8.3 Вибір і розрахунок шин і проводів 110 кВ.

Вибираємо гнучкі шини, які виконуються з проводами АС або АСО. Вибір перерізу шин проводиться по нагріву (допустимому струму). При цьому враховуються не тільки нормальні, а також і після аварійні ремонтні режими, можливість нерівномірного розподілу струмів по дільницям шин.

Умова вибору: .

визначаємо по найбільш завантаженому приєднанню 110 кВ – це відбувається тоді, коли один з генераторів буде споживати потужність на власні потреби через резервний трансформатор власних потреб, який підключений до обмотки низької напруги автотрансформатора. визначається за формулою:

Обираємо алюмінієвий провід марки АС-400, який має наступні параметри: ,,, . Відстань між фазами D=3(м), фази розташовані горизонтально.

8.4 Перевірка проводів на термічну стійкість.

Провід пройде за умовою термічної стійкості лише при виконанні:

де мінімальний переріз проводу по термічній стійкості;

преріз проводу.

Зайдемо тепловий імпульс струму короткого замикання:

Мінімальний переріз знайдемо за формулою:

Як бачимо, , отже умова термічної стійкості виконується.

8.5 Перевірка шин на схлестування при короткому замиканні.

При великих значеннях струмів КЗ проводи в фазах внаслідок взаємодії можуть наблизитися так, що виникне схлестування або перекриття між фазами.

Найбільше зближення фаз спостерігається при двофазному КЗ. між сусідніми фазами, коли проводи спочатку відкидаються в протилежні сторони, а потім після відключення КЗ рухаються назустріч один одному. Їх наближення буде тим більшим, чим менша відстань між фазами і чим більша стріла провису, а також чим більша тривалість протікання і величина струму короткому замиканні.

Перевіримо гнучкий струмопровід на умови схлестування.

Визначимо зусилля від тривалого протікання струму двофазного КЗ:

Визначимо силу тяжіння для 1 м проводу:

де маса одного метру проводу;

Задаючись стрілою прогину h, визначаємо параметр , де– еквівалентний за імпульсом час дії швидкодіючого захисту._,де – дійсна витримка часу захисту від струмів КЗ, 0,05– враховується вплив аперіодичної складової.

Максимальна стріла прогину f залежить від довжини прольоту, тяжіння проводів, мінімально припустимої відстані від землі, умов монтажу та інших факторів. Зазвичай, f не більше 2 – 2,5 м.

Приймаємо f = 2,0( м), тоді . По діаграмі залежності віді, визначаємо відхилення проводу b та кут. З діаграмита.

Визначаємо відхилення проводу:

Знайдене значення порівнюємо з максимально-допустимим.

де – діаметр проводу;

– найменша припустима відстань між проводами в момент їх найбільшого зближення.при 110 кВ згідно з ПУЕ.

.

.

Схлестування не відбувається.

8.6. Перевірка за умовами корони.

Перевірка необхідна для гнучких провідників при напрузі 35 кВ та вище.

Розряд у вигляді корони виникає навколо проводу при високих напруженостях електричного поля і супроводжується потріскуванням і світінням.

Процеси іонізації повітря навколо проводу призводять до додаткових втрат електроенергії, до виникнення електромагнітних коливань, які створюють радіоперешкоди, до виникнення озону, який шкідливо впливає на поверхню контактних з’єднань.

Правильний вибір провідників повинен забезпечити зменшення дії корони до допустимих значень.

Розряд у вигляді корони виникає при максимальному значенні початкової критичної напруженості електричного поля, кВ/см.

–коефіцієнт, який враховує шершавість поверхні проводу, для багато-проволочних проводів ;

–радіус проводу, см. .

.

Напруженість електричного поля біля поверхні нерозщепленого проводу визначається за виразом:

де– лінійна напруга. Приймаємо(найбільша робоча напруга для мережі 110 кВ згідно з Л-6 – "Правила технічної експлуатації електричних станцій і мереж", п. 12.12.22).

– середньо-геометрична відстань між проводами фаз. При горизонталь-ному розташуванні дротів .

При горизонтальному розташуванні проводів напруженість на середньому проводі приблизно на 7% більше величини . Проводи не будуть коронувати, якщо найбільша напруженість поля біля поверхні проводу не більша 0,9

Тоді умова перевірки на корону має вигляд: .

Виконуємо перевірку:

Таким чином, коронування не виникає.

Релейний захист та автоматика на електричній станції

Релейний захист генератора.

Синхронні генератори в енергоблоках працюють з трансформаторами або автотрансформаторами. У потужних генераторів (блоків), як правило, є ви 2 виводи паралельних гілок в обмотці кожної фази статора. Нейтралі кожній з цих гілок збираються окремо і з'єднуються перемичкою.

Всі кола генератора, як з боку лінійних виводів, так і з боку нейтралі виконуються пофазними екранованими струмопроводами.

На генераторній напрузі енергоблоків звичайно є відгалуження для живлення власних потреб. В цих відгалуженнях вимикачі, як правило, не встановлюються.

Для електроустаткуванні енергоблоків представляють небезпеку наступні порушення нормального режиму роботи:

• внутрішні пошкодження і зовнішні КЗ, що супроводжуються великими струмами;

• замикання на землю в обмотках статора генератора;

• замикання на землю в обмотках ротора генератора;

• симетричні і не симетричні перевантаження обмоток статора генератора і обмоток трансформатора блоку;

• перевантаження струмом збудження обмотки ротора генератора;

• асинхронний режим генератора з втратою і без втрати збудження;

• підвищення напруги .

