razvodna postrojenja

Idejni projekat ____________ Razvodna postrojenja

1. Jednopolna principijelna šema

Na slici 1.1 je prikazana jednopolna principijelna šema EES-a, svaki element posebno, sa naznakom usvojenih vrijednosti.

Slika 1.1. Jednopolna principijelna šema EES-a Mreža M1 Generator G2Un=380 [KV] Un=20,5 [kV]Sn’’=9000 [MVA] Sn=200 [MVA]Sn’=7500[MVA] x’’=0,24S0=7000[MVA] x’=0,36kud=1,8 Ta=0,2 [s]

Transformator T1 Transformator T2m=220/380 [kV] m=20,5/231 [kV]Sn=180 [MVA] Sn=200 [MVA]x=0,12 x=0,12r=0,1x r=0,1xsprega Yy0 sprega Dy5 Vod V2 l2=2x200 [km]rd=0,2 [/km]xd=0,4 [/km]r0=0,35 [/km]x0=1,3 [/km]Sn=100 [MVA]

Elektrotehnički fakultet Istočno Sarajevo 1


2. Dimenzionisanje kablova

Transformatori su na generatorske sabirnice povezani kablovima tipa IPZO, položenim u rov. Da bi odredili broj i presjek kablova potrebno nam je ukupno opterećenje veze, koje iznosi:

Izabraćemo kabl sa bakarnim provodnicima presjeka 500 [mm2], koji ima tablične podatke:

Preračunavanje tabličnih trajno dozvoljenih struja za uslove polaganja različite od tabličnih, u konkretnom slučaju za polaganje u rov, vrši se prema sljedećoj relaciji:

gdje je:n - broj kablova,

- koeficijent dubine polaganja kablova u rov,

- koeficijent toplotnog otpora tla,

- koeficijent temperature tla,

- koeficijent broja kablovskih sistema (trofaznih) u istom rovu.Kablovi će biti položeni u rov u zemlji na međusobnom rastojanju od 25

cm. Potreban broj kablova određuje se iterativno:

, pa usvajamo n=11.

Iz tablica dobijamo , i .

, usvaja se n=17.



Provjera kablova na termička naprezanja.

Najkritičnije mjesto kvara, za koje se ima najveća struja kvara, je na kablovskoj glavi (slika 2.1).

Slika 2.1. Kvar na generatorskim sabirnicama

Ekvivalentna zamjenska šema, sa parametrima svedenim na mjesto kvara, za proračun struje kvara, je data na slici 2.2.

Slika 2.2. Ekvivalentna šema kada je kvar na generatorskim sabirnicama

Proračun parametara na strani 20,5[kV]:

[Ω]

[Ω]

[Ω]

[Ω]

[Ω]



Da bi utvrdili da li je proračun samo sa reaktansama dovoljno tačan,

provjeravamo da li važi uslov i sa lijeve i sa desne strane.

Pošto su uslovi zadovoljeni, struju kvara možemo računati uz zanemarenje aktivnih otpornosti.

Ekvivalentnu aperiodičnu vremensku konstantu računamo kao:

Provjeravamo uslov:

Uslov je zadovoljen pa eksponencijalni član u izrazu za toplotni impuls zanemarujemo. Toplotni impuls struje kvara na mjestu kvara je:

Uzeli smo jer je kvar u blizini generatora.

Na osnovu toplotnog impulsa odredićemo minimalni potrebni presjek kabla, koji ne bi bio oštećen strujom kvara.

gdje je



- koeficijent adijabatskog zagrijavanja vodova.Znači, odabrani presjek zadovoljava.

Provjera koliko dugo mogu „izdržati“ položeni kablovi ako na jednom od njih dođe do kvara (prekida), vrši se na sljedeći način:

Opterećenje jednog kabla kada svi funkcionišu je:

a on je u stanju da podnese

što ostavlja izvjesnu rezervu.

