Высшего и профессионального образования липецкий государственный технический университет

Таблица 6.3 Выбор разъединителей Место установки Расчетные данные Справочные данные Тип привода Uуст, кВ Iн.макс, А I", кА iу, кА S", МВА , кА2с Тип выключателя UН, кВ IН, А Iоткл, кА iмакс., кА Sоткл., МВА , кА2с 1. Цепь генератора 6 6880 52,84 105,76 381,5 920 РВР(3)-20-8000 20 8000 - 320 - 32400 ПВД-1 2. Цепь трансформатора связи 6 6052 47,6 119,9 490,5 810,2 РВР(3)-20-6300 20 6300 - 260 - 24300 ПВД-1 3. Цепь секционного выключателя 6 4000 15,55 38,26 169,5 662 РВР(3)-20-6300 20 6300 - 260 - 4050 ПВД-1 4. Цепь потребительских линий 6 1600 11,4 33,6 124 227,43 РВР(3)Ш-10-2000 10 2000 - 85 - 1984 ПР-3 5. Цепь одной ветви потребит. линий (за реакторами шинопровода) 6 4000 38,0 120 414 2599 РВР(3)-20-6300 20 6300 - 260 - 7938 ПВД-1 6. Цепь линий собственных нужд 6 585 7,15 22,05 77,8 89,46 РВР(3)-10-1000 10 1000 - 81 - 1200 ПР-3У3 7. Цепь линий 110 кВ 110 450 8 16,34 1592 121,7 РНД(3)-110Б/1000 110 1000 - 80 - 1875 ПРН-110В 107 108 где Iдоп. - длительно допустимое значение тока для выбранного сечения кабеля, А; Iмакс. - максимально длительный ток нагрузки цепи, А. Выбор кабелей по номинальному напряжению должен производиться согласно условию: где Uн.к. - номинальное напряжение кабеля, кВ; Uном. - номинальное напряжение установки, от которой присоединяется кабель, кВ. Правилами устройства электроустановок определены длительно допустимые температуры жил кабеля в зависимости от номинального напряжения в конструкции кабеля. Так, для одножильных кабелей всех напряжений и трехжильных кабелей с поясной изоляцией напряжением до 3 кВ допустимая температура tдоп.=80 С; для трехжильных кабелей напряжением до 10 кВ с поясной изоляцией tдоп.=60 С, для трехжильных кабелей напряжением 20 и 35 кВ tдоп.=50 С. Питание распредустройства собственных нужд напряжением 0,4 кВ осуществляется от ГРУ-6 кВ до трансформаторов собственных нужд мощностью 630 кВА кабелями 6 кВ. Максимальный ток трансформатора равен: Кабели выбираем по экономической плотности тока. Для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами при продолжительности использования максимума нагрузки более 5000 часов jэ=1,2 А/мм2: 109 Принимаем кабель марки ААБГ-6000, рассчитанным на напряжение 6 кВ, сечением 3х50 мм2, проложенный в туннеле с Iдоп.=110 А. Таблицы длительно допустимых токов составлены для одного кабеля, проложенного в земле при температуре почвы 15 С, а также для кабеля, проложенного на открытом воздухе при температуре воздуха 25 С. Для других условий прокладки кабелей необходимо учитывать поправочные коэффициенты на величину длительно допустимого тока, т.е. (6.7) где - допустимое значение длительного тока в кабелях с учетом всех поправочных коэффициентов, А; кl - поправочный коэффициент на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле; кt - поправочный коэффициент на температуру почвы или воздуха. Таблица 6.4 Поправочные коэффициенты на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле (кl) Расстояние между кабелями, мм Число кабелей 1 2 3 4 5 6 100 1,00 0,90 0,85 0,80 0,78 0,75 200 1,00 0,92 0,87 0,84 0,82 0,81 300 1,00 0,93 0,90 0,87 0,86 0,85 Таблицы длительно допустимых токов, составлены для одного кабеля, проложенного в земле, при температуре почвы 15 С, а также для кабеля, проложенного на открытом воздухе при температуре почвы 15 С, а также для кабеля, проложенного на открытом воздухе при температуре воздуха 25 С. 110 104 В табл. 7.4 Представлены поправочные коэффициенты на число кабелей, лежащих рядом в земле. Кабели отходящих линий к потребителям прокладываются в земле в траншеях. Кабели генераторных, трансформаторных цепей, распределительных устройств и