Отчет о НИР_1 (1215714), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

Для анализа нагрузки приходящейся на однисиловой трансформатор за i-й час в сутках необходимо суммироватьгенерируемую мощность обоих трансформаторов (формула (3.4)).Sтрi  SТ1i  SТ2i(3.4)Среднесуточное нагрузку силовых трансформаторов тяговой подстанции заj-е сутки года определим по формуле24S j   Si 24 .(3.5)i 1Руководствуясь ГОСТ 14209-85 при проверки силовых маслонаполненныхтрансформаторов по нагрузочной способности следует определять допустимыли расчетные нагрузки в часы ее максимума для трансформатора.14Согласно ГОСТ 14209-85 расчет допустимых нагрузок трансформаторапроводят следующим образом.График нагрузки в виде зависимости изменения полной мощности,передаваемой трансформатором во времени, преобразовывают в эквивалентный(в тепловом отношении) прямоугольный график нагрузки продолжительностьюt.

Преобразование исходного графика нагрузки в эквивалентный прямоугольныйнеобходимо выполнять в следующей последовательности.На исходном графике проводят линию номинальной мощности проверяемогосилового трансформатора Sном. Пересечением линии номинальной нагрузки сисходным графиком на продолжительности t графика выделяют участокнаибольшей перегрузки продолжительностью h. Оставшуюся часть исходногографика нагрузки разбивают на m интервалов t со значениями мощностизначения S1, S2 … Sm.Полную мощность на интервале t графика нагрузки определим по формуле:Si  1 Т  Т t isi  t  dt .(3.6)ТНачальную нагрузку K1 силового трансформатора эквивалентного графикаопределяют по формулеK1  1 SномS12  t1  S22  t 2  ...

 Sm2  t m   t1  t 2  ...  t m  .(3.7)Участок перегрузки h' на исходном графике разбивают на р интервалов hi, азатем определить значения S1 , S2 … Sр .Предварительную перегрузку силового трансформатора K2 рассчитываютпо формуле15K2  1 SномS12  h1  S22  h2  ...  Sp2  hp   h1  h2  ...  hp  . (3.8)Затем сравнивают полученное значение K2 с Kmax исходного графиканагрузки. При этом если K2  0,9K max , то следует принимать K 2  K2 ; еслиK2  0,9K max , то следует принимать K 2  0,9K max , а продолжительностьперегрузки h в этом случай определяется по формулеh  K22  h 0,9K max 2 .(3.9)График построенный по среднему расходу электрической энергии являетсяступенчатым.

Согласно вышеизложенному получим график нагрузки призаданной мощности выбранного нового трансформатора. Соответствующиеграфики представлены на рисунках 2.6–2.8, где Kном и K определяютсясоответственно по формулам:K ном  Sном / Sном ,(3.10)nK    Sподi n  Sном .i1(3.11)Можно определить минимальную и максимальную нагрузку для силовоготрансформатора, а также ее длительность по времени. Согласно ГОСТ 14209 длятемпературы окружающей среды, например, 30 С нагрузка трансформаторов ссистемами охлаждения ДПотери мощности Pтр в трансформаторе могут быть определены поформулеPтр  Pст  Pм ,16(3.12)где Pст – потери мощности в магнитопроводе трансформатора; Pм – потеримощности в обмотках трансформатора.Потери мощности в магнитопроводе трансформатора определяются какслагаемое потерь мощности на гистерезис Pг и вихревые токи Pв :Pст  Pг  Pв .(3.13)Для трехфазного трехобмоточного трансформатора потери мощности вобмотках определяются по формуле333i 1i 1i 1Pм   Pi.ВН   Pi.СН   Pi.НН ,(3.14)где Pi.ВН , Pi.СН , Pi.НН – потери мощности соответственно в обмоткахвысшего (ВН), среднего (СН) и низшего (НН) напряжения, кВт.Потери мощности в каждой обмотке рассчитывают по формулеPi  R i  Ii2 ,(3.15)где R i – активное сопротивление i-й обмотки трансформатора, Ом; Ii – ток в i-йобмотке трансформатора, А.Полное,активноеиреактивноесопротивленияобмотоксиловоготрансформатора определялось по формуламZт 2U номuk,100 Sном.т  N т17(3.16)Rт 2U ном,3 SNSном.т 10ном.ттPk(3.17)X т  Z2т  R 2т ,(3.18)где u k – напряжение короткого замыкания между обмоткой ВН и тяговойобмоткой (27,5 кВ) трансформатора тяговой подстанции, %; Uном – номинальноенапряжение системы внешнего электроснабжения, кВ; Sном.т – номинальнаямощность трансформатора тяговой подстанции, МВА; N т – количествоработающих трансформаторов на тяговой подстанции; Pk – потери мощностикороткого замыкания, кВт.Обычно за счет выключения трансформаторов на параллельную работувыполняют снижение токов в обмотках трансформаторов, однако, это не всегдарационально с точки зрения потерь электроэнергии в трансформаторах.

