POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

PROJEKT URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH

Stacja energetyczna zasilająca zakład

przemysłowy.

Wykonał:

ARTUR MARKOWSKI

gr. ED 6.5

Lublin 1995 / 1996

Spis treści

1.Dane projektu ..............................................................................................................3

2.Ustalenie mo*liwych warunk*w zasilania.................................................................3

3.Dob*r transformator*w...............................................................................................3

4. Obliczenia zwarciowe ................................................................................................4

5.Dobór szyn zbiorczych ................................................................................................7

6.Dobór izolatorów.........................................................................................................9

7.Dobór aparatury łączeniowej ...................................................................................10

8.Dobór przekładników prądowych ............................................................................12

9.Dobór przekładników napięciowych .......................................................................14

10.Dobór odgromników................................................................................................14

11.Dobór kabli do stacji oddziałowych.......................................................................15

12.Wnioski.....................................................................................................................16

13.Schemat rozdzielni...................................................................................................17

1. Dane projektu.

Moc pobierana przez zakład P = 15MW

cosϕ = 0.90

Napięcie zasilające U = 110kV, linia rezerwowa 15kV.

Napięcie rozdzielni zakładowej U_RN = 6.3kV.

Długość linii zasilającej 110kV wynosi l₁ = 80km

Długość linii rezerwowej 15kV wynosi l₂ = 30km.

2. Ustalenie możliwych warunków zasilania.

a) praca normalna

Zakład jest zasilany z systemu energetycznego za pośrednictwem linii zasilającej 110kV w całości pokrywającej zapotrzebowanie na moc odbiorów.

b) praca awaryjna

W przypadku awarii transformatora lub linii zasilającej 110kV następuje przejście na zasilanie rezerwowe z linii 15kV. W tym przypadku moc dostarczana jest do odbiorników o szczególnym znaczeniu dla ciągłości produkcji zakładu. Zasilane są stacje oddziałowe SO3, SO4 o łącznych mocach 7MW.

3. Dobór transformatorów.

3.1 Dobór transformatora do linii zasilającej 110kV

Maksymalna moc pozorna pobierana przez zakład wynosi:

Dobieram transformator T₁ o danych:

- typ TONRz 2000/110

- napięcie pierwotne U_n1 = 110kV

- napięcie wtórne U_n2 = 6.6kV

- moc znamionowa S_n = 20MVA

- procentowe napięcie zwarcia u_z% = 11%

- układ połączeń Yd11

3.2 Dobór transformatora do linii rezerwowej 15kV

Ponieważ linia rezerwowa zasila tylko część odbiorów, więc moc pozorna pobierana z sieci wynosi:

Dobieram transformator T₂ o danych:

- typ TAOa 8000/15

- napięcie pierwotne U_n1 = 15.75kV

- napięcie wtórne U_n2 = 6.3kV

- moc znamionowa S_n = 8MVA

- procentowe napięcie zwarcia u_z% = 7%

- układ połączeń Yd11

4. Obliczenia zwarciowe.

4.1 Obliczenia parametrów schematu zastępczego.

Reaktancje linii:

-reaktancje jednostkowe linii

X₀ = 0.4Ω/km

-reaktancja linii 110kV

-reaktancja linii 15kV

Reaktancje zastępcze transformatorów:

reaktancja zastępcza transformatora T₁:

reaktancja zastępcza transformatora T₂:

4.2 Zwarcie w inni 110kV przed transformatorem T₁.

- reaktancja zastępcza układu zwarciowego

X_z = X_L1¹¹⁰ = 32Ω

- początkowy prąd zwarcia

- prąd udarowy

- prąd zast*pczy sekundowy

k_c = odczyt z wykresu k_c = f (I_p/I_n) dla t_z = 1s

- prąd 1-sekundowy

- pr*d 3-sekundowy

- prąd roboczy w miejscu zwarcia

4.3 Zwarcie w lini 15kV przed transformatorem T₂.

Reaktancja zastępcza obwodu zwarciowego:

X_z = X_L2¹⁵ = 12Ω

Początkowy prąd zwarcia:

- prąd udarowy:

- prąd zast*pczy sekundowy:

- prąd 1-sekundowy

- pr*d 3-sekundowy:

- prąd roboczy w miejscu zwarcia

4.4 Zwarcie na szynach rozdzielni 6.3kV.

a) przy zasilaniu z sieci 110kV

- wartości reaktancji X_L1 i X_T1 przeliczone na napięcie 6.3kV:

- reaktancja zastępcza obwodu zwarciowego:

X_z = X_L1^6.3 + X_T1^6.3 = 0.105Ω + 0.139Ω = 0.244Ω

- początkowy prąd zwarcia:

- prąd udarowy:

- prąd zast*pczy sekundowy:

- prąd 1-sekundowy:

- pr*d 3-sekundowy:

- prąd roboczy w miejscu zwarcia:

b) przy zasilaniu z sieci 15kV

- wartości reaktancji X_T2 i X_L2 przeliczone na napięcie 6.3kV:

- reaktancja zastępcza obwodu zwarciowego:

X_z = X_L2^6.3 + X_T2^6.3 = 2.116Ω + 0.347Ω = 2.463Ω

- początkowy prąd zwarcia:

- prąd udarowy:

- pr*d zast*pczy sekundowy:

- prąd 1-sekundowy:

- prąd 3-sekundowy:

- prąd roboczy w miejscu zwarcia;

4.5 Zestawienie pr*d*w zwarciowych.

Miejsce zwarcia	Ip	iu	Itz	It1	It3
	[kA]	[kA]	[kA]	[kA]	[kA]
linia 110kV	2.18	5.57	2.23	2.73	1.57
linia 15kV	0.79	2.02	0.81	0.99	0.57
szyny 6.3kV (przy zasilaniu z linii 15kV)	1.62	4.13	1.66	2.03	1.17
szyny 6.3kV (przy zasilaniu z lini 110kV)	16.39	41.74	16.72	20.48	11.82

5. Dobór szyn zbiorczych w rozdzielni zakładowej 6.3kV.

Z uwagi na gorsze warunki zwarcia dobór szyn przeprowadzamy w oparciu o punkt 4.4a (zwarcie na szynach rozdzielni 6.3kV przy zasilaniu z sieci 110kV)

I_p = 16.39kA

i_u = 41.74kA

I_1S = 20.48kA

I_3S = 11.83kA

I_r =1.83 kA

5.1 Dobór szyn do sekcji 1.

a) dobór ze względu na obciążalność długotrwałą

Wstępnie dobieram szynę aluminiową, łączoną przez spawanie, malowaną AP-80x10 pojedynczą, ułożoną pionowo o obciążalności długotrwałej I_dd = 1950A, przekroju

S =800mm².

I_dd = 1950A > I_r = 1830A warunek spe*niony

I_r - prąd roboczy w miejscu zwarcia jak w punkcie 4.4a

b) dobór ze względu na wytrzymałość zwarciową cieplną

, S_min - min przekrój szyny

S_min = 195.1mm² < S_sz = 800mm²

c) dobór ze względu na wytrzymałość dynamiczną

odległość między podporami l = 120cm

odległość między szynami a = 50cm

Wskaźnik wytrzymałości na zginanie:

Moment gnący:

Wytrzymałość na zginanie:

σ = 543.83kG/cm² < σ_dop = 700kG/cm²

σ_dop - dopuszczalna wytrzymałość na zginanie dla szyn aluminiowych.

d) dobór ze względu na częstotliwość drgań własnych

częstotliwość drgań własnych:

<1.7- warunek spełniony

Ostatecznie do sekcji 1 dobieram szynę AP - 80 x 10.

5.2 Dobór szyn do sekcji 2.

Warunki zwarciowe jak w punkcie poprzednim.

Prąd roboczy szyn sekcji 2 I_r = 1.83kA

a) dobór ze względu na obciążalność długotrwałą

Wstępnie dobieram szynę aluminiową, łączoną przez spawanie, malowaną AP-80x10 pojedynczą, ułożoną pionowo o obciążalności długotrwałej I_dd = 1950A.