к двигателям собственных нужд прокладываются в кабельных каналах, туннелях и открытых шахтах, поэтому выбор их производится по условиям длительного нагрева, как для кабелей, проложенных на открытом воздухе. Для кабелей, прокладываемых в котельном и турбинном цехах, к механизмам собственных нужд следует учитывать наивысшую температуру воздуха. После выбора кабеля по номинальному току и напряжению необходимо его проверить по экономической плотности тока, особенно для кабелей большой протяженности. Экономическое сечение кабеля определяется по формуле: где - рабочий ток присоединения, А; jэ - экономическая плотность тока, А/мм2. Величина экономической плотности тока в зависимости от годового числа часов использования максимума нагрузок токоведущих частей приведены в табл. 6.6. Экономическая плотность тока увеличивается на 40% при максимуме токовой нагрузки в ночное время, а также для изолированных проводников сечением 16 мм2 и менее. Проверке по экономической плотности не подлежат: - сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1000 В при использовании максимума до 4-5 тыс. ч; Таблица 6.5 Поправочные коэффициенты на температуру воздуха и почвы (кt), отличающуюся соответственно от 25 С или 15 С Расчетная температура среды, С Температура жил, С Фактическая температура среды, С -5 0 +5 +10 +15 +20 +25 +30 +35 +40 +45 +50 15 80 1,14 1,11 1,08 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,83 0,78 0,73 0,68 25 1,24 1,20 1,17 1,13 1,09 0,04 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,74 25 70 1,29 1,24 1,20 1,15 1,11 1,05 1,00 0,94 0,88 0,81 0,74 0,67 15 1,18 1,14 1,10 1,05 1,00 0,95 0,89 0,84 0,77 0,71 0,63 0,55 25 65 1,32 1,27 1,22 1,17 1,12 1,06 1,00 0,94 0,87 0,79 0,71 0,61 15 1,20 1,15 1,12 1,06 1,00 0,94 0,88 0,82 0,75 0,67 0,57 0,47 25 60 1,36 1,31 1,25 1,20 1,13 1,07 1,00 0,93 0,85 0,76 0,66 0,54 15 1,22 1,17 1,12 1,07 1,00 0,93 0,86 0,71 0,71 0,61 0,50 0,36 25 55 1,41 1,35 1,29 1,23 1,15 1,08 1,00 0,91 0,82 0,71 0,58 0,41 15 1,25 1,20 1,14 1,07 1,00 0,93 0,84 0,76 0,66 0,54 0,37 - 25 50 1,48 1,41 1,34 1,26 1,18 1,09 1,00 0,89 0,78 0,63 0,45 - 111 112 Таблица 6.6 Экономическая плотность тока (А/мм2) в зависимости от годового числа часов использования максимума нагрузок токоведущих частей Наименование проводников Продолжительность использования максимума нагрузок, ч свыше 1000 до 3000 свыше 3000 до 5000 свыше 5000 до 8700 Кабели с бумажной изоляцией и провода с резиновой, поливинилхлоридной изоляцией с жилами: - медными -алюминиевыми* 3,0 1,6 (1,8) 2,5 1,4 (1,6) 2,0 1,2 (1,5) Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами: -медными - алюминиевыми 3,5 1,9 (2,2) 3,1 1,7 (2,0) 2,7 1,6 (1,9) Неизолированные провода и шины: - медные - алюминиевые 2,5 1,3 (1,5) 2,1 1,1 (1,4) 1,8 1,0 (1,3) сети временных сооружений, а также устройства с малым (до 5 лет) сроком службы; сборные шины всех напряжений; - проводники, идущие к сопротивлениям, пусковым реостатам и т.п. После выбора кабеля по номинальному току и напряжению необходимо его проверить по экономической плотности тока, особенно для кабелей большой протяженности. 113 Таблица 6.7 Допустимые температуры нагрева жил силовых кабелей, С Изоляция кабеля Номинальное напряжение, кВ 0,66 1 3 6 10 20 35 Бумажная с пропиткой: -вязкой; -обедненной; -нестекающей - - - 80 80 - 80 80 - 65 75 65 60 - 60 55 - - 50 - 50 Пластмассовая 70 70 70 - - - - Резиновая 65 - - 65 - - - Примечание: Температура жилы рассчитывается по измеренной температуре на металлической оболочке кабеля по формуле: (6.8) где - измеренная нагрузка кабельной линии, А; tж - температура жилы, С; tоб. - температура металлической оболочки кабеля (или брони), С; n - число жил; - удельное тепловое сопротивление изоляции и защитных покровов кабеля М, С/Вт; - удельное электрическое сопротивление проводникового материала жилы при температуре, близкой к расчетной, мкОмм; s -cечение жилы, мм2.