seminarski rad iz elektroenergetskih postrojenja

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad

SADRŽAJ

Z A D A T A K................................................................................................................................2P R O R A Č U N I.........................................................................................................................4

PRORAČUN ELEMENATA EKVIVALENTNIH ŠEMA....................................................4PRORAČUN UDARNE STRUJE I TOPLOTNOG IMPULSA STRUJE KVARA.........10PRORAČUN POTREBNE STRUJE I SNAGE ISKLJUČENJA PREKIDAČA 13.........11

ELEMENTI POSTROJENJA........................................................................................................12UPROŠĆENA PRINCIPIJELNA ŠEMA POSTROJENJA F............................................12IZBOR SABIRNICA...............................................................................................................13IZBOR PREKIDAČA.............................................................................................................15IZBOR RASTAVLJAČA........................................................................................................15IZBOR STRUJNIH MERNIH TRANSFORMATORA......................................................16IZBOR NAPONSKIH MERNIH TRANSFORMATORA..................................................17POTPUNA PRINCIPIJELNA ŠEMA POLJA V1...............................................................18DISPOZICIJA KABLOVSKOG POLJA V1........................................................................19

ZAŠTITNO UZEMLJENJE POSTROJENJA..............................................................................20

1


Z A D A T A K

Na slici je jednopolnom šemom prikazan elektroenergetski sistem. Prekidači od 1 do 13 su zatvoreni.

2 4

3

10 11

5

1 6 9

7

8

12

13

Mreža 10 KV

E

B

C

DA

T1G1Mreža 220 KV

T2

G2

T4

F

G1:U 10KVS

n=

n

a

=2x30 MVAX”=0.19X’=0.24T =0.3 s

G2:U =10 KVS

n

n

a

=28 MVAX”=0.2X’=0.25T =0.31 s

T1:m=110/10 KVSn=2x31.5 MVAX=0.11

T4:m KVS

=n

110/10=2x30 MVA

X=0.13

U =220 KVDS ”=4600 MVAS ’=4200 MVAk =1.7

kk

u

U =10 KVFS ”=/ MVAS ’=/ MVA

kk

T2:m=110/10 KVSn=31.5 MVAX=0.12

T3:m= KVS

220/110=250 MVA

X=0.12n

T3

Z=(0.1+j 0.4) kmW /

V1

V2 V3

V4

L =36 km1

L =13 km4

L =28 km3L = km2 41

~

~

Slika 1. Jednopolna šema posmatranog dela elektroenergetskog sistema

2


I: Izračunati:a) Udarnu struju i toplotni impuls struje kvara pri tropolnom kratkom spoju na

sabirnicama F (ili na elementima koji se odabiraju);b) Potrebnu struju i snagu isključenja prekidača 13. Kvarovi na strani 110 kV se

isključuju za 0.1, a na strani 10 kV na 0.5 s.Razmatrano postrojenje se nalazi u mreži sa direktno uzemljenim zvezdištem.

Raspored polja razmatranog postrojenja, sa njihovim maksimalnim snagama opterećenja i smerovima, dat je na slici 2.

Slika 2. Raspored polja razmatranog postrojenja

II. a) Nacrtati uprošćenu principijelnu šemu celog postrojenja, usvajajući sistem od 1 glavne sabirnice!b) Odabrati sabirnice!c) Odabrati komutacione aparate i merne transformatore za kablovsko polje (redni br. 1 na slici 2.)!d) Nacrtati potpunu principijelnu šemu datog polja!e) Nacrtati dispoziciju datog polja u dve projekcije!

Postrojenje obuhvata površinu od 120x45 (m). Specifična otpornost tla iznosi 66Wm, a struja koja se za vreme kvara odvodi kroz uzemljivač iznosi I=910 A i isključuje se za 0.1 s.

III. Predložiti skicu zaštitnog uzemljenja postrojenja.

3


P R O R A Č U N I

PRORAČUN ELEMENATA EKVIVALENTNIH ŠEMA

Dimenzionisanje elektroenergetskih aparata vrši se na osnovu režima kratkog spoja, koji je okarakterisan udarnom strujom i toplotnim impulsom.

Da di se odredila udarna strija i toplotni impuls struje kvara pri tropolnom kratkom spoju na sabirnicama F, dati EES se predstavlja ekvivalsentnom šemom.

