Дипломная работа: Электроснабжение и релейная защита нефтеперекачивающей станции

где -полная мощность ВАОВ;

  (3.1.22)

– сверхпереходное сопротивление, =0,2;

На рис.3.4 приведена преобразованная схема замещения.

Рис. 3.4. Преобразованная схема замещения

Параметры преобразованной схемы замещения, определены следующим образом:

;

; ;

;

;

Суммарное приведенное индуктивное сопротивление от источника питания до точки короткого замыкания К-1:

  (3.1.23)

Для того чтобы определить нужно ли учитывать активное сопротивление в лини проверим, выполняется ли условие < 0,33 [3]

  (3.1.24)

0,085>0,034

Видно, что условие не выполняется, значит активное сопротивление следует учесть.

 Определим периодическую составляющую тока К-1:

  (3.1.25)

Для выбора и проверки электрооборудования по условию электродинамической стойкости необходимо знать ударный ток КЗ (iуд):

Ударный ток КЗ в точке К-1:

  (3.1.26)

где куд – ударный коэффициент;

Ударный коэффициент определим по графику

 [3], (3.1.27)

где  и -суммарные сопротивления от источника до точки КЗ.

  данному значению отношения соответствует значение ;

Мощность КЗ в точке К-1:

  (3.1.28)

 Суммарное эквивалентное сопротивление схемы замещения от источника до точки короткого замыкания К-2:

 ; (3.1.29)

 Для того чтобы определить нужно ли учитывать активное сопротивление в лини проверим, выполняется ли условие:

< 0,33 [3]

  (3.1.30)

0,085<0,14

Видно, что условие выполняется, значит активным сопротивлением можно пренебречь.

  (3.1.31)

 Определим периодическую составляющую тока К-2:

 ; (3.1.32)

Для того, чтобы определить периодическую составляющую тока К-2, следует учесть “потпитку” от электродвигателей.

  (3.1.33)

Периодическая составляющая тока КЗ от источника питания:

  (3.1.34)

Периодическая составляющая тока КЗ от электродвигателей:

  (3.1.35)

Результирующий ток КЗ в точке К-2:

Определим ударный ток КЗ в точке К-2:

 ; (3.1.36)

Ударный коэффициент для определения тока КЗ в точке К-2 определим аналогично, по графику

 [3];

данному значению отношения соответствует значение ;

Ударный ток КЗ от энергосистемы в точке К-2:

 (3.1.37)

Ударный ток КЗ от электродвигателей:

  (3.1.38)

Результирующий ударный ток КЗ в точке К-2:

 кА

Мощность КЗ в точке К-2:

 ; (3.1.40)

Результирующая мощность в точке К-2:

 В качестве минимального тока КЗ, который необходим для проверки чувствительности релейных защит, используют ток двухфазного КЗ в наиболее удаленной точке. Минимальное значение тока КЗ можно определить по формуле:

  (3.1.41)

  (3.1.42)

Результаты расчета токов КЗ сведены в табл. 3.1.8.

Таблица 3.1.8

Результаты расчета токов КЗ

IV ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТИПОВЫХ ЯЧЕЕК КРУ-10 кВ

4.1. Выбор сечения и марки кабелей

Сечение кабелей выбирают по техническим и экономическим соображениям.

Произведем выбор сечений по расчетным токам. За расчетные токи потребителей примем их номинальные значения.

Для основных двигателей номинальный ток определится:

  (4.13)

где Рном – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Uном – номинальное напряжение, кВ;

сos φ – коэффициент мощности электродвигателя.

Для подпорных двигателей номинальный ток определится:

Для трансформаторов типа ТМ 10000/35 номинальный ток определится:

 , (4.14)

где Sном.т – номинальная мощность каждого из трансформаторов, кВ*А;

 Uном – номинальное напряжение; 110 кВ.

Для параллельно работающих линий, питающих ЗРУ-10кВ в качестве расчетного тока принят ток послеаварийного режима, когда одна питаю-щая линия вышла из строя. Расчетный ток для этого случая определим по величине расчетной мощности:

  (4.15)

где S.р – полная расчетная мощность электродвигателей, кВ*А;

 Uном – номинальное напряжение, 10кВ.

Результаты расчета сведены в табл. 4.6.

 Таблица 4.6

Выбор сечений и марки кабелей

Условие выбора сечения жил кабеля по допустимому нагреву при нормальных условиях прокладки: номинальный ток должен быть меньше либо равен допустимому току.

 . (4.16)

Проанализировав данные табл. 4.2 можно сделать вывод, что выбранные сечения удовлетворяют нашим условиям.