Температура оболочки кабеля измеряется термопарой. - Расчет допустимой токовой нагрузки кабелей по измеренной температуре жил ведется по формуле: (6.9) где tдоп. - допустимая температура жил, С; tокр. - температура окружающей 114 среды, С. В табл. 7.8 представим номинальное электрическое сопротивление жил многожильных кабелей при разных температурах. Температура нагрева кабеля при нормальном режиме работы, т.е. до наступления режима короткого замыкания "tн" равна: (6.10) где t0 - расчетная температура окружающей среды, равная 15 и 25 С соответственно для кабелей, проложенных в земле и на воздухе, С; tн.доп. - длительно допустимая температура жилы кабеля при нормальных условиях, С; Iраб. и Iдоп. - соответственно действительный и длительно допустимый ток нагрузки для данного сечения кабеля, А. Подставляя цифровые значения в формулу (9.10), получим что меньше 65 С - допустимой температуры для трехжильных кабелей с поясной изоляцией. Температура нагрева кабеля токами короткого замыкания определяется по параметрам Ак и кривым для определения температуры нагрева проводников: (6.11) где - расчетное значение установившегося тока короткого замыкания, А; tф -фиктивное время, с; s - поперечное сечение кабеля, мм2. 115 Таблица 6.8 Номинальное электрическое сопротивление жил многожильных кабелей при разных температурах, Ом/км Материал и температура жилы, С Номинальное сечение жилы, мм2 6 10 16 25 35 50 Медь 15 2,930 1,758 1,099 0,703 0,502 0,352 20 3,050 1,850 1,170 0,760 0,570 0,380 25 3,140 1,920 1,210 0,780 0,580 0,390 50 3,460 2,120 1,340 0,900 0,630 0,430 55 3,520 2,160 1,360 0,910 0,640 0,450 60 3,560 2,170 1,380 0,912 0,660 0,450 65 3,600 2,210 1,400 0,913 0,670 0,455 70 3,630 2,220 1,405 0,918 0,675 0,470 80 3,693 2,215 1,440 0,925 0,678 0,475 Алюминий 15 4,801 2,881 1,800 1,152 0,823 0,576 20 5,000 3,060 1,950 1,260 0,890 0,650 25 5,160 3,160 2,020 1,300 0,950 0,670 50 5,630 3,420 2,230 1,450 1,060 0,720 55 5,740 3,450 2,230 1,470 1,060 0,760 60 5,830 3,530 2,230 1,470 1,080 0,765 70 5,980 3,600 2,300 1,500 1,060 0,768 80 6,130 3,651 2,282 1,460 1,043 0,730 85 6,135 3,600 2,190 1,389 0,992 0,695 Часто кабель на термическую устойчивость проверяют сравнением не- обходимого минимального сечения, соответствующего данному току короткого замыкания (sмин.) с сечением s, выбранному по условию длительно допустимого тока и экономической плотности тока. Если sмин.s, то кабель будет термически устойчив. Значение sмин. определяется соотношением: (6.12) 116 Таблица 6.9 Максимально допустимая кратковременная температура шин, кабелей, проводников, С Материал Максимально допустимая температура, С Для медных шин 300 Для алюминиевых шин 200 стальных шин при отсутствии соединения с аппаратами 400 стальных шин при наличии соединения с аппаратами 300 кабелей с медными жилами и бумажной изоляцией напряжением до 10 кВ 250 кабелей с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией напряжением до 10 кВ 200 кабелей с бумажной изоляцией напряжением 20-35 кВ 175 кабелей и проводов с резиновой изоляцией 200 Для определения sмин., Адоп. определяем по кривой при допустимом зна- чении температуры для кабелей tк. доп. при коротком замыкании. Ан определяется по кривой при tдоп.=70 С величина Ан=0,48104 (см. рис. 6.2). Номинальное электрическое сопротивление жил многожильных кабелей при разных температурах приведены в табл. 6.8. Температура нагрева кабеля токами короткого замыкания определяется по формуле: чему соответствует по кривой (см. рис. 7.2) температура 80 С < 200 С с максимально допустимой кратковременной температурой для кабелей напряжением до 10 кВ с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией (см. табл. 6.9). 