I_dd = 1950A > I_r = 1830A warunek spe*niony

b) dobór ze względu na wytrzymałość zwarciową cieplną

S_min = 195.1mm² < S_sz = 800mm² , S_min - taki jak w punkcie 5.1b

c) dobór ze względu na wytrzymałość dynamiczną

M = 723.3kGcm - moment gnący taki sam jak w punkcie 5.1a

Wskaźnik wytrzymałości na zginanie:

Wytrzymałość na zginanie:

σ = 543.83kG/cm² < σ_dop = 700kG/cm²

σ_dop - dopuszczalna wytrzymałość na zginanie dla szyn aluminiowych.

d) dobór ze względu na częstotliwość drgań własnych

<1.7- warunek spełniony

Ostatecznie do sekcji 2 dobieram szynę AP - 80 x10 ułożoną pionowo spełniającą powyższe warunki.

6. Dobór izolatorów.

6.1 Dobór izolatorów stacyjnych wsporczych.

Warunki doboru:

Siła działająca na izolator podczas zwarcia musi spełniać warunek

F < F_dop F_dop = 0.6F_τ

F_τ - siła łamiąca

Siłę działającą na izolator sprowadzoną do poziomu główki kołpaka izolatora obliczamy:

h₂ = h₁ + h/2

h₁ - wysokość izolatora

h - wysokość szyny h = 40mm w/g punktu 5.1.

Dobieram wstępnie izolator typ SWOE 10c o następujących danych:

napięcie znamionowe U_iz = 10kV > U_sieci = 6.3kV

wysokość izolatora h₁ = 160mm

grupa wytrzymałości O o dopuszczalnej sile zginającej F_dop = 0.6 F_τ = 1200N

F = 904.1N < F_dop = 1200N - warunek spełniony

Ostatecznie dobrałem izolatory stacyjne typ SWOE 10 do szyn sekcji 1 oraz sekcji 2.

6.2 Dobór izolatorów przepustowych.

Dobór przeprowadzamy w oparciu o warunki zwarciowe z punktu 4.4a

I_p = 16.39kA

i_u = 41.74kA

I_t1 =20.48k A

I_t3 =11.83kA

I_r = 1.83kA

Wstępnie dobieram izolator przepustowy typ SPSBK - 10/2000 o danych:

napięcie znamionowe izolatora U_iz = 10kV > U_sieci = 6.3kV

prąd znamionowy I_in = 2kA > I_r = 1.83kA

wymiary h = 365mm, h₁ = 155mm, h₂ = 145mm

wytrzymałość zwarciowa 1-sekundowa I_i1s = 55kA > I_1s = 20.48kA dopuszczalna siła gnąca F_dop = 8000N

F_f = 940.1N < F_dop = 2250N

F_f - siła gnąca między szynami jak w punkcie 5.1c

Ostatecznie dobrałem izolator przepustowy typ SPSBK -10/2000 do szyn sekcji 1 oraz sekcji 2.

7. Dobór aparatury łączeniowej.

7.1 Dobór wyłączników.

Przy doborze wyłączników należy określić następujące jego parametry:

- typ i rodzaj wykonania

- napięcie znamionowe izolacji U_ni > U_s

- prąd znamionowy ciągły I_n > I_r

- prąd znamionowy wyłączalny I_nws > I_ws

- prąd znamionowy załączalny i_nzał > i_u

- prąd znamionowy 1-sekundowy lub 3-sekundowy I_1sn > I_1s lub I_3sn > I_3s

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz > i_u

- prąd wyłączalny niesymetryczny I_nwns > I_wns

prąd powyższy uwzględnia się, gdy czas zwarcia t_z < 0.1s

7.1.1 Dobór wyłącznika W₁.

Dobór przeprowadzamy w oparciu o warunki zwarcia pkt. 4.2

Dobieram wyłącznik o następujących danych:

- typ WMS - V

- napięcie znamionowe izolacji U_ni = 123kV > U_s = 110kV

- prąd znamionowy ciągły I_n = 1000A > I_r =104.97A

- prąd znamionowy wyłączalny I_nws = 16.5kA > I_ws =2.18kA

- prąd znamionowy załączalny i_nzał = 47kA > i_u = 5.56kA

- prąd znamionowy 3-sekundowy I_t3n = 18.4kA > I_t3 = 1.5kA

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz = 47kA > i_u = 5.56kA

- napęd silnikowy

7.1.2 Dobór wyłącznika W₂.

Dobór przeprowadzamy w oparciu o warunki zwarcia pkt. 4.3

Dobieram wyłącznik o następujących danych:

- typ SCI - 24/12.5/800

- napięcie znamionowe izolacji U_ni = 24kV > U_s = 15kV

- prąd znamionowy ciągły I_n = 800A > I_r = 307.92A

- prąd znamionowy wyłączalny I_nws = 14kA > I_ws =793.85A

- prąd znamionowy załączalny i_nzał = 35kA > i_u = 2.02kA

- prąd znamionowy 3-sekundowy I_t3n = 14kA > I_t3 = 572.56A

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz = 35kA > i_u = 2.02kA

- najwyższe napięcie toru roboczego U_r = 17.5kV > U_s = 15kV

- napęd silnikowy

7.1.3 Dobór wyłączników W₃, W₄, W₅, W₆,W₇,W_8,W₉.

Dobór przeprowadzamy w oparciu o warunki zwarcia pkt. 4.4a

Prądy robocze w miejscu zainstalowania poszczególnych wyłączników

I_r3 = 549.86A, I_r4 = 482.53A, I_r5 =386.02A, I_r6 = 289.52A

Dobieram wyłącznik o następujących o danych:

- typ WPW 10/20/7.5

- napięcie znamionowe izolacji U_ni = 10kV > U_s = 6.3kV

- prąd znamionowy ciągły I_n = 2kA > I_r = 1.83kA

powyższy warunek jest spełniony także dla innych wyłączników.

- prąd znamionowy wyłączalny I_nws = 45.6kA > I_ws = 16.39kA

- prąd znamionowy załączalny i_nzał = 120kA > i_u = 41.74kA

- prąd znamionowy 3-sekundowy I_t3n = 40kA > I_t3 = 11.83kA

- napęd silnikowy

7.2 Dobór odłączników z uziemnikami.

Przy doborze odłączników z uziemnikami należy określić następujące jego parametry:

- typ i rodzaj wykonania

- napięcie znamionowe izolacji U_ni > U_s

- najwyższe dopuszczalne napięcie robocze U_r > U_s

- prąd znamionowy ciągły I_n > I_r

- prąd znamionowy 1-sekundowy lub 3-sekundowy I_1sn > I_1s lub I_3sn > I_3s

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz > i_u

- rodzaj napędu

7.2.1 Dobór odłącznik*w na 110kV.

Dobór przeprowadzamy w oparciu o warunki zwarcia pkt. 4.2

Dobieram odłącznik wraz z uziemnikiem o następujących danych:

- typ ON III 110W/62-1

- napięcie znamionowe izolacji U_ni = 123kV > U_s = 110kV

- prąd znamionowy ciągły I_n = 630A > I_r = 104.97A

- prąd znamionowy 3-sekundowy I_t3n = 20kA > I_t3 = 1.57kA

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz = 50kA > i_u = 5.57kA

- napęd ręczny z uziemnikiem

uziemnik o obciążalności

- prąd znamionowy 3-sekundowy I_t3n = 20kA > I_t3 = 1.57kA

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz = 40kA > i_u = 5.57kA

- napęd silnikowo-sprężynowy

7.2.2 Dobór odłącznik*w na 15kV

Dobór przeprowadzamy w oparciu o warunki zwarcia pkt. 4.3

Dobieram odłącznik wraz z uziemnikiem o następujących danych:

- typ ON III - 20/4-1

- napięcie znamionowe izolacji U_ni = 20kV > U_s = 15kV

- prąd znamionowy ciągły I_n = 400A > I_r = 307.9A

- prąd znamionowy 3-sekundowy I_t3n = 16kA > I_t3 =572.56A

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz = 40kA > i_u = 2.02kA

- napęd ręczny z uziemnikiem

uziemnik o obciążalności

- prąd znamionowy 3-sekundowy I_t3n = 16kA > I_t3 = 572.56A

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz = 40kA > i_u = 2.02kA

- napęd ręczny

7.2.3 Dobór odłączników na 6.3kV _,

Dobór przeprowadzamy w oparciu o warunki zwarcia pkt. 4.4a

Prąd roboczy w miejscu zainstalowania odłączników I_r = 1832.81A.

Dobieram odłączniki

- typ OKW3B -10/20

- napięcie znamionowe izolacji U_ni = 10kV > U_s = 6.3kV

- prąd znamionowy ciągły I_n = 2000A > I_r = 1832.8A

- prąd znamionowy 3-sekundowy I_t3n = 40kA > I_t3s = 11.826kA

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz = 100kA > i_u = 41.74kA

- nap*d typ NP10

7.2.5 Dobór odłączników sekcji oddzia*owych.

Dobór przeprowadzamy w oparciu o warunki zwarcia pkt. 4.4a

Największy prąd roboczy w miejscu zainstalowania odłącznika I_r = 733.14A.

Dobieram odłącznik o nast*puj*cych danych:

- typ OW III -10/12 UG,UD

- napięcie znamionowe izolacji U_ni = 10kV > U_s = 6.3kV

- prąd znamionowy ciągły I_n = 1250A > I_r = 733.14A

- prąd znamionowy 3-sekundowy I_t3n = 40kA > I_t3 = 1.17kA

- prąd znamionowy szczytowy i_szcz = 50kA > i_u = 41.74kA

- napęd NRW05

8. Dobór przekładników prądowych.

8.1 Dobór przekładnika przed transformatorem T₁.

Dobieram przekładnik na podstawie warunków zwarcia pkt. 4.4a o następujących danych:

I_n =104.97A

- typ J 110-3

- napi*cie znamionowe 110kV

- napi*cie probiecze 262kV

- przek*adnia 100-200/5/5/5

- wytrzyma*o** zwarciowa:

cieplna 80I_n =8397.6A > I_p =2182.93A

dynamiczna 140 I_n =14.695kA > I_p =2182.93A

8.2 Dobór przekładnika prądowego przed transformatorem T₂.

Dobieram przekładnik na podstawie warunków zwarcia pkt. 4.4b o następujących danych:

- typ JPK 20c

- napi*cie znamionowe izolacji 20kV

- napi*cie probiercze 64kV

- przek*adnia 150-200-300-400-500-600-750/5 A/A

- wytrzyma*o** zwarciowa:

cieplna 88kA > I_p=793.8A

dynamiczna znaczna

8.3 Dobór przekładnika prądowego za transformatorem T1

- typ JS10a

- napi*cie znamionowe izolacji 10kV

- napi*cie probiercze 42kV

- przek*adnia 2000/5 A/A

- wytrzyma*o** zwarciowa:

zale*y od szyny pierwotnej

8.4. Dob*r przek*adnika pr*dowego za transformatorem T₂.

- typ JP10a

- napi*cie znamionowe izolacji 10kV

- napi*cie probiercze 42kV

- przek*adnia 1000/5 A/A

- wytrzyma*o** zwarciowa:

cieplna 170kA > I_p=1624.45A

dynamiczna bardzo znaczna

8.5 Dobór przekładników prądowych do odpływów do stacji oddziałowych SO1, SO2, SO3, SO4.

a)dobieram przekładnik SO1 o następujących danych:

- typ JPK 10c

- napi*cie znamionowe izolacji 10kV

- napi*cie probiercze 42kV

- przek*adnia 600/5 A/A

- wytrzyma*o** zwarciowa:

cieplna 88kA > I_p=16.39kA

dynamiczna bardzo znaczna

b)dobieram przek*adnik SO2 o nast*puj*cych danych:

- typ JPK 10c

- napi*cie znamionowe izolacji 10kV

- napi*cie probiercze 42kV

- przek*adnia 500/5 A/A

- wytrzyma*o** zwarciowa:

cieplna 88kA > I_p=793.8A

dynamiczna bardzo znaczna

c)dobieram przek*adnik SO3 o nast*puj*ch danych:

- typ JPK 10c

- napi*cie znamionowe izolacji 10kV

- napi*cie probiercze 42kV

- przek*adnia 400/5 A/A

- wytrzyma*o** zwarciowa:

cieplna 88kA > I_p=16.39kA

dynamiczna bardzo znaczna

d)dobieram przek*adnik SO4 o nast*puj*cych danych:

- typ JPK 10c

- napi*cie znamionowe izolacji 10kV

- napi*cie probiercze 42kV

- przek*adnia 300/5 A/A

- wytrzyma*o** zwarciowa:

cieplna 88kA > I_p=16.39kA

dynamiczna bardzo znaczna

9. Dobór przekładników napięciowych.

Przy doborze przekładników napięciowych należy określić następujące parametry:

- typ przekładnika

- napi*cie znamionowe izplacji

- napi*cie probiercze

- przek*adnie

- uk*ad pracy

9.1 Dobór przekładnika napięciowego po stronie 110kV.

Dobieram przekładnik napięciowy o danych:

- typ U110a

- napi*cie znamionowe izolacji 110kV

- napi*cie probiercze 230kV

- przek*adnia V/V

- uk*ad pracy gwiazdowy

9.2. Dob*r przek*adnika napi*ciowego po stronie 15kv.

Dobieram przekładnik napięciowy o danych:

- typ Us 15

- napi*cie znamionowe izolacji 15kV

- napi*cie probiercze 53kV

- przek*adnia V/V

- uk*ad pracy gwiazdowy

9.3 Dobór bezpieczników do przekładników napięciowych.

Warunek doboru wkładki:

1.385A < I_nb < 9.23A

Dobieram wkładkę bezpiecznikową Bi - Wts 4 oraz gniazdo uniwersalne Bi - Gu 25.

10. Dobór odgromników zaworowych.

10.1 Dobór odgromnika do linii 110kV.

Dobieram odgromnik GZSa 97 o następujących danych:

- najwyższe napięcie robocze odgromnika U_r = 97kV

- wartość skuteczna napięcia zapłonu:

U_min = 175kV

U_max = 210kV

- znamionowy prąd wyładowczy I_nw = 10kA

10.2 Dobór odgromnika do linii 15kV.

Dobieram odgromnik GZSa 18 o następujących danych:

- najwyższe napięcie robocze odgromnika U_r = 18kV

- wartość skuteczna napięcia zapłonu:

U_min = 32.5kV

U_max = 39kV

- znamionowy prąd wyładowczy I_nw = 10kA

11. Dobór kabli do stacji oddziałowych.

Kryteria doboru:

a) obciążalność prądem roboczym I_r < I_dd

b) dopuszczalny spadek napięcia

l - długość kabla

γ = 34m/Ω*mm² - konduktywność dla aluminium

ΔU_% = 3% - dopuszczalny spadek napięcia

P - moc czynna przenoszona przez przewód

c) oddziaływanie cieplne prądu zwarciowego

J_c = 87 A* s^0.5/ mm² - obciążalność zwarciowa jednosekundowa w przeliczeniu na 1mm².

Dobór kabli przeprowadzamy w oparciu o warunki zwarcia pkt. 4.4a.

11.1 Dobór kabla do stacji oddziałowych SO1, SO2, SO3,SO4

a) oddziaływanie cieplne prądu zwarciowego:

I_t1 = 20.48kA

j_dop = 87 A* s^0.5/ mm²

Dobieram kabel 3YHdtAKX , S_k=625mm² , I_dd=630A.

b) obciążalność prądem roboczym:

I_r = 549.86A < I_dd = 630A

c) dopuszczalny spadek napięcia:

Wyszukiwarka