Posmatraćemo istovremeno subtranzijentni i tranzijentni režim. Reaktanse koje su date u zagradama važe za tranzijentni režim.

Slika 3. Ekvivalentna šema celog EES-a

Reaktanse pojedinih veličina svedene na naponski nivo 110 kV su:

- Generatori:

4


- Transformatori:

- Vodovi:

- Mreža 220 kV:

Ako trougao koji obrazuju impedanse voda zamenimo ekvivalentnom zvezdom, kako za tranzijentni tako i za subtranzijentni režim, onda dobijamo sledeću ekvivalentnu šemu (slika 4).

5


Slika 4. Ekvivalentna šema celog EES-a

Kako je:

Za subtranzijentni režim:

Ekvivalentna tranzijentna reaktansa

6


Prilikom određivanja udarne struje kratkog spoja ne mogu se zanemariti aktivne otpornosti, ako se radi o kratkom spoju nešto dalje od generatora, jer bi to dovelo do znatne greške, s obzirom na prisustvo jednosmerne komponente struje kratkog spoja. Imajući u vidu da je frekvencija mreže f=50 Hz, kao i:

=250=314 rad/s,

aktivne otpornosti su sledeće:

- Otpornost generatora:

7


- Otpornosti transformatora:

- Otpornosti vodova:

- Otpornosti mreže 220 kVZa određivanje otpornosti mreže potrebno je naći vremensku konstantu mreže.

Na osnovu izračunatih aktivnih otpornosti formira se ekvivalentna šema kao na slici 5. Proračun aktivne otpornosti se vrši na sličan način. Daljim sređivanjem se dobija ekvivalentna šema sa slike 6.

Ovde su:

8


Daljim sređivanjem i izračunavanjem dobija se ekvivalentna šema sa slike 3. Ovde je:

PRORAČUN UDARNE STRUJE I TOPLOTNOG IMPULSA STRUJE KVARA

Pošto je izračunato (svedeno na 10kV) na mestu kvara (sabirnice F), ekvivalentna vremenska konstanta će biti:

Na osnovu ovoga, udarni koeficijent je:

Kako je:

9

Elektroenergetska postrojenja Seminarski radUdarna struja na sabirnicama F će biti:

Toplotni impuls se dobija iz sledeće relacije:

Pošto je na naponskom nivou 10 kV vreme isključenja kvara ti=0.5 s, onda je:

pa možemo primeniti skraćeni oblik relacije za izračunavanje toplotnog impulsa:

PRORAČUN POTREBNE STRUJE I SNAGE ISKLJUČENJA PREKIDAČA 13

Da bi odredili potrebnu struju i snagu prekidača 13 iskoristićemo šemu subtranzijentnog perioda za slučaj kvara na sabirnici F.Na osnovu predhodno uvedenih oznaka i sračunatih vrednosti za reaktanse i otpornosti, iz kojih smo računali vrednosti subtranzijentne struje kvara imamo podatak koliku će maksimalnu struju prekidač da isključuje. Kod prekidača razmatramo 2 tačke ispred i iza prekidača.

Ako se kvar desi u tački 1 struja kroz prekidač neće teći, te taj slučaj ne razmatramo.

U slučaju kvara u tački 2, struja iz mreže će proći kroz prekidač 13, usled toga on mora biti sposoban da tu struju isključi.

10


Faktor je usvojen na vrednost 1, jer se time obezbeđuje najveći stepen sigurnosti pri izboru prekidača.

ELEMENTI POSTROJENJA

UPROŠĆENA PRINCIPIJELNA ŠEMA POSTROJENJA F

11


IZBOR SABIRNICA

12

Elektroenergetska postrojenja Seminarski radIzbor preseka sabirnica se vrši na osnovu maksimalne trajno dozvoljene struje

opterećenja, a proverava na kratkovremena termička i mehaničlka naprezanja. Ako se radi o sabirnicama na otvorenom prostoru, tada se još vrši i provera na koronu.

Pod maksimalnom trajno dozvoljenom strujom u normalnom pogonu, merodavnom za izbor preseka sabirnica, podrazumevamo najveću struju koja u normalnom pogonu teče kroz najopterećeniji deo sabirnica. Prema najviše opterećenom delu definišu se sabirnice.

Opterećenje sabirnica po deonicama dato je na sledećoj slici:

Smaxr = 30 MVA

Ako se predpostavi da je temperatura ambijenta a=35C, a trajno dozvoljena temperatura sabirnica td=65C i usvoji rezerva da se sabirnice mogu zagrejati do d=65C, onda će termički koeficijent korekcije biti:

Sada je trajno dozvoljena struja:

Na osnovu trajno dozvoljene struje usvajamo neobojene bakarne sabirnice , preseka:S=120x10 mm2

Za ovaj presek trajno dozvoljena struja iznosi Itd=2000 A.

Pomoćnu sabirnicu biramo da bude istih dimenzija.Ovako odabran presek proveravamo na termičko naprezanje u normalnom režimu rada i

periodu kvara, ako je vrednost toplotnog impulsa A=185,26 kA2s

Koeficijent β za nase sabirnice od bakra je 7.4. Dok koeficijent očitavamo sa grafika I to za vrednost:

13

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad Gde je f, frekvencija (50 Hz), dok je r otpornost sabirnice za jednosmernu struju na dužini od 1 km ( r = 0,0148 )

Takođe odabran presek proveramo i na mehanička opterećenja odnosno naprezanje:

- Podužna sila iznosi:

- Otporni moment W računamo kao:

- Dok naprezanje dobijamo iz:

- Iz date nejednakosti izvlačimo dužinu:

Sada vršimo proračun za sopstvenu frekvenciju sabirnice:

- Gde su za naš slučaj vrednosti:

- Uslovi da ne dođe do pojave sopstvene učestanosti jesu da

- Iz datih uslova dobijamo da te za dužinu možemo usvojiti 0.7m.

IZBOR PREKIDAČA

14

Elektroenergetska postrojenja Seminarski radZa izbor prekidača, pored nazivnog napona i struje, merodavna je još i snaga (struja)

isključenja i dozvoljena struja u toku jedne sekunde.

- Struja kvara u tačkama 1 i 2 su:

- Snaga isključenja prekidača :

Sada možemo pristupiti izboru prekidača . Kriterijumi za izbor prekidača su:

Na osnovu proračunatih parametara biramo sledeći prekidač: Proizvođač: "Minel'' Beograd Vrsta prekidača: malouljni Nazivni napon: 10 kV Nazivna struja: 630 A Nazivna snaga isključenja: 500 MVA Dozvoljena struja u toku 1 s: 34 kA

IZBOR RASTAVLJAČA

Rastavljači služe da vidljivo odvoje deo rasklopnog postrojenja koji nije pod naponom, od dela koji je pod naponom. Njihov je, dakle, primarni zadatak da povećaju sigurnost osoblja koje treba da radi na delu rasklopnog postrojenja, pri čemu se naročito naglašava da položaj noževa rastavljača mora biti vidljiv.

Izbor rastavljača vrši se prema nazivnom naponu, maksimalnoj struji u normalnom pogonu, uz kontrolu na udarnu struju kratkog spoja (mehanička čvrstoća) i dozvoljene struje u toku jedne sekunde.

Na osnovu ranije izračunatih parametara biramo sledeći rastavljač: Proizvođač: "Minel'' Beograd Nazivni napon: 12(10) kV Nazivna struja: 630 A Dozvoljena udarna struja: 75 kA Dozvoljena struja u toku 1 s: 30 kA

IZBOR STRUJNIH MERNIH TRANSFORMATORA

Strujni merni transformatori služe za redukovanje velikih struja na vrednosti pogodne za priključivanje mernih instrumenata i uređaja zaštite. Biraju se po istom kriterijumu kao i prekidači.

15

Elektroenergetska postrojenja Seminarski radU1n=Unpostrojenja

I1n Imaxr

I1u iu

I1s

S (1, 2 ili 5)Sn

Snaga strujnog mernog transformatora treba da pokrije potrošnju mernih instrumenata, releja zaštite, gubitke na kontaktima i gubitke u vodovima.

Pri tome ćemo zanemariti gubitke na kontaktima jer predpostavljamo da su kontakti kvalitetno izvedeni.

Potrošnja instrumenta je data u tabeli.