При этомпотери мощности в трансформаторе можно рассчитать по формуле1 PкS2, кВтPт  n  Pхх  2n Sном(3.19)где n – количество параллельно работающих трансформаторов; Pхх – потеримощности холостого хода, кВт;  Pк – потри мощности короткого замыкания,кВт;S–мощностьнагрузки,кВА;трансформатора, кВА.18Sном–номинальнаямощность3.2 Классическая методика расчета токов короткого замыкания ирасчет максимальных рабочих токовВыполним расчет токов короткого замыкания для замены моральноустаревших высокоплотных выключателей ОРУ 220 кВ и КРУН СЦБ и ЕДЦУ.Схема главных электрических соединений тяговой подстанции «Чита»представлена на рисунке 3.1.В соответствии с методикой расчета токов короткого замыкания в сетях 110–750 кВ [15] необходимо при приведении параметров элементов различныхступеней напряжений (в именованных или относительных единицах) к однойступени напряжения.

Схемы замещения отдельных последовательностей дляупрощенныхрасчетовполучаютсяприучетесреднихкоэффициентовтрансформации. В уточненных расчетах учитываются точные коэффициентытрансформации.Всистемах,содержащихтрансформаторыиавтотрансформаторы с широким диапазоном встроенного регулированиянапряжения под нагрузкой, как правило, необходим учет точных коэффициентовтрансформации.Такженеобходимучетизмененийсопротивленийтрансформаторов и автотрансформаторов в зависимости от положенияпереключателя ответвлений для регулирования.

При выполнении уточненногорасчетавсложныхтрансформаторныекольцевыхцепи,можетсетях,оказатьсясодержащихпараллельныенеобходимымучитыватьне исключаемые трансформаторные связи.В соответствии с рисунком 3.1 целесообразно предусмотреть заменумасляных выключателей ОРУ 220 кВ, КРУН ЕДЦ 10 кВ и КРУН СЦБ Запада иВостока 6 кВ.Расчет токов корытного замыкания будем производить в именованныхединицах.19ОПН-25ОПН-25РезервК выводу трра Т-2К выводутр-ра Т-120Рисунок 3.1 – Схема главных электрических соединений тяговой подстанции «Чита»Резервдо оп.31ПКТ-10ПКТ-10В соответствии со схемой главных электрических соединений для расчетногопериода времени (см.