117 Следовательно, выбранный кабель термически устойчив. 6.5.Интерполирование номинального электрического сопротивления многожильных кабелей Как видно из вышеприведённых таблиц (табл. 7.8), номинальное электрическое сопротивление жил многожильных кабелей при разных температурах зависят от материала и температуры жилы, а также от номинального сечения. Поэтому, используя полученные данные, произведём интерполирование многочленом Лагранжа [16]: (6.13) где zij - значение функции при значениях переменных xi и yj. Найдём функциональную зависимость номинального электрического сопротивления жил из меди и алюминия по формуле (6.13), используя экспериментальные значения при температуре жилы 15, 55, 80 °С и номинальном сечении 6, 16, 50 мм2: 118 112 Аналогично составим интерполяционный многочлен Лагранжа номинального электрического сопротивления жил из алюминия по экспериментальным данным при температуре жилы 15, 55, 80 °С и номинальном сечении 6, 16, 50 мм2: 119 Рис.6.3. Пространственный график номинального электрического сопротивления жил кабеля из меди Рис.6.4. Пространственный график номинального электрического сопротивления жил кабеля из алюминия 120 Также построим трёхмерные графики изменения сопротивлений (см. рис. 6.3 – 6.4). Таким образом, ошибка интерполирования не превышает 5%, что допустимо в инженерных расчётах. Для более точного определения зависимостей необходимо использование большего количества экспериментальных точек, что значительно усложняет расчёт и приводит к получению громоздкого выражения (многочлену третьей и более степени). Таким образом, в данном пункте были определены значения номинального электрического сопротивления жил из меди и алюминия. Полученные данные и экспериментальные зависимости свидетельствуют о нелинейном характере исследованных величин. 7. МЕРОПРИЯТИЯ ПО РАЦИОНАЛИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЭЦ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ 7.1. Общие сведения Внутренние перенапряжения возникают при коммутациях в сетях, переходных режимах, связанных с несимметричными короткими замыканиями, а также при дуговых замыканиях на землю. Амплитуды внутренних перенапряжений характеризуются кратностями порядка 2,5-3,5 по отношению к номинальному фазовому напряжению установки. Атмосферные перенапряжения возникают при поражении электрической установки грозовыми разрядами и при отсутствии специальных защит, волна перенапряжения достигает нескольких миллионов Вольт. Защита генераторов на ТЭЦ от атмосферных перенапряжений осуществляется тем, что воздушные линии 110 кВ присоединены посредством разделяющих трансформаторов связи, через которые переход волны не приводит к перенапряжениям, опасным для изоляции генераторов. От прямых ударов молнии открытые токопроводы защищаются тросами, подвешенными на металлических двухцепных опорах с длиной защищаемого подхода - 2 км. Защита от прямых ударов молнии территории ТЭЦ и ОРУ-110кВ осуществляется при помощи стержневых молниеотводов, устанавливаемых на конструкциях подстанции и на дымовой трубе. Здания и сооружения, имеющие металлические конструкции или металлическую кровлю, защищаются от прямых ударов молнии путем надлежащего заземления (импульсное сопротивление Rи10 Ом). Для защиты подстанционной изоляции от волн перенапряжения, набегающих с линии, применяются вентильные разрядники. На каждой системе шин ОРУ-110 устанавливаются разрядники РВС-110М. Подходы ОРУ-110кВ и подстанции защищаются заземляющим тросом. 