Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

 

Содержание лекции:

- выбор высоковольтного оборудования.

Цель лекции:

- изучить области применения и назначения высоковольтного оборудования.

 

Выбор высоковольтных выключателей (ячеек).

Все высоковольтные потребители подстанций (цеховые трансформаторы, высоковольтные двигатели, батареи конденсаторов), подсоединяют посредством высоковольтных ячеек. Рекомендуется использовать комплектные ячейки КРУ и КСО. Такое решение позволяет суще­ственно повысить производительность монтажных работ, сократить стоимость подстанций, повысить надежность электроснабжения и безопасность обслуживания. Выбор конкретной ячейки комплектного распределительного устройства зависит от токов рабочего режима и короткого замыкания в соответствующем присоединении, предопределяющих выбор выключателя или другого коммутационного аппарата.

Условия выбора и проверки силовых выключателей

(29)

Выбор разъединителей, отделителей, короткозамыкателей.

Разъединители применяют для отключения и включения цепей без тока и для создания видимого разрыва цепи в воздухе. Разъединители выпускают с одним и двумя заземляющими ножами РНДЗ-1-220У/2000, РЛНД-2-220/1000.

Короткозамыкатели и отделители - это специальные разъединители, име­ющие автоматически действующие приводы. При выборе короткозамыкателей необходимо учитывать режим нейтрали сети. Для короткозамыкателей выбор по номинальному току не требуется.

Условия выбора и проверки разъединителей и отделителей

(30)

Условия выбора и проверки короткозамыкателей

(31)

Выбор выключателей нагрузки и предохранителей.

В целях снижения стоимости распределительного устройства 6-10 кВ подстанции вместо силовых выключателей небольшой и средней мощности можно применять выключатели нагрузки, способные отключать рабочие токи линий, трансформаторов и других электроприемников. Для отключения токов короткого замыкания, превышающих допустимые значения для выключате­лей нагрузки, последние комплектуют кварцевыми предохранителями ПК (комплект получил название ВКП).

Выбор выключателей нагрузки производится по тем же условиям, что и разъединителей. При выборе аппаратов ВКП в РУ 6-10 кВ необходимо учитывать недостаточную чувствительность предохранителей к перегрузкам. Поэтому применение аппаратов ВКП должно сопровождаться установкой соответствующих релейных защит от перегрузок в схеме блока «линия-трансформатор».

(32)

В ОРУ 10-110 кВ рекомендуется применение стреляющих предохранителей. Мощность трансформаторов, защищаемых стреляющими предохранителями, ограничена значениями 4000-6300 кВА. В закрытых помещениях установка их не допускается.

Наибольшая отключающая мощность предохранителей ПК, ПКН (для наружной установки), ПКЭ (для экскаваторов) составляет 200 МВА; ПКУ (усиленный) на 6-10 кВ – 350 МВА, на 35 кВ – 500 МВА.

Условия выбора предохранителей

(33)

Выбор и проверка шин.

Сечение шин выбирают по длительно допустимому току. Сборные шины по экономической плотности не выбираются. Проверяют на электродинамическую и термическую стойкость к токам КЗ.

.

(34)

При расположении на ребро К_расп=1; ; .

Под действием изгибающего момента в материале конструкции создается изгибание σ. Для однополосных шин , Па, для двухполосных шин - ,

где W – момент сопротивления сечения шины, см³;

L – длина пролета между изоляторами, см;

.

(35)

W определяется в зависимости от расположения шин:

а) б) Рисунок 24 – Эскизы расположения шин

Широкими сторонами друг к другу . (36) Узкими сторонами друг к другу . (37) Для круглых шин . (38)

Выбор и проверка изоляторов.

Опорные изоляторы выбирают и проверяют на разрушающее воздействие от ударного тока КЗ. Наихудшим видом нагрузки для изоляторов является тот, который создает наибольший изгибающий момент. Проходные и линейные изоляторы выбирают и проверяют на электродинамическое и термическое воздействие тока КЗ. При выборе и проверке изоляторов следует учитывать способ установки шины на головке изолятора (см. рисунок 24).

При установке шины плашмя (см. рисунок 24, а) допустимо усилие на изолятор

(39)

где 0,6 – коэффициент запаса.

При установке шины на головке изоляторе на ребро (см. рисунок 24,б) должно быть введено дополнительное снижение нагрузки

.

(40)

При этом .

Условия выбора и проверки изоляторов

(41)

Выбор и проверка трансформаторов тока и напряжения.

Для контроля за режимом работы электроприемников, а также для производства денежного расчета с энергоснабжающей организацией на подстанциях используют контрольно-измерительные приборы, присоединяемые к цепям высокого напряжения через измерительные ТТ и ТН.

ТТ выбирают по номинальному напряжению, номинальному току и проверяют по электродинамической и термической стойкости к току короткого замыкания.

Особенностью выбора ТТ является выбор по классу точности и проверка на допустимую нагрузку вторичной цепи ТТ для присоединения счетчиков, по которым ведутся денежные расчеты (коммерческие должны иметь класс точности не менее 0,5 («Альфа», класс точности 0,2). Для технического учета допускается применение трансформаторов тока класса точности 1, для включения указывающих электроизмерительных приборов - не ниже 3, для релейной защиты – класса 10 (Р).

Чтобы погрешность ТТ не превысила допустимую для данного класса точности, вторичная нагрузка Z_2р не должна превышать номинальную Z_{2 ном}, задаваемую в каталогах.

Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому принимают Z_2р= r_2р.

Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов r_приб., соединительных проводов r_пров, и переходного сопротивления контактов r_к

.

(42)

Для определения сопротивления приборов, питающихся от ТТ, необходимо составить таблицу – перечень электроизмерительных приборов, устанавливаемых в данном присоединении.

Суммарное сопротивление приборов рассчитывают по суммарной мощности

, Ом

(43)

где Ѕ₂ – суммарная мощность, потребляемая приборами, ВА;

I_{2 ном.} – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора, А.

В РУ U = 6-10 кВ применяются ТТ с I_{2 ном} = 5 А, в РУ U =110÷220 кВ – I_{2 ном} =1А; 5А. Сопротивление контактов r_к= 0,05 Ом (при 2-3 приборах); r_к= 0,1 - при большем числе приборов.

Сопротивление проводов r_пров определяют по их сечению и длине

, Ом

(44)

где l – длина линий, м;

ρ – удельная проводимость, ; для ρ_Cu= 57 (0,0175 мкОм м); для ρ_Al = 32 .

Для алюминиевых проводов F_min= 4 мм²; для медных – F_min =2,5 мм².

Расчетная длина провода l_р зависит от схемы соединения ТТ и расстояния l от ТТ до приборов: - при включении ТТ в неполную звезду; 2l – при включении всех приборов в одну фазу; l – при включении ТТ в полную звезду.

При этом l ориентировочно можно принять для U=6-10 кВ при установке приборов в шкафах КРУ – l=4÷6 м и на щите управления – l=30÷40 м; для РУ 35 кВ – l = 45-60 м; для РУ 110-220 кВ – l = 65÷80 м.

Если при принятом сечении провода Z_{2 ном} ТТ окажется больше Z_ном для заданного класса точности, то необходимо определить требуемое сечение проводов с учетом допустимого сопротивления вторичной цепи

	,	(45)
	.	(46)

Полученное сечение округляют до большего стандартного сечения контрольных кабелей: 2,5; 4; 6; 10 мм².

Условия выбора трансформатора тока

(47)

 

Дополнительно могут быть заданы:

– краткость тока динамической стойкости ТТ; – краткость тока термической стойкости; I_{1 ном} – номинальный ток первичной обмотки ТТ.

Трансформаторы напряжения ТН, предназначенные для питания катушек напряжения измерительных приборов и реле, устанавливают на каждой секции сборных шин. Их выбирают по форме исполнения, конструкции и схеме соединения обмоток, номинальному напряжению; (U_с.ном – номинальное напряжение сети, к которой присоединяется ТН; U_1ном - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, кВ); классу точности; вторичной нагрузке , где Ѕ_2расч. - расчетная мощность, потребляемая вторичной цепью, ВА; Ѕ_2ном. - номинальная мощность вторичной цепи ТН, обеспечивающая его работу в заданном классе точности, ВА.

В выбранном классе точности, если нагрузка (вторичная) превышает номинальную мощность, часть приборов подключают к дополнительно установленному трансформатору напряжения. Вторичная нагрузка ТН - это мощность приборов и реле, подключенных к ТН. Для упрощения расчетов расчетную нагрузку можно не разделять по фазам, тогда

.

(48)

При определении вторичной нагрузки r_пров. не учитывается, т.к. оно мало. Однако ПУЭ требует оценить потерю напряжения, которая в проводах от трансформаторов к счетчикам не должна превышать 0,5%, а в проводах к щитовым измерительным приборам – 3%. Сечение провода, выбранное по механической прочности, отвечает, как правило, требованиям потерь напряжения.

Для однофазных ТН, соединенных в звезду, в качестве Ѕ_{2 ном} необходимо взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме неполного открытого треугольника – удвоенную мощность одного трансформатора.

Выбор типа ТН определяется его назначением. Если от ТН получают питание расчетные счетчики, то целесообразно использовать на U = 6,10,35 кВ два однофазных трансформатора типа НОМ или НОЛ, соединенных по схеме открытого неполного треугольника. Два однофазных ТН обладают большей мощностью, чем один трехфазный, а по стоимости на U =6-10 кВ они примерно равноценны. Если одновременно с измерением необходимо производить контроль изоляции в сетях U=6-10 кВ, то устанавливают трехфазные трехобмоточные пятистержневые ТН серии НТМК или группу трех однофазных трансформаторов серии 3НОМ или 3НОУТ, если мощность НТМК недостаточна.

При использовании трех однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, нейтральная точка обмотки ВН должна быть заземлена для правильной работы приборов контроля состояния изоляции. Для U=110 кВ и выше применяют каскадные трансформаторы НКФ.

Условия выбора трансформатора напряжения

(49)

Проверку по электродинамической и термической стойкости аппаратов и ошиновки цепей трансформаторов напряжения при условии расположения их в отдельной камере производить не нужно.

12 Лекция. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций)

 

Содержание лекции:

- компоновка и конструкция распределительных устройств.

Цель лекции:

- знакомство с открытыми и закрытыми распределительными устройствами.

 

Каждая подстанция имеет распределительные устройства (РУ), содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.

По конструктивному выполнению РУ делят на открытые и закрытые. Они могут быть комплектными (сборка на предприятии-изготовителе) или сборными (сборка частично или полностью на месте применения).

Открытое распределительное устройство (ОРУ) – распределительное устройство, все или основное оборудование которого расположено на открытом воздухе; закрытое распределительное устройство (ЗРУ) – устройство, оборудование которого расположено в здании.

ОРУ сооружается на напряжение 35 кВ и выше. Применение ОРУ снижает стоимость и сокращает сроки установки, замены и демонтажа электрооборудования подстанции, но обслуживание ОРУ несколько сложнее, чем закрытых, и для них требуется более дорогое оборудование. Наиболее рациональной компоновкой ОРУ является расположение оборудования в одной плоскости (на нулевой отметке) и соединенных шин в один или несколько ярусов. Оборудование одного присоединения занимает полосу, которую называют ячейкой.

Существуют некоторые общие требования, определяющие компоновку ОРУ или ЗРУ (установку каждого изделия и конструкцию сооружения) и рег­ламентируемые ПУЭ. Электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения, несущие конструкции, изоляционные и другие расстояния необходимо выбирать и устанавливать таким образом, чтобы были соблюдены следующие условия:

- вызываемые усилия, нагрев, электрическая дуга или другие сопутствую­щие работе явления (искрение, выброс газов и т. п.) не смогут привести к по­вреждению оборудования и возникновению КЗ или замыкания на землю, а также причинить вред обслуживающему персоналу;

- при нарушении нормальных условий работы электроустановки обеспечивается необходимая локализация повреждений, обусловленных действием КЗ;

- при снятом напряжении с какой-либо цепи, относящиеся к ней аппара­ты токоведущие части и конструкции можно подвергать безопасному осмот­ру, замене и ремонтам без нарушения нормальной работы соседних цепей;

- обеспечение возможности удобного транспортирования оборудования.

Во всех цепях РУ следует предусматривать установку разъединяющих уст­ройств с видимым разрывом, обеспечивающих возможность отсоединения всех аппаратов (выключателей, отделителей, предохранителей, трансформато­ров тока трансформаторов напряжения и т. п.) каждой цепи от сборных шин, а также от других источников напряжения.

Указанное требование не распространяется на шкафы КРУ и КРУН с выкатными тележками, высокочастотные заградители и конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, устанавливаемые на отходящих линиях, разряд­ники, устанавливаемые на выводах трансформаторов и на отходящих линиях, а также на силовые трансформаторы с кабельными вводами.

Для территории ОРУ и подстанций, на которых в нормальных условиях эксплуатации могут иметь место утечки масла (аппаратная маслохозяйства, склады масла, машинные помещения, а также трансформаторы и выключатели при ремонтных и других работах), должны предусматриваться устройства для его сбора и удаления в целях исключения возможности попадания в водоемы.

Подстанции 35-110 кВ следует преимущественно проектировать комплектными, заводского изготовления, блочной конструкции. Распредели­тельные устройства 35-750 кВ рекомендуется выполнять открытого типа. Распределительные устройства 6-10 кВ можно выполнять в виде комплект­ных шкафов наружной установки (КРУН). Распределительные устройства 6-10 кВ закрытого типа следует применять: в районах, где по климатическим условиям не могут быть применены КРУН; в районах с загрязненной атмо­сферой и районах со снежными и пыльными бурями; при числе шкафов более 25; при наличии технико-экономического обоснования (по требованиям заказчика).

Компоновку и конструкцию ОРУ разрабатывают для принятых номиналь­ного напряжения, схемы электрических соединений, количества присоединя­емых линий, трансформаторов и автотрансформаторов, выбранных парамет­ров и типов высоковольтной коммутационной и измерительной аппаратуры (выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения) и оши­новки. При этом должны быть учтены местные условия размещения площад­ки, отведенной для проектируемого ОРУ: рельеф, грунты, размеры площадки, направления линий (коридоры для ввода и вывода линий), примыкание же­лезнодорожных путей и автомобильных дорог. Должны быть также учтены ме­стные климатические условия. Собственно ОРУ может быть выполнено ши­роким и коротким, либо узким и длинным. ОРУ может быть с гибкой, жесткой и смешанной (и гибкой, и жесткой) ошиновкой, что отразится на конструкциях для установки (подвески) этой ошиновки и на размерах этих конструкций (пролетах порталов, высоте колонн, их количестве и массе, ко­личестве опорных и подвесных изоляторов).

На подстанциях 35-330 кВ с упрощенными схемами на стороне высшего напряжения с минимальным количеством аппаратуры, разметаемых в райо­нах с загрязненной атмосферой, рекомендуется использовать открытую уста­новку оборудования высокого напряжения и трансформаторы с усиленной внешней изоляцией.

На рисунке 25 приведены план и разрез ГПП 110/6-10 кВ с трансформаторами 25-40 МВА.

Закрытые распределительные устройства 35-220 кВ следует применять в районах: с загрязненной атмосферой (где применение открытых распредели­тельных устройств с усиленной изоляцией или аппаратурой следующего клас­са напряжения, с учетом ее обмыва, неэффективно, а удаление подстанции от источника загрязнения экономически нецелесообразно, как и требование об установке специального оборудования); со стесненной городской и промыш­ленной застройкой; с сильными снегозаносами и снегопадом (а также в суро­вых климатических условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании). Здание ЗРУ должно быть без окон, и его допускается выпол­нять как отдельно стоящее, так и сблокированное со зданиями общеподстанционных пунктов управления, в том числе и по вертикали.

а – план; б – разрез; 1 – ЗРУ 6-10 кВ; 2 – трансформатор; 3 – ОРУ 110 кВ; 4 – ВЛ 110 кВ; 5 – ремонтная площадка; 6 – молниеотвод; 7 – защитный трос; 8 - разъединитель; 9 – отделитель; 10 – короткозамыкатель; 11 - разрядник; 12 – железнодорожный путь; 13 – выводы от расщепленных обмоток трансформатора.

Рисунок 25 – План и разрез ГПП 110/6-10 кВ

 

Герметизированные комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) напряжением 110 кВ и выше применяют при стесненных условиях в крупных городах и на промышленных предприятиях, а также в районах с за­грязненной атмосферой.

В условиях интенсивного загрязнения в блочных схемах трансформатор — линия рекомендуется применять трансформаторы со специальными кабель­ными вводами на стороне 110-220 кВ и шинными выводами в закрытых ко­робах на стороне 6-10 кВ.

Закрытую установку трансформаторов 35-220 кВ используют, если усиле­ние изоляции не дает должного эффекта; в атмосфере содержатся вещества, вызывающие коррозию, а применение средств зашиты нерационально; при необходимости снижения уровня шума у границ жилой застройки.

ЗРУ комплектуют ячейками КРУ внутренней установки (КРУ, КСО), открытые (ОРУ) – ячейками КРУН наружной установки.

РУ напряжением 6-10 кВ получает электроэнергию непосредственно от трансформаторов или по линиям U=6-10 кВ с шин подстанции. Количество секций шин зависит от числа ячеек отходящих линий и от наличия резкопеременных нагрузок, которые необходимо подключать на отдельные секции РУ.

Каждую отходящую от СШ РУ линию подключают к шинам через ячейку. Ячейки бывают разного вида и назначения. Все оборудование ячейки комплектуется в шкафу. Применяют ячейки КСО – комплектные стационарные одностороннего обслуживания, КРУ – выключатель не закреплен стационарно, а установлен на тележке и выкатывается из своего шкафа (на ремонт, обслуживание, осмотр).

Каждое КРУ состоит из ячеек различных присоединений: питающих вводов, отходящих КЛ и ВЛ, секционных связей, шинных ТН, разрядников, ТСН.

В зависимости от требуемой электрической схемы подбираются нужные шкафы и комплектуется РУ.

В закрытых распределительных устройствах б-10 кВ следует применять шкафы КРУ заводского изготовления. Шкафы КРУ, конструкция которых предусматривает обслуживание с одной стороны, устанавливают вплотную к стене, без прохода с задней стороны. Ширина коридора обслуживания долж­на обеспечивать передвижение тележек КРУ: для их хранения и ремонта в за­крытых распределительных устройствах необходимо предусматривать специ­альное место. Каждое из решений имеет свои достоинства и недостатки; задача проектировщика состоит в том, чтобы выбрать для местных условий наиболее целесообразное, обеспечивающее надежность, удобные условия для эксплуатации и экономичность по сравнению с другими вариантами.

Объемы шкафов КСО в 1,5-2 раза больше, чем КРУ. КРУ с масляными выключателями стоят дороже, чем КСО с ВНП. Поэтому в целях экономии средств рекомендуется применять ячейки с ВНП там, где они проходят по техническим характеристикам, а именно: на отходящих от шин РУ линиях, питающих: ТП мощностью до 1600 кВА, БК мощностью до 400 квар, ЭД мощностью до 1500 кВт – при условии, что за весь период времени между ремонтами производится не более 100 включений-отключений.

Конструкции шкафов КРУ и КСО разнообразны. Сетка только выкатных КРУ имеет свыше 50 разновидностей в зависимости от назначения, вида аппаратов, типа вводов, способа передачи энергии (кабель, шины, ВЛ). КСО также имеют несколько десятков модификаций. Внутри шкафы делятся на отсеки сплошными стальными перегородками.

Для большей безопасности ремонта шины расположены в одном отсеке, выключатель – в другом, разъединитель, ТТ и кабельный вывод – в другом, аппараты измерений и реле – в четвертом отсеке.

В настоящее время большинство ЗРУ 6-10 кВ при отсутствии реакторов на отходящих линиях собирается из ячеек КРУ.

Из КРУ внутренней установки чаще применяют шкафы серии КРУ2-10, КРУ2-10/2750, К-XII, К-XV, КР10/500. КРУН U = 6-10 кВ комплектуют из шкафов серии К-37, К-33, К-XIII, К-VI и др. Они рассчитаны на различные силы тока.

В последние годы все большее распротранение получают комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией на напряжении 110-500 кВ. Применение КРУЭ открывает новые перспективы индустриализации сроительства подстанции, позволяет уменьшить время монтажа по сравнению с традиционными РУ в 4-5 раз, улучшить условие эксплуатации и надежности работы, сокротить необходимую для подстанции площадь в 7 – 40 раз (в зависимости от напряжения).

Однако высокая стоймость ячеек КРУЭ делает их применение более оправданным в случаях, когда рещающим является размер пощадки (например, для подстанций глубоких вводов на территории промышленных предприятий или в крупных жилых массивах).

Закрытые подстанции 6-10 кВ, выполненные как РУ 10 кВ или как ЗРУ 10 кВ ГПП, по компоновке различаются мало. Распределительные устройства выполняют с однорядным или двухрядным расположением ячеек.