рисунок 3.1) составим схему замещения для определениятоков короткого замыкания (КЗ) в точках К1, К2, К3 и К4 (рисунке 3.2).Uст1  220кВU стЕДЦУ  10 кВX Т1X Т630X Т2U ст2  27,5кВU стСЦБВ  10 кВU стСЦБЗ  6 кВX Т160X Т63X ТСН1XТСН2U ст3  0, 4кВРисунок 3.2 – Схема замещения при определении токов КЗСогласно таблицам токов коротких замыканий, на шинах подстанций 110220 кВ Забайкальской дирекции – инфраструктуры филиала ОАО «РЖД»Центральной дирекции инфраструктуры по режимам работы энергосистемы на01.01.2017 г, 3-ф и 1-ф токи короткого замыкания для шин ОРУ 220 кВподстанции «Чита» представлены в таблице 3.1, токи приведены к среднемуноминальному напряжению своих ступеней.Для выбора высоковольтных выключателей подстанции, согласно методикирасчета токов КЗ в сетях 35–750 [15,14], выполним соответствующие расчеты.21Таблица 3.1 – Токи короткого замыкания подстанции «Чита»РежимТрехфазное КЗМесто КЗПС 220 кВ Чита-1 Шины 220 кВОднофазное КЗmахminmaxmin8000463087505450Для определения 3-ф токов КЗ в точках К2, К3 и К4 необходимо найтирезультирующее сопротивление в каждой точке по методике, изложенной вруководящих документах и технической литературе [11].Входное сопротивление тяговой подстанции определим по формуле3  I3кз .X К1  U ВН(3.20)где U ВН – номинальное напряжения соответственно ОРУ 220 кВ.Сопротивление до точек КЗ К2, К3 и К4 для режима максимальной нагрузкисистемы определим по формулам22X К2   К1  X Т1 2    U ст2 U ст1   X ТСН1   U ст3 U ст2   X Т160  U ст3 U стСЦБ В2,22X К3   К1  X Т1 2    U ст2 U ст1   X ТСН2   U ст3 U ст2   X Т63  U ст3 U стСЦБ З22(3.22),2X К4   К1  XТ1 2    Uст2 Uст1   X ТСН1   U ст3 U ст2   X Т160  U ст3 U стЕДЦУ(3.21)2,22(3.23)где U ст – номинальное напряжение ступени, кВ; X – реактивное сопротивлениесиловых трансформаторов, Ом.РеактивноесопротивлениеХсиловыхтрансформаторовТ1иТ2представлено в таблице 3.1, Х трансформаторов Т160, Т63 и Т630 определим поформулам [10]:2XТ  u k  UномS,(3.24)где u k – напряжение короткого замыкания между обмоткой ВН и ННтрансформатора, %/100, для Т160, Т63 и Т630 u kсоставляет 0,065;Uном – номинальное напряжение ВН, кВ; S – номинальная мощностьтрансформатора, кВА, Т160, Т63 и Т630 соответственно 160, 63 и 630 кВА.Ток 3-ф, 2-ф, 1-ф и ударный КЗ в точках К1, К2, К3 и К4 определим поформулам [10]:I3кз  U ст3  XК .(3.25)2Iкз3 2  I3кз ,(3.26)I1кз 3 3  I3кз(3.27)i уд  2  k уд  I3кз ,23(3.28)где k уд – ударный коэффициент для напряжения 220 кВ равен 1,6;10 и 6 кВ – соответственно 1,85 и 1,9 [15].Расчетмаксимальныхрабочихтоковдлявыборавысоковольтныхвыключателей для ОРУ 220 кВ, КРУН, СЦБ и ЕДЦУ произведем по схемерисунка 3.3.Определим максимальный рабочий ток на вводе каждого силовоготрансформатора I1, I2, I3, I4.Методика определения максимальных рабочих токов представлена влитературе [9–10].I1I1Т2Т1I2I4I3ТСН 2ТСН1Т630Т160Т63Рисунок 3.3 – Схема для расчета максимальных рабочих токовМаксимальныйрасчетныйтокI1,I2,I3,I4,определимпоформулам (3.29–3.32).I1 K ав  Sн.Т1,3  U ВН24(3.29)I2 K ав  Sн.Т160,3  UстСЦБВ(3.30)I3 K ав  Sн.Т630,3  UстЕДЦУ(3.31)I4 K ав  Sн.Т63,3  UстСЦБЗ(3.32)где K ав – коэффициент аварийной перегрузки трансформатора, учитывающийвозможную перегрузку до 40 %, K ав  1,4 ; Sн – номинальная мощность силовоготрансформатора согласно схеме рисунка 4.3.3.3 Методика выбора высоковольтных выключателейВыбор и проверку высоковольтного выключателя выполним по методике,изложенной в литературе [9].