7.2. Расчет грозозащиты ОРУ-110 кВ На территории ОРУ-110 кВ предусматриваем установку 4 мачт для освещения прожекторами типа ПЗ-45, которые используют для установки стержневых молниеотводов, высоту которых принимаем 26 метров. Высота защищаемого оборудования ОРУ-110 кВ составляет: для порталов - 7,5 м, сборных шин ОРУ-110 кВ - 11 метров. Зона защиты одиночного молниеотвода имеет форму, показанную на рис. 7.1, где h-высота молниеотвода, м; hх - высота защищаемого объекта, м; ha=h-hx - активная высота молниеотвода, м; rx - радиус защиты, м. Радиус защиты rx на высоте hx защищаемого объекта для молниеотвода с h=26 м определяем по формуле: где Р-коэффициент для молниеотводов (при h30, Р=1; при h30 м, масштабный множитель ). Условие защищаемости всей площади подстанции при устройстве 4-х молниеотводов определяется соотношением: где , т.е. условие защищаемости соблюдено. Определяем полную зону защиты подстанции. Данные см. табл. 7.1. 7.3. Защитное заземление 7.3.1. Общие сведения. В электроустановках напряжением до 1000 и выше 1000 В для защиты обслуживающего персонала от опасных для жизни потенциалов применяются защитные заземления. Защитному заземлению подлежат корпуса машин и аппаратов, оболочки кабелей, вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения, металлические конструкции, на которых крепятся токоведущие части и т.д. В соответствии с Правилами устройства электроустановок на каждой проектируемой ТЭЦ для заземления электроустановок различных напряжений принимается одно общее заземляющее устройство. Расчетные условия: сеть 110 кВ работает с глухозаземленной нейтралью, сеть 6 кВ в нашем случае работает с изолированной нейтралью. Нейтрали понижающих трансформаторов 6,3/0,4/0,23 кВ заземлены наглухо на стороне 380/220 В. Нормы сопротивления заземления: - для установок 110 кВ с большими токами замыкания на землю rз0,5 Ом; - для установок 6 кВ с малыми токами замыкания на землю при одновременном использовании заземления для электроустановок напряжением до 1000 В Ом, но не более 4 Ом, в результате сопротивление заземления не должно превышать 0,5 Ом. 7.3.2. Расчет заземления. В качестве естественных заземлений можно использовать металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей, а также водопроводы трубы, свинцовые и алюминиевые оболочки кабелей, проложенных в земле. Рис. 7. 3. Значения наименьшей ширины зоны защиты bх двух стержневых молниеотводов высотой h для Рис. 7.4. Значения наименьшей ширины bх зоны защиты двух стержневых молниеотводов высотой h для Таблица 7.1 Расчетные данные грозозащиты подстанции ОРУ-110/6 кВ № п/п Номера молниеотводов Расстояние между молниеотводами Высота защищаемого объекта Активная высота молниеотводов Общая высота молниеотводов Отношение расстояния между молниеотводами к активной зоне Отношение высоты защищаемого объекта к общей высоте Наименьшая ширина зоны защиты Радиус защиты Отношение наименьшей ширины зоны защиты к активной зоне а, м hx, м ha, м h, м а/ha hx/h , м rx, м 1 1-2 68 11 15 26 4,53 0,422 9,45 16,9 0,63 2 2-3 80 11 15 26 5,34 0,422 6,75 16,9 0,45 3 3-4 68 11 15 26 4,53 0,422 9,45 16,9 0,63 4 4-1 80 11 15 26 5,34 0,422 6,75 16,9 0,45 126 Принимаем Необходимое искусственное заземление должно быть равно: Удельное сопротивление почвы в месте сооружения искусственного заземлителя =1,2104 Омсм. Для проектируемой ТЭЦ применяем в качестве электродов круглую сталь диаметром d=20 мм и длиной 4 м. Расстояние между электродами принимаем а=8 м, т.е. соотношение а=8/4=2. Сопротивление растеканию одиночного заземлителя находим по формуле: Забитые в грунт заземлители соединяются между собой круглой сталью d=14 мм на глубине 0,8 м электросваркой. Необходимое число электродов при их расположении по контуру где -коэффициент использования электродов при числе их в контуре больше 100, определяем по табл. 38. 