4.2 Выбор ячеек КРУ

В качестве распределительного устройства 10 кВ применим закрытое распределительное устройство (ЗРУ). ЗРУ состоит из отдельных ячеек различного назначения.

Для комплектования ЗРУ-10 кВ выберем малогабаритные ячейки КРУ серии К-104 Кушвинского электромеханического завода. Данные ячейки отвечают современным требованиям эксплуатации, имеют двухсторонний коридор обслуживания, выкатные тележки с вакуумными выключателями, безопасный доступ к любому элементу КРУ. Релейный и кабельный отсеки отделены от отсека коммутационных аппаратов металлическими перегородками, все коммутации производятся только при закрытой наружной двери, имеются функциональные блокировки.

В состав КРУ серии К-104 входят вакуумные выключатели с электромагнитным приводом, трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, предохранители, разъединитель с заземляющими ножами, релейный шкаф с аппаратурой, клапаны сброса давления в сочетании с датчиками дуговой защиты.

КРУ серии К-104 предназначены для установки в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических условий. Обслуживающая среда должна быть невзрывоопасной, не содержать агрессивных газов и испарений, химических отложений, не насыщенной токопроводящей пылью и водяными парами.

4.3. Выбор шин

В качестве сборных шин выбираем алюминиевые шины прямоугольного сечения размером 80х6 мм. Длительно допустимый ток при одной полосе на фазу составляет Iдоп = 740А. Условие выбора:

 ; (4.3.50)

 Проверим шины на электродинамическую стойкость к токам КЗ.

Шину, закрепленную на изоляторах можно рассматривать как многопролетную балку.

 Наибольшее напряжение в металле при изгибе:

 , (4.3.51)

где М – изгибающий момент, создаваемый ударным током КЗ, Н×м;

W – момент сопротивления, м3.

Изгибающий момент для равномерно нагруженной многопролетной балки равен:

 , (4.3.52)

где F-сила взаимодействия между проводниками при протекании по ним ударного тока КЗ, Н;

– расстояние между опорными изоляторами,

 , (4.3.53)

где – расстояние между токоведущими шинами, = 0,35 м;

 – коэффициент формы, =1,1.

Момент сопротивления:

 , (4.3.54)

где b,h – соответственно узкая и широкая стороны шины, м.

Тогда наибольшее напряжение в металле при изгибе:

Допустимое напряжение при изгибе для алюминиевых шин 70 МПа.

Следовательно выбранные шины удовлетворяют условиям электродинамической стойкости.

Для проверки возможности возникновения механического резонанса в шинах определим частоту свободных колебаний шин:

  (4.3.55)

где – пролет шины, =1,1 м;

 – модуль упругости материала шин, для алюминия =7,2×1010 Н/м2;

 – масса единицы длины шины,  = 0,666 кг/м;

 – момент инерции сечения шин относительно оси изгиба.

  (4.3.56)

Т. к. , то явление резонанса не учитываем.

Проверим шины на термическую стойкость к токам КЗ.

 Минимально допустимое сечение алюминиевых шин:

  (4.3.57)

где – периодическая составляющая тока КЗ в точке КЗ;

 – приведенное время КЗ.

  (4.3.58)

где – время действия апериодической составляющей времени КЗ;

 – время действия периодической составляющей времени КЗ.

Для времени отключения КЗ  и β” = 1:

  (4.3.59)

Выбранные шины удовлетворяют условиям термической стойкости, т.к.  , (4.3.60)

или .

4.4. Выбор выключателей

Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному исполнению и проверяются по параметрам отключения, а также на термическую и электродинамическую стойкость. Выбор высоковольтных выключателей произведен на основе сравнения каталожных данных с соответствующими расчетными данными.

 Выбор выключателей Q14-Q16.

 Выбираем вакуумный выключатель ВМКЭ-35А-16/1000 У1, это выключатель наружней установки. Он предназначен для коммутации электрических цепей в нормальном и аварийном режимах работы в сетях трёхфазного переменного тока и частотой 50 Гц для закрытых распределительных устройств в энергетике и промышленности. Выключатель имеет по полюсное управление встроенным электромагнитным приводом. Выключатели предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от минус 45 до +40°C.

Выбор выключателей Q1 – Q13.

Выбираем вакуумный выключатель BB/TEL-10-50/1000-У2.

Выключатели вакуумные внутренней установки серии BB/TEL предназначены для коммутации электрических цепей в нормальном и аварийном режимах работы. Высоковольтные выключатели выбираются по номинальному напряжению, номинальному току, конструктивному выполнению, месту установки и проверяются по параметрам отключения, а также на электродинамическую и термическую стойкость.

