Projekat 110kv Elektroenergetska Postorojenja

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad

UNIVERZITET U NIŠU

ELEKTRONSKI FAKULTET

OBRAZOVNI PROFIL: Elektroenergetika

SEMINARSKI RAD

IZ

ELEKTROENERGETSKIH POSTROJENJA


1. Zadatak:

Na slici 1. je jednopolnom šemom prikazan elektroenergetski sistem.

Prekidači: od 1 do 13 su zatvoreni.

Slika 1. Jednopolna šema posmatranog dela elektroenergetskog sistema


Podaci o elementima mreže:

G1: Un= 10 kV G2: Un = 10 kV T1: m = 110/10 kV

Sn= 2x60 MVA Sn= 2x40 MVA Sn = 2x63 MVA

x’’= 0.2 x’’= 0.21 x = 0.12

x’ = 0.26 x’ = 0.24

Ta = 0.3 s Ta = 0.33 s

T2: m = 110/10 kV T3: m = 400/110 kV T4: m = 220/110 kV

Sn = 2x45 MVA Sn = 300 MVA Sn = 2x150 MVA

x = 0.13 x = 0.14 x = 0.12

Mreža 220 kV: UF = 220 kV Mreža 400 kV: UD = 400 kV

''

KS = 4600 MVA ''

KS = 6500 MVA

'

KS = 4000 MVA '

KS = 5800 MVA

ku = 1.69 ku = 1.7

I. Izračunati:

a) udarnu struju i toplotni impuls struje kvara pri tropolnom kratkom spoju

na sabirnicama E (ili na elementima koji se odabiraju);

b) potrebnu struju i snagu isključenja prekidača 11. Kvarovi na strani 110kV

se isključuju za 0.1s.

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.

E 110kV

90 120 120 90

60 150 150 100

V2 TR1 TR2 V3

Slika 2.


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 dalekovodno

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 100 x 80 (m). Specifična otpornost tla iznosi

96m, a struja koja se za vreme kvara odvodi kroz uzemljivač iznosi I=790A i

isključuje se za 0.5s.

III. Predložiti skicu zaštitnog uzemljenja postrojenja.


PRORAČUN PARAMETARA SISTEMA

Dimenzionisanje elektroenergetskih aparata vrši se na osnovu režima kratkog spoja,

koji je okarakterisan udarnom strujom i toplotnim impulsom.

Da bi se odredila udarna struja i toplotni impuls struje kvara pri tropolnom kratkom

spoju na sabirnicama E, dati EES se predstavlja ekvivalentnom šemom na slici 3.

Posmatraćemo paralelno subtranzijentni i tranzijentni režim. Reaktanse koje su date u

zagradama važe za tranzijentni režim.

Svi parametri se svode na naponski nivo na mestu kvara, u ovom slučaju to je 110kV.

Reaktanse:

- Generatori:

167.20

10

110

602

102.0

222

1

2"

1

"

1 T

n

nGG m

S

UxX

7625.31

10

110

402

1021.0

222

2

2"

2

"

2 T

n

nGG m

S

UxX

2167.26

10

110

602

1026.0

222

1

2'

1

'

1 T

n

nGG m

S

UxX

3.36

10

110

402

1024.0

222

2

2'

2

'

2 T

n

nGG m

S

UxX

- Transformatori:

52381.11632

11012.0

22

11

n

nTT

S

UxX

478.17452

11013.0

22

22

n

nTT

S

UxX

6467.5300

11014.0

22

33

n

nTT

S

UxX

84.41502

11012.0

22

44

n

nTT

S

UxX

- Vodovi:

2.154.03811 VVV xlX

2.134.03322 VVV xlX

4.124.03133 VVV xlX

8.64.01744 VVV xlX


- Mreža 400 kV:

86154.1

400

110

6500

400122

2

3

"

2"

Tk

DMD

mS

UX

0862.2

400

110

5800

400122

2

3

'

2'

Tk

DMD

mS

UX

- Mreža 220 kV:

6304.2

220

110

4600

220122

2

4

"

2"

Tk

FMF

mS

UX

025.3

220

110

4000

220122

2

4

'

2'

Tk

FMF

mS

UX

Slika 3.

Ako trougao koji obrazuju impedanse voda transformišemo u zvezdu, kako za

tranzijentni tako i za subtranzijentni režim, onda dobijamo sledeću ekvivalentnu šemu

(slika 4).


Slika 4.

Daljom transformacijom se dobija:

Slika 5. Slika 6.


Kako je:

9176.4

321

21

VVV

VVVA

XXX

XXX

6196.4

321

31

VVV

VVVB

XXX

XXX

01176.4

321

32

VVV

VVVE

XXX

XXX

Reaktanse za subtranzijentni režim:

6908.3111 TGA XXX

621146.6

))((

4223

4223

VTGMDT

VTGMDT

BXXXXX

XXXXXX

4704.74 MFTE XXX

6.8

XXXX

)XX)(XX(X A

BVBAVA

BVBVAI

69147.4

XXX

X)XX(X IVE

ekv

EIVE

E

Reaktanse za tranzijentni režim:

7405.371

'

1 TGA XXX

8575.6

))((

4223

4223

VTGMDT

VTGMDT

BXXXXX

XXXXXX

865.74 MFTE XXX

04386.9

XXXX

)XX)(XX(X A

BVBAVA

BVBVA

I

9082.4

XXX

X)XX(X IVE'

ekv

EIVE

E

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.


Slika 7.

-Aktivne otpornosti generatora:

214087.03.0502

167.20"

11

a

GG

T

XR

30653.033.0502

7625.31"

22

a

GG

T

XR

- Aktivne otpornosti transformatora:

152381.11.0 11 TT XR

7478.11.0 22 TT XR

56467.01.0 33 TT XR

484.01.0 44 TT XR

-Aktivne otpornosti vodova:

8.3381.011 lrR vV

3.3331.022 lrR vV

1.3311.033 lrR vV

7.1171.044 lrR vV


- Aktivna otpornost mreže 400 kV:

Za određivanje otpornosti mreže potrebno je naći vremensku konstantu prigušenja

jednosmerne komponente struje kvara:

s

k

T

ud

MDa 028037.0

17.1

1ln

01.0

1

1ln

01.0

21145.0028037.0502

86154.1"

MDa

MDMD

T

XR

- Aktivna otpornost mreže 220 kV:

310837.002695.0502

6304.2"

MFa

MFMF

T

XR

s

k

T

ud

MFa 02695.0

169.1

1ln

01.0

1

1ln

01.0

Na osnovu izračunatih aktivnih otpornosti formira se ekvivalentna šema kao na slici 8.

Slika 8.


Daljom transformacijom se dobija:

Slika 9. Slika 10.

2294.1

321

21

VVV

VVVA

RRR

RRR

155.1

321

31

VVV

VVVB

RRR

RRR

00294.1

321

32

VVV

VVVE

RRR

RRR

Daljim sređivanjem i izračunavanjem dobija se sledeće:

366468.111 TGA RRR

64316.0

))((

4223

4223

VTGMDT

VTGMDT

BRRRRR

RRRRRR

794837.0656155.0331.14 MFTE RRR

0623023.1

RRRR

)RR)(RR(R A

BVBAVA

BVBVA

I

57395.0

RRR

R)RR(R IVE

ekv

EIVE

E


PRORAČUN UDARNE STRUJE I TOPLOTNOG IMPULSA PRI

TROPOLNOM KRATKOM SPOJU NA SABIRNICAMA E

Pošto je izračunato ekvekvekv RXX ,, '" na mestu kvara (sabirnice E), ekvivalentna

vremenska konstanta će biti:

sR

XT

ekv

ekvekva 026032.0

"

Na osnovu ovoga, udarni koeficijent je:

681.11

01.0

ekvaT

ud ek

Kako je:

kAX

U

X

EI

ekv

n

ekv

89.143

1.1""

""

kAX

U

X

EI

ekv

n

ekv

2332.143

1.1''

''

Udarna struja na sabirnicama E će biti:

kAIkI udud 4.352 "

Toplotni impuls se dobija iz sledeće relacije:

i

T

t

elva tIeTIA ekva

i

2'

2

2" 1

Pošto je na naponskom nivou 110kV vreme isključenja kvara ti=0.1s, onda je:

3683.7026032.0

1.022

ekva

i

T

t

pa možemo primeniti skraćeni oblik relacije za izračunavanje toplotnog impulsa:

skAtITIA iekva

22'2" 03055.26


PRORAČUN POTREBNE STRUJE I SNAGE ISKLJUČENJA PREKIDAČA

11

Da bi odredili potrebnu struju i snagu prekidača 11 iskoristićemo šemu

subtranzijentnog perioda za slučaj kvara na sabirnici E. Na osnovu prethodno uvedenih

oznaka i sračunatih vrednosti za reaktanse pojedinih grana možemo odrediti levu i desnu

komponentu struje kvara.

Slika 11.

Transformišemo trougao u zvezdu kako je prikazano na slici 12:

Slika 12.


"

''

3

1.1

ekv

nk

X

UI

6084.36''''

VAAL XXX

24075.11''''

VBBD XXX

612.12

''''

''''''

1 VE

DL

DLE X

XX

XXX

6915.4

''

1

''

''

1

''''

EE

EEekv

XX

XXX

kAIXX

XI k

EE

EE 539.5''

"

1

"

""

1

kAX

UI

ekv

nk 89.14

3

1.1"

''

Leva komponenta struje kvara: kAIXX

XI E

LD

DL 3012.1"

1""

""

Desna komponenta struje kvara: kAIII LED 2378.4''''

1

"

kAIII EKE 3516.9''

1

''"

2

0"

33

"

22

"

11 VVVVVV IXIXIX

0"

1

"

3

"

1

"

2

"

11 VDVVLVVV IIXIIXIX

Nakon sređivanja poslednje jednačine dobijamo:

kAIV 867.0"

1

kAIII VLV 1682.2"

1

""

2

kAIII VDV 3708.3"

1

""

3

Da bi odredili kritično mesto kvara prekidača 11 razmatraćemo kvarove u

tačkama 1 i 2 označenim na slici 11.

kAII VP 3708.3''

3

''

1

kAIII EVP 52.11"

2

"

2

''

2

Potrebna struja isključenja se računa u odnosu na kvar u tački 2 jer je on kritičniji,

pa je potrebna struja i snaga isključenja:

kAII Pi 52.1152.111''

2

MVAIUS ini 2194.85552.1111033

Faktor je usvojen na vrednost 1, jer se time obezbeđuje najveći stepen

sigurnosti pri izboru prekidača.


UPROŠĆENA PRINCIPIJELNA ŠEMA POSTROJENJA E


IZBOR SABIRNICA

Izbor preseka sabirnica se vrši na osnovu maksimalne trajno dozvoljene struje

opterećenja, a proverava na kratkovremena termička i mehanička 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. Sabirnice se biraju prema

najopterećenijoj deonici.

Opterećenje sabirnica po deonicama dato je na slici 13:

60 210 90

E 110kV

90 120 120 90

90 210 100

60 150 150 100

V2 T1 T2 V3

Slika 13.

Smaxr=210 MVA

AU

SI

n

rr 1102

101103

10210

3 3

6

maxmax

Ako se pretpostavi da je temperatura ambijenta a=40C, a trajno dozvoljena

temperatura sabirnica td=80C i usvoji rezerva da se sabirnice mogu zagrejati do

d=70C, onda će termički koeficijent korekcije biti:

865.04080

4070

atd

adtk

Pri izboru sabirnica mora da bude ispunjen uslov: Imaxr ≤ kt Itd. Na osnovu trajno

dozvoljene struje usvajam duplo Al-Če uže naznačenog preseka 340/110mm2 i spoljnjeg

prečnika d=28.1mm.

S=2x340/110mm2

Za ovaj presek trajno dozvoljena struja iznosi Itd=2x680=1360A.

Ovaj uslov je ispunjen jer je 1102A<1176.4A.

Odabrani presek smo proverili na termičko naprezanje u normalnom režimu rada,

a sada i u periodu kvara pri čemu treba da bude ispunjen sledeći uslov:

AkS s min

Sačinilac skin-efekta za užaste sabirnice je ks=1, a temperaturni koeficijent otpornosti za

Al je =12.


2

min 22.61 26.03055112 mmS

I ovaj uslov je ispunjen jer je 22 22.61680 mmmm .

Da bi se izbegla opšta korona potrebno je da bude zadovoljen uslov:

de(mm) ≥ dmin ≈ mmkVU n 22.12

9

)(

de=2re

re= rR2

R=100mm, r = mmd

05.142 , re=53.01mm, de=106.02mm.

Pomenuto je ispunjeno jer je de=106.02mm > 12.22mm.

IZBOR PREKIDAČA ZA DALEKOVODNO POLJE V2 (PREKIDAČ 10)

Za izbor prekidača, pored naznačenog napona i struje, merodavna je još i snaga

(struja) isključenja i dozvoljena struja u toku jedne sekunde.

Koristeći postupak kao i za prekidač

11 dobijaju se struje kvara u tačkama 1

i 2:

kAIII Evp 7224.12''

2

''

3

''

2

kAII vp 1682.2''

2

''

1

kAIII Evp 18424.12'

2

'

3

'

2

Najveća struja koju prekidač mora da

prekine:

kAII pi 7224.12''

2

Toplotni impuls i jednosekundna

struja:

skAtITIA ipekvap

22'

2

2''

2 0591.19

I1s= kAA 3657.4

Slika 14.

Snaga isključenja prekidača 10:

MVAIUS ini 2423.9433

Maksimalna struja kroz prekidač u normalnom, radnom, pogonu:


AU

SI

n

rr 38.472

101103

1090

3 3

6

maxmax

Udarna struja kratkog spoja kroz prekidač 10:

kAIkI pudud 2448.302 ''

2

Sada možemo pristupiti izboru prekidača 10. Kriterijumi za izbor prekidača su:

Na osnovu proračunatih parametara biramo sledeći prekidač:

Proizvođač: "RADE KONČAR"

Vrsta prekidača: pneumatski

Nazivni napon: 110 kV

Nazivna struja: 800 A

Nazivna snaga isključenja: 3500 MVA

Dozvoljena struja u toku 1 s: 32.5 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 nominalnom naponu postrojenja, maksimalnoj

struji u normalnom pogonu, udarnoj struji kratkog spoja (mehanička čvrstoća) i struji u

toku jedne sekunde na mestu ugradnje rastavljača.

Na osnovu ranije izračunatih parametara biramo sledeći rastavljač:

Proizvođač: "ENERGOINVEST"

Naznačeni napon: Un = 123kV > Unpost = 110kV

Naznačena struja: In = 630A > Irmax = 472.38A

Dozvoljena udarna struja: Idyn = 50kA > Iud = 30.2448kA

Dozvoljena struja u toku 1 s: I1s = 20kA > A = 4.3657kA

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.

kAII

kAII

MVASS

kAAII

AII

kVUU

iiPR

ududPR

iiPR

ssPR

mrnPR

nnPR

7224.12

2448.30

943.2423

3657.4

38.472

110

11


Snaga strujnog mernog transformatora treba da pokrije potrošnju mernih

instrumenata, releja zaštite, gubitke na kontaktima i gubitke u vodovima.

vvnkJ IsIRSS 2

Pri tome ćemo zanemariti gubitke na kontaktima jer pretpostavljamo da su

kontakti kvalitetno izvedeni.

Potrošnja instrumenta je data u tabeli.

A W W VAr VAr cos kWh

SmVA

L3 3 2 3 2 3 5 1 1 20

L2 3 2 3 2 3 5 1 1 20

L1 3 2 3 2 3 5 1 1 20

Podužna snaga gubitaka u vodovima za merenje, preseka s=2.5 mm2, za struju I=1A

iznosi:

mVAIs

sCu

Cuvm /007.055.2

10175.0

1 22

Prosečna dužina kablova za instrumente je:

lvm=60 m

Znači, snaga jezgra za merenje strujnog mernog transformatora je:

VAIsSS vmvmmm 42.2060007.020

Potrošnja releja je data u tabeli.

J J Jz SzVA

L1 3 8 12 23

L2 3 8 12 23

L3 3 8 12 23

Vodovi relejne zaštite se izvode provodnicima preseka s=4mm2 i dužine lvz=60m.

Podužna snaga gubitaka u vodovima za zaštitu za struju od I=1A iznosi:

mVAIs

sCu

Cuvz /004375,014

10175.0

1 22

Znači, snaga jezgra za merenje strujnog mernog transformatora je:

VAIsSS vzvzzm 2625.2360004375.023

Na osnovu proračunatih podataka izabran je sledeći strujni merni transformator:

Proizvođač: "RADE KONČAR"

Vrsta: potporni uljni sa dva jezgra

Tip: APU – 123

Naznačeni napon: Un=110kV


Prenosni odnos: A

Am

1

400 , uz uslov 1.2I1n ≥ Imr=472.38A, 480A>472.38A

Dozvoljena udarna struja: Idyn=250·I1n=250·400=100kA>Iud=30.2448kA

Dozvoljena struja u toku 1s: I1s=100·I1n=100·400=40kA> A =4.36577kA

Normalna snaga jezgra za merenje: Sn=30 VA

Normalna snaga jezgra za zaštitu: Sn=30 VA

Klasa tačnosti: kl.t.=1

Granični faktor tačnosti: G.F.T.=10

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 W VAr VAr cos kWh

U> U< Z< SnVA

L3 5 3 5 3 5 5 3 3 7 7 1 46

L2 5 3 5 3 5 5 3 3 7 7 1 46

L1 5 3 5 3 5 5 3 3 7 7 1 46

Snaga naponskog mernog transformatora je:

VAIsSS vv 84.47120007.047

Na osnovu proračunatih podataka izabran je sledeći naponski merni transformator:

Jednopolno izolovan

Naznačeni odnos transformacije: kV

kVm

3/1.0

3/110

Naznačeni napon: 110kV

Naznačena snaga: Sn=60VA

Klasa tačnosti: kl.t.=0.5.

IZBOR ODVODNIKA PRENAPONA

U mreži se pojavljuju prenaponi zbog prelaznih pojava pri promeni stanja u

mreži, kao i zbog atmosferskih pražnjenja. Da bi se sprečilo štetno delovanje tih

prenapona, potrebno je sprečiti prodor opasnih prenapona do rasklopnog postrojenja. Kao

zaštita koriste se odvodnici prenapona.

Kod izbora opreme, a samim tim i odvodnika prenapona u postrojenju, bira se

najpre koordinacija (stepen) izolacije. Za mrežu 110 kV stepen izolacije je Si =123, pa je

na osnovu nje podnosivi atmosferski udarni napon Uid=550 kV.

Na osnovu ovoga biramo sledeći odvodnik prenapona:


Proizvođač: "MINEL" – Beograd

Vrsta: ventilni odvodnik prenapona

Tip: VOP – 123

Najviši pogonski napon mreže na koji se odvodnik može priključiti: 123kV

Minimalni napon reagovanja: URmin=226 kV

100% napon reagovanja: UR 100%=102 kV

propušteni napon u postrojenje za dolazni talas oblika 10/20 s: Uz=361kV

Efikasnost zaštite odvodnikom zavisna je od udaljenosti odvodnika od štićenog dela

postrojenja. Ta udaljenost se određuje iz relacije:

cs

UUa zid

2

Ovde su:

s=1000 kV/s – strmina čela talasa za stepen izolacije Si 123

c=300 m/s – brzina prostiranja talasa

ma 35.2830010002

361550


POTPUNA PRINCIPIJELNA ŠEMA DALEKOVODNOG POLJA V2


DISPOZICIJA POLJA V2 U DVE PROJEKCIJE


ZAŠTITNO UZEMLJENJE POSTROJENJA

Postrojenje obuhvata površinu od 100x80 (m). Specifična otpornost tla iznosi

=96 m, a struja koja se za vreme kvara odvodi kroz uzemljivač iznosi I=790 A i

isključuje se za 0.5s.

Maksimalno dozvoljeni naponi dodira, odnosno koraka, u zavisnosti od vremena

trajanja kvara iznose:

Vt

UUi

dddk 15075

ti=0.5s

Dozvoljene potencijalne razlike dodira i koraka su:

VUE

VUE

dkdk

dddd

4.2361061

6.171105.11

3

3

Usvajam okca dimenzija 20x25 m:

maab 36.22252021

Moraju biti ispunjeni sledeći uslovi:

8220010 b

SimSm

S – površina koju pokriva uzemljivač S=80 100=8000m2

10<89.443<200 2<4<8

VEVL

IkE dd

uzdd 6.17125.137

, gde je L dužina provodnika mreže

(uzemljivača) i iznosi: L=5 100 + 5 80=900m.

Koeficijent dodira se određuje prema relaciji:

62875.1100248.05.21.09.072.0

S

b

Skd

Usvajam da je vrednost koeficijenta koraka kk =0.16 i dubina polaganja H=0.8m, pa je

stvarni potencijal koraka:

VEVHL

IkE kd

uzkk 4.236853.16

Uzemljivač se izrađuje od FeZn trake 25x4 mm i ukupne dužine 900m, dubine polaganja

H=0.8m. Na slici 15. je prikazana skica zaštitnog uzemljenja postrojenja.


Slika 15.

Otpor rasprostiranja uzemljivača je:

a) Prva Loranova formula:

LDR

ekv

L

21 =0.5823Ω m

SDekv 9253.100

4

b) Druga Loranova formula:

491.06.16.1

2 LP

RL

Ω P=2 (a+b)=2 (80+100)=360m,

gde je P obim postrojenja.

Projekat 110kv Elektroenergetska Postorojenja

Documents

Transcript of Projekat 110kv Elektroenergetska Postorojenja