Удовл.
Bк=1990 кА2*с	Iт.ном2t т=4448 кА2*с	Bк ≤Iт.ном2t т	Удовл.

 

Шинная конструкция сборных шин ГРУ.

Сборные шины ГРУ-10 кВ выполняются жесткими шинами, установленными на опорных изоляторах.

Выбор шин. Выбор производим по допустимому длительному току.

Расчетный ток определяется величиной максимальной мощности, которая может появиться на данных шинах. Поскольку к каждой секции подключены одинаковые генераторы по 78,75 МВА, то наибольшая мощность на шинах возможна при 5-процентной перегрузке генератора.

Iрасч=1,05*4,33=4,55 кА

Выбираем алюминиевые шины коробчатого сечения с допустимым током Iдоп=4,64 кА со следующими характеристиками:

• материал шины – алюминиевый сплав…………………………………….…АД31Т;
• допустимое механическое напряжение сплава………………………...σдоп=89 Мпа;
• расположение шин…………………………………………………...горизонтальное;
• соединение швеллеров……………………………………………жесткое (сваркой);
• момент сопротивления дву сращенных шин……………………Wy0-y0=100*10-6 м3;
• момент инерции двух сращенных шин……………………………Jy0-y0=625*10-8 м4;
• масса шины (на один метр)……………………………………………m=5,55 кг/м;
• расстояние между фазами…………………………………………………..а=0,8 м.

 

Максимальная сила, приходящаяся на единицу длины средней фазы при трехфазном КЗ:

F=√3* (iу2/a)*10-7*Kф*Kрасп=√3*(2/0,8)*10-7*1*1=14448,41 Н/м

При таком усилии расстояние между опорными изоляторами:

Lпред≤√(( σдоп*10*W)/F)≤3,16 м

Задаем пролет между изоляторами L=2,2 м, что обенспечивает расчетное механическое напряжение в материале шины:

σрасч=F*L2/(10*W)=14448,41*2,22/(10*100*10-6)=69 Мпа

Частота собственных механических колебаний шины:

fс=(r2/(2*π*L2))*√(E*J/m)=206,56>200 Гц

Вывод: выбранная шина удовлетворяет условиям динамической стойкости.

Проверка шины на термическую стойкость. Расчетное значение импульса квадратичного тока, действующего на сборных шинах: Вк=10112,572 кА2*с. Минимально допустимое сечение по условию термической устойчивости:

Smin=√(Bk)/c=√(10112,572)/89=1130 мм2

Sшины=2740> Smin=1130 мм2

Вывод: выбранная шина термически устойчива, так как ее сечение больше минимально допустимого.

 

Выбор изоляторов. Максимальная нагрузка на изолятор определяется по формуле:

Fрасч=√3* (iу2/a)*10-7*L*Kф*Kрасп=√3*(258,332/0,8)*10-7*2,2*1*1=19587,64 Н/м

Выбираем опорный изолятор ОФ-10-42500 с разрушающем усилием Fразр=42,5 кН. Он удовлетворяет условию электродинамической стойкости, так как выполняется условие:

Fдоп=0,6*Fразр=0,6*42,5=25,5 кН>Fрасч=19,6 кН.

Таким образом, данная шинная конструкция удовлетворяет всем условиям эксплуатации.

 

Выбор трансформаторов тока. Произведем выбор трансформаторов тока в цепи генератора ГРУ. Выбор производится:

• по напряжению Uтт.ном≥Uуст;
• по току Iтт.нои≥Iрасч;
• по конструкции и классу точности.

Расчетным током является форсированный режим работы генератора:

Iрасч=1,05*Iг.ном=1,05*4,33=4,55.

Выбираем шинный трансформатор тока с литой изоляцией для внутренней установки типа ТШЛ-10-5000-0,5/10р.

Табл. 8.8

Расчетные параметры цепи	Католожные данные реактора	Условия выбора
Uуст=10 кВ	Uтт.ном=15 кВ	Uуст ≤Uтт.ном
Iрасч=4,55 кА	Iтт.ном=12,5 кА	Iрасч ≤Iтт.ном
Bк=34641 кА2*с	(kт*Iтт.ном)2*tт=91875 кА2*с	Bк ≤(kт*Iтт.ном)2*tт
Z2	Z2ном=1,2 ом в классе точности 0,5	Z2 ≤ Z2ном

 

Расчет нагрузки вторичной цепи трансформатора тока.

Перечень приборов, подключенных к ТТ                                                       Табл.8.9

Прибор	Тип	Нагрузка (Sнагр), ВА
		Фаза – А	Фаза – В	Фаза – С
Амперметр	Э-377	0,1	0,1	0,1
Ваттметр	Д-335	0,5	--	0,5
Ваттметр	Д-335	0,5	--	0,5
Варметр	Д-335	0,5	--	0,5
Датчик активной мощности	--	0,5	--	0,5
Датчик реактивной мощности	--	0,5	--	0,5
Счетчик активной энергии	И-680	2,5	--	2,5
Амперметр регистрир.	Н-393	--	10	--
Ваттметр регистрир.	Н-348	10	--	10
Итого		15,1	11,1	15,1