Все каталожные и расчётные данные выключателей, сведены в табл.4.6.

Таблица 4.6

Выбор выключателей

Для выключателей Q14-Q16: ВМКЭ-35А: I∞=50 кА, tп=4 с;

Расчет теплового импульса тока при КЗ:

,(4.4.61)

где I¥ -действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА;

 tоткл –время от начала КЗ до его отключения.

 tоткл=tз+tвык, (4.4.62)

где tз –время действия релейной защиты, для МТЗ tз = 0,5-1с. Примем tз =1 с.

 tвык –полное время отключения выключателя, для выключателей ВМКЭ-35А и BB/TEL-10 время отключения- tвык=0,05 с.

 Tа –постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, для данной точки КЗ:

  (4.4.63)

где X∑ , R∑ - соответственно суммарное индуктивное и активное

сопротивления цепи до точки КЗ.

tоткл=1+0,07=1,07 с

 Т.к. при расчёте токов КЗ в точке К-1 активное сопротивление учитывается, то

 Тогда тепловой импульс тока при КЗ для Q13-Q15:

Интеграл Джоуля для Q14-Q16:

  (4.4.64)

Для выключателей Q1-Q13: BB/TEL-10: I∞=50 кА, tп=4 с;

 tоткл =1+0,07=1,07 с.

Т.к. при расчёте токов КЗ в точке К-2 активное сопротивление учитывается, то

Тогда тепловой импульс тока при КЗ для Q1-Q13:

Интеграл Джоуля для Q1-Q13:

4.5. Выбор трансформаторов тока

Для выбора трансформаторов тока составим таблицу табл. 4.5.

Таблица 4.5

Выбор трансформаторов тока

Проверим трансформаторы тока ТПОЛТ-10, устанавливаемые внутри помещения на электродинамическую стойкость при КЗ

;                                     (4.44)

гдеkt – кратность термической устойчивости, приводится в каталогах,          kt = 65;

t – время термической устойчивости, приводится в каталогах, t=1 с;

tпр – приведенное время КЗ, tпр=1,005 с;

I∞ – действующее значение периодической составляющей тока КЗ,

I∞ = 10,51 кА.

.

Проверим трансформаторы тока, устанавливаемые внутри помещения на термическую стойкость при КЗ:

  (4.45)

,

.

Из расчета следует, что выбранные трансформаторы тока ЗРУ удовлетворяют условиям выбора.

4.6. Выбор трансформаторов напряжения

Условие выбора:

Uном ≥ Uном. сети (4.46)

Выберем трансформаторы напряжения типа НАМИ-10-ХЛ2, номинальное напряжение которого 10 кВ и номинальная мощность в третьем классе точности 500 В×А. Предельная мощность 1000 В×А.

4.7. Выбор предохранителей

Плавкими предохранители обеспечивают защиту трансформаторов напряжения. Для их защиты выберем предохранители типа ПКТМ-10, технические данные которого представлены в таблице 4.7.

 Таблица 4.7

Технические характеристики предохранителя ПКТМ-10

4.8. Выбор ограничителей перенапряжения

Ограничители перенапряжений нелинейные с полимерной внешней излоляцией предназначены для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования подстанций и сетей переменного тока. Ограничители перенапряжений устанавливаются в сетях переменного тока частотой 50 Гц с изолированной нейтралью и включаются параллельно защищаемому объекту.

Ограничители перенапряжений типа: ОПН-П1-3IIУХЛ1, ОПН-П1-6IIУХЛ1 и ОПН-П1-10IIУХЛ1.

Конструктивно ограничители перенапряжения выполнены в виде блока последовательно соединенных оксидно-цинковых варисторов, заключенного в полимерную покрышку.

Технические данные которого представлены в таблице 4.8.10.

Таблица 4.8.10

Технические данные ОПН

V ВЫБОР И РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

5.1. Назначение релейной защиты

Лидирующее положение в разработке, производстве и внедрении микро-процесссорных защит в России занимают два предприятия:

ООО «АББ Реле-Чебоксары» и НТЦ "Механотроника"-г.Санкт-Петербург.

Блоки БМРЗ НТЦ «Механотроника» предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений от 0,4 до 220 кВ. Эти блоки не уступают многим зарубежным образцам по техническим и эксплуатационным характеристикам, при этом их стоимость значительно ниже.

Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-ДА-47
(в дальнейшем - БМРЗ), предназначен для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления, измерения и сигнализации присоединений напряжением 10 кВ.

БМРЗ обеспечивает функции защиты, автоматики и управления синхронных и асинхронных двигателей.

Страницы: 1, 2, 3