A W VAr cos kWh SmVAL3 3 2 3 2 3 5 1 1 20L2 3 2 3 2 3 5 1 1 20L1 3 2 3 2 3 5 1 1 20

Podužna snaga gubitaka u vodovima za merenje, preseka s=2.5 mm2, za struju I=5 A iznosi:

Prosečna dužina kablova za instrumente je:lvm=30 m ( za 10kV )

Značli, snaga jezgra za merenje strujnog mernog transformatora je:

Potrošnja releja je data u tabeli.

J J Jz SzVAL1 3 8 12 23L2 3 8 12 23L3 3 8 12 23

Vodovi relejne zaštite se izvode provodnicuima preseka s=4mm2 I dužine lvz=30m. Podužna snaga gubitaka u vodovima za zaštitu I struju I=5A iznosi:

Značli, snaga jezgra za zaštitu strujnog mernog transformatora je:

- Na osnovu određenih parametara usvajamo snagu jezgra za zaštitu i merenje od 30MVA

Na osnovu proračunatih podataka izabran je sledeći strujni merni transformator: Proizvođač: "RADE KONČAR" – Zagreb Vrsta: potporni uljni sa dva jezgra Tip: ABK

16

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad Nazivni napon: 10 kV

Prenosni odnos:

Nazivna primarna struja ( 5 - 2000), ( 2x5 – 2x600 ) Dinamička struja 2.5* ( max 120 kA ) Termička struja ( 100 – 500 ) ( max 150 kA )

IZBOR NAPONSKIH MERNIH TRANSFORMATORA

Naponski merni transformatori služe da redukuju velike napone na vrednosti pogodne za priključivanje instrumenata i uređaja zaštite. Određeni su prenosnim odnosom, nazivnom snagom i klasom tačnosti.

Potrošnja instrumenata i releja data je u sledećoj tabeli.V W VAr cos kWh U> U< Z< SnVA

L3 5 3 5 3 5 5 3 3 7 7 1 46L2 5 3 5 3 5 5 3 3 7 7 1 46L1 5 3 5 3 5 5 3 3 7 7 1 46

Snaga naponskog mernog transformatora je:

- Kriterijum za izbor naponskih transformatora je:

U1ntrans=Un

Sntrans Sinstrumenata

Na osnovu proračunatih podataka izabran je sledeći naponski merni transformator: Fabrika mernih transformatora Zaječar

Prenosni odnos:

Nazivni napon: 10 kV Nominalna snaga: Sn=60 VA Klasa tačnosti: kl.t.=1

POTPUNA PRINCIPIJELNA ŠEMA POLJA V1

17


DISPOZICIJA KABLOVSKOG POLJA V1

18


ZAŠTITNO UZEMLJENJE POSTROJENJA

19

Elektroenergetska postrojenja Seminarski radPostrojenje obuhvata površinu od 120x45 (m). Specifična otpornost tla iznosi =66 Wm,

a struja koja se za vreme kvara odvodi kroz uzemljivač iznosi I=910 A i isključuje se za 0.1 s.Dozvoljeni napon dodira i napon koraka su:

Dozvoljeni napon dodira i napon koraka su:

Za predpostavljeni koeficijenat dodira kd=1.4, potrebna dužina trakastog uzemljivača iznosi:

Obim postrojenja iznosi:

P=2·(120+45)=330 m

45m

10m

9m

120 m

Sada ćemo izvršiti proveru konfiguracije:

Ovde je:

gde su a1 i a2 dimenzije okca

Za širinu okaca uzemljivača stavljamo: a1=10 m, a2=9 m

Moraju biti ispunjeni sledeći uslovi:

, S – površina koju zahvata uzemljivačSada je:

pa su oba uslova ispunjena i kd se može izračunati.

20

Elektroenergetska postrojenja Seminarski radStvarna dužina uzemljivača je:

Usvojićemo sledeći oblik uzemljivača:Usvaja se traka dužine L=1305 m, FeZn 25x4 mm i dubine ukopavanja H=0.8 m.

Sada je stvarni potencijal dodira sledeći:

Usvajamo vrednost koeficijenta koraka kk=0.15. Stvarni potencijal koraka je:

Procena otpora uzemljivača:

Prva Loranova formula

Ovde je ekvivalentni poluprečnik kruga površine jednake površini postrojenja:

Druga Loranova formula

21

seminarski rad iz elektroenergetskih postrojenja

Documents