5 эл. технического справочника. Параметр контура заземления равен 750 м. Следовательно, при принятом расстоянии между электродами 8 м, необходимое количество их составит Из них 94-87=7 электродов размещены вокруг промежуточных матч и дымовой трубы. Проверяем заземление на термическую устойчивость: Заземление термически устойчиво, т.к. Sоб=236103>Sрасч=54,4103 см2. Во всех производственных помещениях ТЭЦ и ОРУ-110 кВ производится присоединение сваркой заземляющих проводников к корпусам оборудования и аппаратов. На ОРУ-110 кВ для достижения равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой электрооборудованием, прокладываются выравнивающие (заземляющие) проводники на глубине 0,6 м и на расстоянии одного метра от фундаментов оборудования. Выравнивающие полосы сечением 40х4 мм соединяем по всей площади поперечными проводниками с шагом 5 метров. Молниеотводы присоединяются к общему заземляющему контуру. 8. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЭЦ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ 8.1. Составление годового планового энергобаланса на основе электрических характеристик оборудования и режима работы ТЭЦ 8.1.1. Производство электроэнергии

Похожие:

	Методические указания по выполнению реферата Волгоград Ысшего профессионального образования «волгоградский государственный технический университет» камышинский технологический институт...		Липецкий государственный технический университет Электротехника, электромеханика и электротехнологии на квалификационную степень бакалавра техники и технологии на тему
	Учебно-методический комплекс дисциплины культурология федеральное... «Дальневосточный государственный технический университет (двпи им. В. В. Куйбышева)» в г. Петропавловске-Камчатском		Учебно-методический комплекс дисциплины социология федеральное агентство... «Дальневосточный государственный технический университет (двпи им. В. В. Куйбышева)» в г. Петропавловске-Камчатском
	Учебно-методический комплекс дисциплины информатика Федеральное агентство... Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования образовательной программы, утвержденный		«московский государственный технический университет гражданской авиации»... Кирсановский авиационный технический колледж-филиал федерального государственного бюджетного образовательногоучреждения высшего профессионального...
	Теоретические основы комплексной технологии окончательной влажно-тепловой... «Орловский государственный технический университет» (Орелгту) и Государственном образовательном учреждении высшего профессионального...		Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «алтайский государственный...
	Учебно-методический комплекс дисциплины логистика федеральное агентство... Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования образовательной программы 080504 «Государственное...		«Саратовский государственный технический университет имени гагарина ю. А.» Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Южно-Российский государственный технический университет Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Патентам и товарным знакам (19) Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет...
	«Проектирование электротехнических устройств» Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования омский государственный технический университет		Патентам и товарным знакам (19) Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет...
	Московский государственный институт электроники и математики (технический университет) Негосударственное образовательное частное учреждение высшего профессионального образования		Отчет государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет)