Диплом РЗА ПС НПС-1 (1207288), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

63СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .......................................... 65 8ВВЕДЕНИЕНастоящийдипломныйпроектвыполненврамкахзаданиянапроектирование и строительство «Обеспечение электроснабжения объектовмагистрального трубопровода транспорта нефти «Нефтепровод – отвод «ТСВСТО-Комсомольский НПЗ» для обеспечения поставок в количестве до 8,0млн. тонн в год нефти на нефтеперерабатывающий завод ООО «РНКомсомольский НПЗ».Строительство понизительной трансформаторнойподстанции (ПС) ТП 220/10 кВ на НПС-1 с заходами ВЛ 220 кВ в соответствиис техническими условиями на проектирование от ООО «Транснефть-ДальнийВосток» и техническим условиям на технологическое присоединение кэлектрическим сетям ОАО «ФСК ЕЭС» от МЭС Востока.Проектируемая ПС 220 кВ НПС-1 подключается к сети 220 кВсуществующей ВЛ 220 кВ Хабаровская-Старт в рассечку, со строительствомдвух заходов и образования после присоединения двух ВЛ 220 кВХабаровская– НПС-1 и ВЛ 220 кВ НПС-1 – НПС-2.Открытое распределительное устройство (ОРУ) 220 кВ ПС 220 кВ НПС-1выполнено по схеме № 220-5АН – Мостик с выключателями в цепяхтрансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов.

Дляобеспечения сохранения транзита в воздушных линиях присоединений к ПС220 кВ НПС-1 при повреждении силового трансформатора в цепь 220 кВтрансформатора устанавливается высоковольтный элегазовый выключатель.На основе рассчитанных токов короткого замыкания осуществлен выборосновного оборудования.Для воздушных линий выбраны высоковольтные элегазовые выключателисо встроенными трансформаторами тока (ТТ) с шестью вторичными, длятрансформатора Т1 на стороне 220 кВ – с четырьмя вторичными обмотками.На ПС 220 кВ НПС-1 устанавливается два трехфазных трансформатора220/10 кВ мощность 25 МВА. На стороне 10 кВ трансформаторы подключается9кЗРУ10кВ,выполненномупосхеме«Одна,секционированнаявыключателями, система шин».В настоящем дипломном проекте выполнен комплекс релейной защиты(РЗА) с использованием многофункциональных микропроцессорных устройстврелейной защиты и автоматики для ВЛ 220 кВ Хабаровская- НПС-1, релейнойзащиты и автоматики силового трансформатора Т1 220/10 кВ на ПС 220 кВНПС-1, выбраны типы и производители оборудования релейной защиты иавтоматики.Критерием выбора принципов и типов устройств РЗА являлось выполнениеосновных требований, предъявляемых к функционированию (селективность,быстродействие, чувствительность и надежность), а также выполнениедействующихнормативныхидирективныхдокументовитребованийтехнических условий к обеспечению совместимости оконечного оборудованияс установленным на противоположном конце ВЛ 220 кВ Хабаровская-НПС-1.В настоящем дипломном проекте представлены методики и расчеты токовкороткого замыкания, выбора основного оборудования и расчеты уставокрелейной защиты и автоматики микропроцессорных терминалов.

Расчетыпроизводилисьспомощьюметодик,разработанныхпроектирования зарубежных и отечественных фирм.10сучетомопыта1 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯДля выбора уставок устройств релейной защиты и автоматики, их наладки ипроверки поведения в аварийных ситуациях производится расчет токовкоротких замыканий.

Методика расчета токов КЗ, позволяет определитьзначение периодической составляющей полного тока КЗ для начальногомомента времени, т.е. сверхпереходной ток, точнее его действующее значение[2, 3, 4]. Именно эта величина является расчетной для выбора параметровустройств РЗА.Расчетная схема сети с номерами элементов и данными приведена на схемесети внешнего электроснабжения 220 кВ (см. чертеж БР 13.03.02 001).

От ПС«НПС-1» отходят две линии 220 кВ выполненные проводом АС-300/39:- ВЛ 220 кВ «Хабаровская- НПС-1» длиной 98.8 км.;- ВЛ 220 кВ «НПС-1 – НПС-2» длиной 175.4 км.Расчет параметров схемы замещения выполняется в именованных единицах.1.1 Сопротивление системыДля расчетов предоставлены схема замещения сети электроснабженияподстанций (см. рисунок 1.1) и параметры силового трансформатора ПС НПС-1(см. таблицу 1.1).Рисунок 1.1 – Расчетная схема сети11Для расчетов сопротивления системы преобразуемпоследовательноесоединение R4 и R5 в сопротивление R7 (см. рисунок 1.2).Рисунок 1.2 Схема преобразованных сопротивленийПоследовательные сопротивления линий определяем по формуле, Ом:R7  R4  R5 ,(1.1)X7  X4  X5 .(1.2)Произведем расчеты согласно формул (1.1) и (1.2):R7  22,11  14,02  36,13 Ом ,X7  j93,14  j59,05  j152,19 Ом .Преобразуем параллельные соединение R6 и R7 в сопротивление R8 (см.рисунок 1.3).Рисунок 1.3 Схема преобразованных сопротивленийПараллельные сопротивления линий определяем по формуле, Ом:12R8 R7 R6R7  R6 ,(1.3)X8 X7 X6X7  X6 .(1.4)Произведем расчеты согласно формул (1.3) и (1.4):R8 X8 36,13  21,98 13,66 Ом36,13  21,98,j152,19  j92,56 j57,55 Омj152,19  j92,56.Преобразуем сопротивления R1, R2, R3 из схемы треугольника в звездуполучим сопротивления R9, R10, R11 (см.

рисунок 1.4).Рисунок 1.4 Схема преобразованных сопротивлений.Значения сопротивлений определяем по формуле, Ом:R9 R1  R 3R1  R 2  R 3 ,(1.5)X9 X1  X 3X1  X 2  X3 ,(1.6)13R 10 R1  R 2R 1  R 2  R3 ,(1.7)X10 X1  X 2X1  X 2  X3 ,(1.8)R 11 R2  R3R 1  R 2  R3 ,(1.9)X2  X3X1  X 2  X 3 .(1.10)X 11 Произведем расчеты согласно формул (1.5), (1.6), (1.7), (1.8), (1.9), (1.10):R9 X9 j40,77  j72,38 j20,28 Омj40,77  j32,35  j72,38,R10 X10 9,68  7,68 2,15 Ом9,68  7,68  17,19,j40,77  j32,35 j9,06 Омj40,77  j32,35  j72,38,R11 X11 9,68  17,19 4,81 Ом9,68  7,68  17,19,7,68  17,19 3,82 Ом9,68  7,68  17,19,j32,35  j72,38 j16,09 Омj40,77  j32,35  j72,38.Преобразуем последовательные сопротивления R8 и R10 в сопротивлениеR12 (см.

рисунок 1.5).14Рисунок 1.5 Схема преобразованных сопротивленийПоследовательные сопротивления линий определяем по формуле, Ом:R12  R10  R8 ,(1.11)X12  X10  X8 .(1.12)Произведем расчеты согласно формул (1.11) и (1.12):R12  2,15  13,66  38,81Ом ,X12  j9,06  j57,55  j66, 61Ом .Преобразуем параллельные соединение R9 и R12 в сопротивление R13 иэквивалентные сопротивления подстанций XЭ1 и X Э2 в эквивалентное общеесопротивление X Э общ.

(см. рисунок 1.6).Рисунок 1.6 Схема преобразованных сопротивленийПараллельные сопротивления определяем по формуле, Ом:R13 R 9  R12R 9  R12 ,15(1.13)X9  X12X9  X12 ,(1.14)X Э1  X Э2.X Э1  X Э2(1.15)X13 X Э общ. Произведем расчеты согласно формул (1.13), (1.14), (1.15):R13 X13 4,81  38,81 4,27 Ом4,81  38,81,j20,28  j66,61 j15,54 Омj20,28  j66,61,XЭобщ. 15,88  26,09 9,87 Ом15,88  26,09.Преобразуем последовательные сопротивления R13 и R11 в сопротивлениеR14 (см. рисунок 1.7).Рисунок 1.7 Схема преобразованных сопротивленийПоследовательные сопротивления линий определяем по формуле, Ом:R14  R13  R11,(1.16)X14  X13  X11 .(1.17)Произведем расчеты согласно формул (1.16), (1.17):16R14  4,27  3,82  8,09 Ом ,X14  j15,54  j16,09  j31, 63 Ом .Полное сопротивления линий определяем по формуле, Ом:Zпол  R14 2  X14 2(1.17).Произведем расчеты согласно формулы (1.17):Zпол  8.092  31.632  32.64 Ом .Полное сопротивления системы до точки ХК1 определяем по формуле, Ом:ХК1  ХЭобщ  Х14(1.18).Произведем расчеты согласно формул (1.18), (1.6):ХК1  ХЭ общ  Х14  9,87  31,63  41,5 Ом.1.2 Расчет сопротивления силового трансформатора ПС 220 кВ НПС-1Таблица 1.1 – Параметры силового трансформатораТипТДН-25000/220-У1УХЛ1S,МВА25Uном обмоток, кВUк%ВННН23011Pк,кВт11,5Полное сопротивление трансформатора определяем по формуле, Ом:17130U кТ U 2ВНТZТ .100 S НТ(1.19)Произведем расчеты согласно формулы (1.19):11,5 2302ZТ  243,3 Ом100 25.Активнаясоставляющаяполногосопротивлениятрансформаторарассчитывается по формуле, Ом:RТ Pк  U 2ВНТSНТ 2 .(1.20)Произведем расчеты согласно формулы (1.20):RТ 130  2202250002 10,07 Ом.Индуктивное сопротивление трансформатора определяем по формуле, Ом:XТ  ZT 2  R T 2.Произведем расчеты согласно формулы (1.21):XТ  243,32  10,072  243,09 Ом .18(1.21)где U кТ - напряжение короткого замыкания трансформатора (паспортныеданные); S НТ - номинальная мощность трансформатора, МВА; UВНТ номинальное напряжение обмотки трансформатора высшей стороны, кВ, Pк потери короткого замыкания, кВт.Результаты расчетов сведены в таблицу 1.2Таблица 1.2 – Сопротивление силового трансформатораПринятая величина, ОмАктивнаяИндуктивноеПолноесоставляющая.сопротивлениеТип трансформатораТДН-25000/220-У1УХЛ1243,310,07243,091.3 Расчет сопротивления ВЛ 220 кВАктивныеиреактивныесопротивленияпрямойинулевойпоследовательности ВЛ определяем по формуле, Ом:R1Л  R1уд  L ,(1.22)X1Л  X1уд  L ,(1.23)R0Л  R0уд  L ,(1.24)X0Л  X0уд  L ,(1.25)где R1уд - удельное активное сопротивление прямой последовательности линии,Ом/км; X1уд - удельное реактивное сопротивление прямой последовательностилинии,Ом/км;R0уд-удельноеактивноесопротивлениенулевойпоследовательности линии, Ом/км; X0уд - удельное реактивное сопротивлениенулевой последовательности линии, Ом/км; L - длина линии, км.19Результаты расчетов сведены в таблицу 1.3Таблица 1.3 – Сопротивление ВЛ 220 кВДлина,кмНаименование линииМаркапроводаХабаровская-НПС-1АС-30098,89,68+j40,7724,5+j130,89175,417,19+j72,3843,5+j232,3778,47.68+j32,3519.44+j103,86Хабаровская-НПС-2 сотпайкой на ПС 220кВ АС-300ЛитовкоНПС-1-НПС-2сотпайкой на ПС 220 АС-300кВ ЛитовкоСопротивление ВЛПрямаяНулеваяпосл.посл.НПС-2 –СтартАС-300224,321,98+j92,5655,62+j297,15НПС-2-НПС-3АС-300225,722,11+j93,1455,97+j299НПС-3-СтартАС-300143,114,02+j59,0535.48+j189,57Рисунок 1.8 – Расчетная схема ПС 220 кВ НПС-1201.4 Расчет параметров короткого замыканияОпределим трехфазный ток короткого замыкания точки К1, кА:I K 1 3U С Т1.3  X К1(1.26)Произведем расчеты согласно формулы (1.26):220 3, 060 кА .3  41,5I K1 3Определим однофазный ток короткого замыкания точки К1, кА:IK1 13  U СТ1.X К1(1.27)Произведем расчеты согласно формулы (1.27):I K1 13  220 9,181 кА .41,5Определим ударный ток точки К1, кА:i УД.К1  2  IK1  к УД .3Произведем расчеты согласно формулы (1.28):i УД.К1 2  3, 060  1,8  7, 789 кА .21(1.28)3где I K1 - трехфазный ток короткого замыкания точки, кА; к УД - ударныйкоэффициент, равный 1,8.ОпределиммощностьтрехфазногоКЗнашинахпервойступенинапряжения, МВА:S К1 3  U СТ1  I K1 .3(1.29)Произведем расчеты согласно формулы (1.29):S К1 3  220  7, 789  3,107 М ВА .где U С Т1 - напряжение первой ступени, равное 220 кВ.Для определения трехфазного тока короткого замыкания точки К2,необходимо определить сопротивление ХK2 , до точки К2.2X,Т XT U  СТ 2  , U С Т1 (1.30)2X ,К 1 X К1U  СТ 2  , U С Т1 ХK2  Х,К1  Х,Т .Произведем расчеты согласно формул (1.30), (1.31), (1.32):X ,Т2 10  243,09    0,56 Ом. 220 X ,К12 10  41,5    0,095Ом. 220 22(1.31)(1.32)ХK2  0,095  0,56  0,665 Ом.Определим трехфазный ток короткого замыкания точки К2, кА:IK 2 3U СТ 23  XК2 .(1.33)Произведем расчеты согласно формулы (1.33):I K 2 310 9, 696 кА .3  0, 655Определим ударный ток точки К2, кА:i УД.К 2  2  IK1  к УД .3(1.34)Произведем расчеты согласно формулы (1.34):i УД.К 2 2  9, 69  1,8  24, 67 кА .3где IK 2 - трехфазный ток короткого замыкания точки, кА.ОпределиммощностьтрехфазногоКЗнашинахвторойступенинапряжения, МВА:SК 2 3  U С Т 2  I K 2 .3Произведем расчеты согласно формулы (1.35):23(1.35)SК 2 3  1 0  2 4, 6 7  4 7 0, 0 3 М В А .где U С Т 2 - напряжение второй ступени, равное 10 кВ.Определим максимальный рабочий ток вторичной обмотки ТСН1, покоторому выберем кабель, А:I Р.MAX SНОМ.ТСН1  к ПР.3  U ст3(1.36)Произведем расчеты согласно формулы (1.36):IР.MAX 160  1,3 300,22 А.3  0,4где S НОМ.ТСН1 - номинальная мощность трансформатора собственных нужд,кВт; к ПР - коэффициент перспективы развития потребителей, равный 1,3; U ст 3- напряжение на шинах третьей ступени подстанции, равное 0,4 кВ.Выбираем многожильный кабель ВВГнг-LS сечением 4х185 мм2 (по меди).Длительно допустимый ток такого кабеля I ДОП  350 А, (для кабеля,прокладываемого в воздухе).Данные кабеля:R 0  0,0991 Ом / км  удельное активное сопротивление;X0  0,078 Ом / км  удельное индуктивное сопротивление.Определим полное сопротивление ТСН, Ом:z ТСН1 uКТСН11002U ст3SНОМ.ТСН1Произведем расчеты согласно формулы (1.37):24.(1.37)4,5 4002z ТСН1  0,045 Ом.100 160  103где u КТСН1- напряжение короткого замыкания ТСН1, в %;Определим активное сопротивление ТСН1, Ом:rТСН1 2PК ТСН1  Uст3S2НОМ.