Проверка условия по напряжению и току:где Uн иU н  U раб ,(3.33)I н  I p.max ,(3.34)Iн – ближайшие большие напряжения, и ток выбираемоговысоковольтного выключателя; U раб и I p.max – рабочее напряжение имаксимальный рабочий ток цепи, в которой должен быть установленвыключатель.Проверка выключателя на электродинамическую стойкость:25I пр.с  I к ,(3.35)I пр.с  i у ,(3.36)где I пр.с – эффективное значение периодической составляющей предельногосквозного тока короткого замыкания по паспорту, кА; Iк – установившеесязначение тока трехфазного короткого замыкания в цепи, где установленвыключатель, кА; I пр.с – амплитудное значение предельного сквозного тока попаспорту, кА.Проверка выключателя на термическую стойкость по тепловому импульсутока короткого замыкания2IТ t T  Bк ,(3.37)2где IТ– среднеквадратичное значение тока за время его протекания (токтермической стойкости) по паспорту, кА; t T – длительность протекания токатермической стойкости по паспорту, с; Bк – тепловой импульс тока короткогозамыкания, кА2с.Если выключатели отвечают требованиям электродинамической стойкости,то они отвечают также требованиям термической стойкости, поэтому для них необязательна проверка на термическую стойкость [9].Проверка по отключающей способности:Iн.откл  Iк ,26(3.38)Sн.откл  Sк ,(3.39)где Iн.откл – номинальный предельно отключаемый ток выключателя попаспорту при его номинальном напряжении, кА; I к – ток трехфазного короткогозамыкания, кА; Sн.откл – номинальная предельно отключаемая мощностьвыключателя по паспорту, МВА; Sк – мощность трехфазного короткогозамыкания по расчету, МВА.Номинальная отключаемая мощность и мощность 3-ф корытного замыканиярассчитывались по формулам:Sн.откл  3  I н.откл  U ВН ,(3.40)Sк  3  I3кз  U ВН .(3.41)В соответствии с действующими нормами технологического проектирования[4] для распределительных устройств класса напряжения до 35 кВ,рекомендуется применять вакуумные ВВ; классов напряжения 220 и выше –элегазовые ВВ.По результатам анализа современных технических решений для заменымасляных выключателей типа У-220м/1000/25 выбираем элегазовый колонковыйвыключательтипаВГТ220отечественногопроизводства«Заводаэлектротехнического оборудования «ЗЗТО».Для замены высоковольтных маломасляных выключателей типов ВМП10/630 и ВКЭ-МВ-10 соответственно КРУН СЦБ и ЕДЦУ используем BB/TEL10-12,5/630, фирмы производителя ЗАО «ГК «Таврида электрик».27ЗАКЛЮЧЕНИЕПо результатам выполнения научно-исследовательской практики собраннымматериаламустановленатехническомууровнюнеобходимостьпривидениякоммутационныхаппаратовксовременномураспределительныхустройств электростанции, произвести снижение потерь мощности в силовыхтрансформаторах в следствии низкой нагрузки.В соответствии с действующими нормами технологического проектированиядля распределительных устройств класса напряжения до 35 кВ, рекомендуетсяприменять вакуумные ВВ; классов напряжения 220 и выше – элегазовые ВВ.Для выбора основного коммутационного оборудования электростанциинеобходимо выполнить расчет токов корытного замыкания и максимальнорабочих токов в соответствии с мощностью преобразовательного оборудования.В соответствии с методикой расчета токов короткого замыкания в сетях 110–750 кВ необходимо при приведении параметров элементов различных ступенейнапряжений (в именованных или относительных единицах) к одной ступенинапряжения.Схемыупрощенныхрасчетовзамещенияотдельныхполучаются припоследовательностейучетесреднихдлякоэффициентовтрансформации.

Характеристики

Список файлов ВКР