Ovako opterećeni kablovi zagrijaće se na temperaturu od

gdje je

Ako ispadne jedan kabl, ostali kablovi biće opterećeni strujom

pa će se svaki od njih zagrijati na temperaturu

što znači da sistem neće moći trajno da radi i pri ispadu jednog kabla.Zagrijavanje kablova mozemo opisati relacijom:



Usvajajući da je T=30 [min] i , možemo izračunati za

koje vrijeme će se dostići trajno dozvoljena temperatura pri ispadu jednog kabla.

.



3. Jednopolna principijelna šema razvodnog postrojenja

Razvodno postrojenje (RP1) obuhvata površinu 90x70 [m2]. Sabirnice S1 i S2 se sastoje od dvije glavne i jedne pomoćne. Kvarovi se isključuju za 0,25 [s]. Jednopolna šema sa naznakom komutacionih aparata je prikazana na slici 3.1.

Slika 3.1. Jednopolna principijelna šema razvodnog postrojenja



4. Dimenzionisanje sabirnica

Za razvodno postrojenje napona 220 [kV] koristićemo sabirničku užad. Da bi odredili struju sabirnice treba nam raspored polja po sabirnicama. Glavne sabirnice se biraju prema najoptrećnijoj dionici. Iz praktičnih razloga i pomoćne se dimenzionišu kao glavne.

4.1 Dimenzionisanje sabirnica S1

Raspored tokova snaga po sabirnicama S1 je dat na slici 4.1.1.

Slika 4.1.1. Tok snaga na sabirnicama S1

Maksimalno opterećenje dionica prema slici 4.1.1 je Smax=300 [MVA]. Maksimalna radna struja je:

Ovoj struji odgovara uže Al/Če naznačenog presjeka 340/30 [mm2] i

Al/Če = 7,9

Trajno dozvoljena struja za mjesto i uslove ugradnje je:



gdje su : (za užad)

Uslov nije zadovoljen, pa biramo uže Al/Če naznačenog presjeka 490/65 [mm2] i

Al/Če = 7,7.

Za ovo uže je

.

Provjera na kratkotrajna termička naprezanja

Za odabrano uže =13,5 a koeficijent skin efekta za sabirnice u vidu užadi je .

Moramo prvo izračunati toplotni impuls struje kvara za kvar na sabirnicama S1, koristeći ekvivalentnu šemu sa slike 2.2.

Sve veličine svodimo na 220 kV stranu.



Provjeravamo uslov:

Uslov je ispunjen pa dalji proračun vršimo samo sa reaktansama:

Sad provjeravamo uslov:

Pošto je uslov zadovoljen znači da zanemarujemo eksponencijalni član u izrazu za toplotni impuls:

Odavde slijedi:

što znači da odabrani presjek zadovoljava po pitanju kratkotrajnih termičkih naprezanja.

Provjera na koronu:

Potrebni minimalni prečnik užeta da se na sabirnicama ne bi javila korona pri dobrim vremenskim uslovima može se odrediti na osnovu relacije:



4.2 Dimenzionisanje sabirnica S2

Raspored tokova snaga po sabirnicama S2 je dat na slici 4.2.1.

Slika 4.2.1. Tok snaga na sabirnicama S2

Maksimalno opterećenje dionica prema slici 4.2.1 je Smax=180 [MVA]. Maksimalna radna struja je:

Ovoj struji odgovara uže Al/Če naznačenog presjeka 70/12 [mm2] i

Al/Če = 5,7

Trajno dozvoljena struja za mjesto i uslove ugradnje je:

gdje su : (za užad)



Uslov nije zadovoljen, pa biramo uže Al/Če naznačenog presjeka 95/15 [mm2] i

Al/Če = 6,0.

Provjera na kratkotrajna termička naprezanja

Za odabrano uže =13,5 a koeficijent skin efekta za sabirnice u vidu užadi je .

Moramo prvo izračunati toplotni impuls struje kvara za kvar na sabirnicama S2, koristeći ekvivalentnu šemu sa slike 2.2.

Sve veličine svodimo na 380 kV stranu.



Provjeravamo uslov:

Uslov je ispunjen pa dalji proračun vršimo samo sa reaktansama:



Sad provjeravamo uslov:

Pošto je uslov zadovoljen znači da zanemarujemo eksponencijalni član u izrazu za toplotni impuls:

Odavde slijedi:

što znači da odabrani presjek zadovoljava po pitanju kratkotrajnih termičkih naprezanja.

Provjera na koronu:

Potrebni minimalni prečnik užeta da se na sabirnicama ne bi javila korona pri dobrim vremenskim uslovima može se odrediti na osnovu relacije:



5. Struja jednopolnog kratkog spoja

Pretpostavimo da se jednopolni kratki spoj desio na sabirnicama S1. Sprege transformatora su prikazane na sljedećoj slici:

Slika 5.1. Jednopolna principijelna šema EES-a sa kvarom na sabirnicama S1

Šeme za direktni i inverzni redoslijed su iste i prikazane su na slici 2.2, a šema za nulti redoslijed je data na slici 5.2:

Slika 5.2. Šema nultog redoslijeda pri kvaru na sabirnicama S1

Za parametre direktnog i inverznog redoslijeda koristićemo raniji proračun (poglavlje 4), odakle je:

Za parametre nultog redoslijeda imamo (koristimo već izračunate reaktanse iz poglavlja 4 za 220 kV naponski nivo):



Struja jednopolnog kratkog spoja je:

Pretpostavimo sada da se jednopolni kratki spoj desio na sabirnicama S2. Šeme za direktni i inverzni redoslijed su iste i prikazane su na slici 2.2, a šema za nulti redoslijed je data na slici 5.4:

Slika 5.3. Šema nultog redoslijeda pri kvaru na sabirnicama S2

Za parametre direktnog i inverznog redoslijeda koristićemo raniji proračun (poglavlje 4), odakle je:

Za parametre nultog redoslijeda imamo (koristimo već izračunate reaktanse iz poglavlja 4 za 380 kV naponski nivo):



Struja jednopolnog kratkog spoja je:

5.1 Dimenzionisanje uzemljivača

Površina razvodnog postrojenja je 90x70 [m2]. Uzemljivač se nalazi u tlu r1=120 [m]. Vrijeme isključenja kvara je ti=0,25 [s].

Na osnovu dozvoljenog napona

određuju se potencijalne razlike dodira i koraka:

Projektovaćemo horizontalnu mrežu gustine kd=0,8 za koju je ukupna dužina uzemljivačkog sistema

sa sljedećom geometrijom:

Uslov L>Lmin je ispunjen pa slijedi:



h-dubina polaganja uzemljivača.

Provodnik za uzemljenje je pocinkovana čelična traka (Fe/Zn) presjeka 25x4 [mm2].

Skica uzemljivača je data na slici 5.1.1.

Slika 5.1.1. Skica uzemljivača



Potencijalna razlika dodira

Određuje se na osnovu struje kroz uzemljivač, pomoću relacije:

gdje je

L - ukupna dužina svih provodnika kroz uzemljivač,- koeficijent napona dodira,

- faktor neravnomjernosti raspodjele struje,

- broj paralelnih provodnika u jednom pravcu,

- koeficijent umreženja,

Odavde je napon dodira:

što znači da uslov nije zadovoljen, zbog čega ćemo izvršiti korekciju uzemljivača. Najjednostavnije je da mrežu uzemljivača pospemo slojem šljunka debelim 20-ak [cm], čija je specifična otpornost rš=5000[m]. Napon dodira nakon posipanja je:



što znači da je uslov zadovoljen. Potencijalna razlika koraka

Računa se pomoću relacije:

Odavde je napon koraka:

što znači da neće biti opasnosti pri iskoraku sa površine štićene uzemljivačem.

Otpor rasprostiranja

Otpor rasprostiranja možemo izračunati preko Loranovog obrasca:

pa je otpor rasprostiranja

.



6. Šema transformatora velike snage u razvodnom postrojenju

Šema transformatora velike snage u razvodnom postrojenju prikazana je na sljedećoj slici:

Slika 6.1. Šema transformatora velike snage

Jedno jezgro strujnog transformatora na strani višeg napona služi za priključak mjernih transformatora,a na strani nižeg napona za priključak uređaja za zaštitu.Drugo jezgro oba strujna transformatora služi za diferencijalnu zaštitu.Ako je transformator na otvorenom,veza sa razvodnim postrojenjem nižeg napona se ostvaruje preko kabla. Ako transformator radi paralelno sa izvededenim zvjezdištem radi uzemljenja preko impedanse,otpornik se priključuje preko rastavljača.

Od mjernih uređaje potrebni su ampermetar u sve tri faze i vatmetar. Poželjna je primjena varmetra, reistrujućeg vatmetra i varmetra. Primjenjene vrste zaštite su: gasna, prekostrujna, diferencijalna i termička.



6.1. Dispozicija u dvije projekcije

Dispozicija razvodnog postrojenja u dvije projekcije prikazana je na sljedećoj slici:

Slika 6.1.1. Dispozicija razvodnog postrojenja u dvije projekcije

Na slici su prikazani:sabirnički sistem Isabirnički sistem IIsekcioni rastavljačprekidačstrujni transformatornaponski transformatorrastavljač u odvodnom poljuodvodnik prenaponaT. transformatorsko poljeT1. početak transformatorskog poljaT2. zatezno polje sabirnica



7. Izbor opreme

7.1. Izbor prekidača

C(1) (2)

E

Slika 7.1.1. Kvar sa lijeve (1) ili desne (2) strane prekidača

Kriterijumi za izbor prekidača su:

Izbor prekidača P1 (slika 3.1):

Za kvar sa strane 1 (između sabirnice S2 i prekidača) imamo:

Slika 7.1.2. Ekvivalentna šema za kvar sa strane 1

Koristimo ranije izračunate reaktanse za naponski nivo 380 kV (poglavlje 4).



Za kvar sa strane 2 (između mreže i prekidača) imamo:


Posto su vrijednosti otpornosti i reaktansi u ekvivalentnoj šemi sa strane 1 prekidača P manje to će kroz njih teći veća struja kvara. Prema tome ove veličine su mjerodavne za proračun struje kvara i izbor prekidača.

Provjeravamo uslov

pa R sa strane 1 možemo zanemariti.

Računamo struju kvara:

Ekvivalentna vremenska konstanta je:



Provjeravamo uslov:

Uslov je ispunjen sto znači da eksponencijalni član u izrazu za toplotni impuls zanemarujemo. Toplotni impuls računamo kao:

Za jednosekundnu struju kvara imamo:

Pretpostavimo da je generator sa konvertorskom pobudom, za koji je =1, pa je struja isključenja:

Snaga isključenja je:

Za udarnu struju imamo:

Udarni koeficijent je:

Maksimalna radna struja je:

Biramo malouljni prekidač „Minel“-Beograd, sa podacima:



Na osnovu podataka za prekidač, biramo rastavljač „Minel-Beograd, sa obrtnim izolatorom - dva izolatora, s.m. koji ima sljedeće podatke:

Izbor prekidača P2 (slika 3.1):

Za kvar sa strane 1 (između sabirnice S2 i prekidača) imamo:


Koristimo ranije izračunate reaktanse za naponski nivo 380 kV (poglavlje 4).



Slika 7.1.5. Uprošćena ekvivalentna šema za kvar sa strane 1

Za kvar sa strane 2 (između transformatora i prekidača) imamo:


i uprošćena ekvivalentna sema:

Slika 7.1.7. Uprošćena Ekvivalentna šema za kvar sa strane 2



Pošto su vrijednosti otpornosti i reaktansi u ekvivalentnoj šemi sa strane 2 prekidača P manje to će kroz njih teći veća struja kvara. Prema tome ove veličine su mjerodavne za proračun struje kvara i izbor prekidača.

Provjeravamo uslov

pa R sa strane 2 možemo zanemariti.

Računamo struju kvara:

Ekvivalentna vremenska konstanta je:

Provjeravamo uslov:

Uslov je ispunjen sto znači da eksponencijalni član u izrazu za toplotni impuls zanemarujemo. Toplotni impuls računamo kao:



Za jednosekundnu struju kvara imamo:

Pretpostavimo da je generator sa konvertorskom pobudom, za koji je =1, pa ja struja isključenja:

Snaga isključenja je:

Za udarnu struju imamo:

Udarni koeficijent je:

Maksimalna radna struja je:

Biramo malouljni prekidač „Minel“-Beograd, sa podacima:

Na osnovu podataka za prekidač, biramo rastavljač „Minel“-Beograd, sa obrtnim izolatorom - dva izolatora, s.m. koji ima sljedeće podatke:



Vidimo da su prekidači P1 i P2, kao i njihovi odgovarajući rastavljači, identičnih karakteristika, pa ćemo takav prekidač i njegov odgovarajući rastavljač upotrijebiti i u spojnom polju SP2.

7.2. Izbor strujnog transformatora ST

Primarna strana ST:

Biramo uljni ST "Rade Končar" Zagreb APU-420, sa dva jezgra.

zadovoljava

zadovoljava

Sekundarna strana ST :

Sekundar za zaštitu:

Sabiramo potrošnju elemenata priključenih na strujni transformator uzimajući u obzir i povezne kablove, a rezultate prikazujemo u sledećoj tabeli:

instrument R S TI> 3 3 3Δ I> 2 2 2θ> 10 10 10100m Cu 2,5 18 18 18Σ 33 33 33

Tabela 7.2.1. Opterećenje i tip instrumenata po fazama koji se priključuju na sekundar za zaštitu

Usvojimo Sn= 30 [VA]



Sekundar za mjerenje:

Tabela opterećenja izgleda:

instrument R S TA 3 3 3W 3 3 3100m Cu 2,5 18 18 18Σ 30 30 30

Tabela 7.2.2. Opterećenje i tip instrumenata po fazama koji se priključuju na sekundar za mjerenje

Usvajamo

7.3. Izbor naponskog transformatora

Tabela opterećenja:

instrument R S TA — — —W 5 5 5100m Cu 2,5 — — —Σ 5 5 5

Tabela 7.3.1. Opterećenje i tip instrumenata po fazama koji se priključuju na sekundar naponskog transformatora

Biramo naponski transformator “Rade Končar” 6VPU-123 , klasa

0,2

Zaštitu sekundara vršimo pomoću osigurača od 2[A].

7.4. Izbor odvodnika prenapona

Odvodnici se biraju prema stepenu izolacije mreže, odnosno koeficijenta uzemljenja mreže na mjestu ugradnje odvodnika. Stepeni izolacije utvrđeni su JUS-om, a definisani su preko dvije vrijednosti:

1. Podnosivog 1 min. napona 50 Hz2. Podnosivog udarnog napona 1,2/50 s



Za napone iznad 110 kV (123, 245, 420 kV) postoje po jedan pun i više sniženih stepeni izolacije. Za mrežu sa izolovanim ili kompenzovanim zvjezdištem može se koristiti snižen stepen izolacije ( Indeks "S"). Mreže ³ 110 kV obično rade sa efikasno uzemljenim zvjezdištem. Mreža je efikasno uzemljena ako je kuz [ 0,8 u svakoj tački mreže. Koeficijent uzemljenja je odnos maksimalnog faznog napona nepogođenih faza pri jednofaznom zemljospoju i linijskog napona.

Za neuzemljene mreže, , biće:

Za uzemljene mreže gdje je , biće:

Biramo dva odvodnika HMM

Uzima se odvodnik prenapona klase za ovakva postrojenja.

Ove tri veličine definišu zaštitni nivo:

Pošto je mreža efikasno uzemljena, imamo snižen stepen izolacije



420 s1 Þ

Sada određujemo zaštitnu zonu:

s -strminav -brzina prostiranja talasa u jedinici vremena

Un (kV) [ 35 110 ³220

S (kV/s) 500 1000 1500

Tabela 7.4.1. Strmine odvonika prenapona u zavisnosti od nazivnog napona

Odvodnik prenapona u zvjezdištu transformatora:

Bira se odvodnika HMM , sljedećih karakteristika:

.


razvodna postrojenja

Documents