ТСН1.(1.38)Произведем расчеты согласно формулы (1.38):rТСН1 где PКТСН12600  4002(160  103 )2 0,01625 Ом.- потери мощности в ТСН1, кВт;Определим реактивное сопротивление ТСН1, Ом:x ТСН1  zТСН1 2   rТСН1 2 .(1.39)Произведем расчеты согласно формулы (1.39):x ТСН1  0,0452   0,016252  0,042 Ом.Определим сопротивления кабельной линии, Ом:х(r) Каб  Х 0 (R 0 )  L .25(1.40)где Х 0 (R 0 ) - удельные реактивное и активное сопротивления кабеля, Ом/км;L - длина кабельной линии, равная 100 м.Произведем расчеты согласно формулы (1.40):х Каб  Х 0  L  0,078  0,1  0,0078 Ом ,rКаб  R 0  L  0,0991  0,1  0,00991 Ом .Приведем сопротивление до точки К2 к напряжению 3-ей ступени, Ом:x,К2  x К2  (Uст3Uст2)2 .(1.41)Произведем расчеты согласно формулы (1.41):x ,К2  0,655  (0, 4 2)  0,0010 Ом.10Определим реактивное сопротивление до третьей ступени, Ом:хК3  x,К2 xТСН1 хКаб .2Произведем расчеты согласно формулы (1.42):х К3  0,0010 0,042 0,0078  0,0298 Ом.2Определим активное сопротивление до третьей ступени, Ом:26(1.42)rК3 rТСН1 rКаб .2(1.43)Произведем расчеты согласно формулы (1.43):rК3 0,01625 0,00991  0,018035 Ом.2Определим полное сопротивление до третьей ступени, Ом:z К3  x К3 2   rК3 2 .(1.44)Произведем расчеты согласно формулы (1.44):z К3  0,0180352  (0,0298)2 0,035 Ом.Определим трехфазный ток короткого замыкания в точке К3, кА:I(3)К3 Uст33  zК3.Произведем расчеты согласно формулы (1.45):I(3)К3 400 6599 кА.3  0,035Найдем однофазный ток короткого замыкания точки К3, кА:27(1.45)I(1)К3 3  Uст3Z(1)К3,(1.46)(1)где ZК3 - полное сопротивление третьей ступени при однофазном короткомзамыкании,Ом;R1 , X1-суммарноеактивноеииндуктивноесопротивления прямой последовательности, равные rК 3 , x К 3 соответственно,Ом;R0, X0- соответственно суммарное активное и индуктивноесопротивления нулевой последовательности цепи, Ом.Z(1)К3 гдеR 0T , X0T 2R1  R 0     2X1  X0  22,(1.47)R 0   R 0T  R TА  R KB  R 0Ш  R Д ,(1.48)X 0   X 0T  X ТА  X КВ  Х 0Ш .(1.49)-активноеииндуктивноесопротивлениянулевойпоследовательности понижающего трансформатора, равные 0,151 и 0,367 Ом.Для трансформатора мощностью 160 кВА и обмотками Y/Y-ͦ данныесопротивленияотсутствуют;R TА , ХTА-активноеииндуктивноесопротивления первичных обмоток трансформатора тока, равные 0,00007 и0,00005Омсоответственно;R КВ , X КВ-активноеииндуктивноесопротивления токовых катушек и контактов автоматических выключателей,равные 0,00041 и 0,00013 Ом соответственно; R 0Ш , X 0Ш - активное ииндуктивное сопротивления нулевой последовательности шинопровода, равныепо 0,008 Ом; R Д - активное сопротивление дуги в месте КЗ, равное 0,05 Ом.Произведем расчеты согласно формул (1.47), (1.48), (1.49), (1.46):R 0   0,151  0, 00007  0, 00041  0, 008  0, 05  0, 20948 Ом ,28X 0   0, 367  0, 00005  0, 00013  0, 008  0,37518 Ом ,Z(1)К3  2  0,018035  0,209482   2  0,0298  0,375182  0,5 Ом,I(1)К3 3  400 1385,64 кА.0,5Определим ударный ток точки К3, кА:i УД.К 3 2  I (3)К 3  к УД .(1.50)Произведем расчеты согласно формулы (1.50):i УД.К 3 2  1385, 64  1,8  3527, 26 кА .где I (3)К 3 - трехфазный ток короткого замыкания точки К3, кА.Определим мощность трехфазного короткого замыкания на шинахпитающего напряжения К3, МВА:SК3  3  UСТ3  I(3)К3 .(1.51)Произведем расчеты согласно формулы (1.51):SК3  3  0,4  6528,26  4,523 МВА.Таблица 1.4 – результаты расчетов токов КЗU СТ ,кВК1К2К3220100,4(3)(1)z , ОмI КЗ , кАI КЗ , кАi У Д , кАS К , МВА32,641,1340,53,2039,6966,5999,5878,15424,673527,263248470,034,5231385,64292 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ2.1 Расчет максимальных рабочих токов основных присоединенийподстанцииU СТ1 220кВI1I2I3I 4 I 4.2U СТ2 11кВI 4.1I 4.3U СТ3 0,4кВI5I5.2I5.1Рисунок 2.1 – Схема для расчета максимальных рабочих токов основныхприсоединений подстанцииОпределим максимальный рабочий ток на вводе опорной подстанции, А:I P.MAX к ТР  n  S HT.3  UH(2.1)где к ТР - коэффициент, учитывающий транзит энергии через шины подстанции,равный 1,5÷2; n - число трансформаторов, подключенных к сборным шинам;S HT - номинальная мощность понизительного трансформатора, МВА; U H -номинальное напряжение ступени, кВ.30Определим максимальный рабочий ток на сборных шинах переменноготока, А:I P.MAX к П  к РH  S HT.3  UH(2.2)где к П - коэффициент перегрузки трансформатора, фидера, равный 1,4÷1,5;к РH - коэффициент распределения нагрузки по сборным шинам, равный0,5÷0,7.Определим максимальный рабочий ток на вводе трансформатора, А:I P.MAX к П  S HT.3  UH(2.3)где к П - коэффициент перегрузки трансформатора, фидера, равный 1,4÷1,5.Расчеты приведены в таблице 2.1.Таблица 2.1 – Максимальные рабочие токи присоединений подстанцииНаименованиеI Р.MAX , АРасчетная формулапотребителяк ТР  n  SНТ 1,5  2  25000Питающийввод II Р.MAX1  200Р.MAX1 3  UН3  220220 кВк П  к РН  SНТ 1,4  0,5  25000Сборныешины IР.MAX2 I Р.MAX 2  49,923  UН3  220ОРУ-220 кВВводтрансформатора220 кВI Р.MAX3 Ввод РУ-10 кВI Р.MAX4 Фидер РУ-10 кВк П  SНТ 1, 4  250003  UН3  220к П  SНТ 1, 4  250003  UН3  10к S1, 4  4190I Р.MAX4.1  П НФ 3  UН3  1031I Р.MAX3  91,85I Р.MAX 4  2020,72I Р.MAX 4.1  338,7Окончание таблицы 2.1Фидер РУ-10 кВСборные шины РУ- I Р.MAX4.210 кВВвод ТСН1Ввод СН 0,4 кВФидер СН 0,4 кВШины СН 0,4 кВк П  SНФ 1, 4  4190I Р.MAX 4.1  338,73  UН3  10к  к S1, 4  0,5  2500 П РН НТ I Р.MAX 4.2  1010,363  UН3  10I Р.MAX4.1 к П  SНТ 1, 4  1603  UН3  10к S1, 4  160I Р.MAX5  П НТ 3  UН3  0, 4к S1,5  113, 25I Р.MAX5.1  П НФ 3  UН3  0, 4к  к S1,5  0,7  160I Р.MAX5.2  П РН НТ 3  UН3  0, 4I Р.MAX 4.3 I Р.MAX4.3  12,93I Р.MAX5  323,31I Р.MAX5.1  228,84I Р.MAX5.2  161,652.2 Определение величины теплового импульсаДля проверки электрических аппаратов и токоведущих элементов потермической устойчивости в режиме КЗ необходимо определить величинутеплового импульса для всех распределительных устройств.Пример расчета теплового импульса, кА 2  с :  t(3)В К  I КЗ2К TА  .(2.4)где I`` - периодическая составляющая сверхпереходной ток, кА; t К  t З  t В время протекания тока короткого замыкания, с; tЗ - время срабатыванияосновной защиты.

Характеристики

Список файлов ВКР