Основні захисти від внутрішніх пошкоджень:

• повздовжній і поперечний диференціальні захисти генераторів;

• захист від замикань на землю в обмотці статора;

• захист від замикань на землю в обмотці ротора і в ланцюгах збудження;

• диференціальний захист трансформатора (АТ);

• газовий захист трансформатора;

• контроль ізоляції виводів 500 кВ і вище, трансформаторів (автотрансформаторов);

• диференціальний захист ошиновки ВН трансформатора;

• захист від підвищення напруги .

Диференціальні захисти генератора і захист від замикань на землю в обмотці статора повинні діяти на гасіння поля генератора і його відключення від мережі або вимикачем генератора, або, при його відсутності, вимикачами на стороні ВН блоку.

Захист від замикань на землю в ланцюзі збудження на турбогенераторах виконують діючим тільки на сигнал, а на гідрогенераторах – на відключення.

Вся решта захистів блоку від внутрішніх пошкоджень, за винятком захисту від підвищення напруги на блоках з турбогенераторами, повинна діяти на гасіння поля генератора, на відключення вимикачів і пуск УРОВ на стороні ВН блоку, а також на відключення вимикачів в ланцюгах приєднаного до відгалуження блоку робочого джерела живлення секцій власних потреб.

Останні необхідно відключати для забезпечення швидкого автоматичного переводу за допомогою АВР живлення власних потреб на резервне джерело.

Захист від підвищення напруги на блоках з турбогенераторами повинен автоматично вводиться в роботу тільки в режимі холостого ходу блоку і діяти лише на гасіння поля генератора. Дія пристроїв захисту на вимикач навантаження в ланцюзі генератора повинна заборонятися.

Для резервування захистів від внутрішніх КЗ (ближнє резервування) встановлюється резервний диференціальний захист, що охоплює генератор і трансформатор блоку разом з ошиновкой на стороні ВН і діюча на ідключення вимикачів блоку і робочого трансформатора власних потреб (ТВП), на гасіння поля генератора і на пуск УРОВ на стороні ВН.

Для резервування захисту суміжних елементів (шин, ліній, автотрансформаторов і ін.) на енергоблоках повинні встановлюватися:

• струмовий захист нульової послідовності в нейтрали трансформатора (захист від однофазних КЗ);

• двоступеневе струмове відсічення зворотної послідовності (захист від несиметричних КЗ);

• односистемний дистанційний захист (захист від симетричних КЗ).

Пристрої захисту від зовнішніх КЗ повинні діяти тільки на відключення блоку від мережі вимикачами на стороні ВН. При відмові якого небудь з цих вимикачів, захист від зовнішніх КЗ, повинна за допомогою УРОВ гасити поле генератора.

Для ліквідації анормальних режимів на енергоблоках повинні встановлюватися:

• струмовий захист з незалежною витримкою часу від симетричного перевантаження (діє на сигнал);

• струмовий захист зворотної послідовності з інтегрально залежною характеристикою витримки часу від несиметричних перевантажень (діє на відключення блоку від мережі );

• струмовий захист з інтегральною залежною характеристикою витримки часу від перевантаження ротора (2 ступені дії – перша на роззбудження і друга на відключення генератора або блоку від

мережі );

• захист від втрати збудження генератора, виконується за допомогою реле опору і діючий або на автоматичне розвантаження блоку і на гасіння поля, або на відключення блоку (у випадках, коли асинхронний режим генератора недоступний) .

Захист окремих елементів системи електропостачання

Захист від виткових замикань.

Для захисту від виткових замикань в обмотці статора з двома паралельними гілками застосовують односистемний поперечний диференціальний захист, що реагує на різницю сумарних струмів 3 фаз у вказаних паралельних гілках.

Захист від замикань на землю в обмотці статора.

Захист від замикань на землю виконується з використанням напруги нульової послідовності першої гармоніки і напруги третьої гармоніки.

Захист від багатофазних КЗ.

Для захисту від багатофазних КЗ застосовують подовжній диференціальний захист генератора, що здійснює порівняння струмів з боку фазних і нульових виводів обмотки статора на кожній фазі.

Захист від замикань на землю в ланцюзі збудження.

Захист від замикань на землю в одній точці ланцюга збудження виконується з накладенням на ланцюг збудження напруги змінного струму 25 Гц.

Захист від замикань на землю в другій точці виконується на принципі чотирьох плечового моста. Це – переносний пристрій, що підключається до генератора після виявлення замикання на землю в одній точці.

Захист від несиметричного перевантаження.

Для захисту від несиметричного перевантаження застосовують струмовий захист зворотної послідовності.

На турбогенераторах потужністю 63 – 100 МВт вона виконується східчастій.

Струмовий захист зворотної послідовності має сигнальний орган, подаючи сигнал про перевищення тривало допустимого для генератора значення струму зворотної послідовності.

Захист від симетричного перевантаження.

Для сигналізації про симетричне перевантаження застосовується максимальний струмовий захист з незалежною витримкою часу від лаштованої від найбільшої витримки часу резервних захистів.

Захист від перевантаження обмотки ротора.

На генераторах потужністю 63 – 100 МВт застосовується спрощений захист, що реагує на підвищення напруги обмотки ротора.

Захист від підвищення напруги.

Захист реагує на напругу . Захист призначений для гасіння поля без витримки часу. При відключенні генератора від мережі захист автоматично вводиться в дію з витримкою часу близько 3 с.

Дистанційний захист.

Захищає від зовнішніх симетричних КЗ. На реле опору подається різниця струмів трансформаторів струму, встановлених на двох фазах лінійних (або нульових) виводів генератора і міжфазна напруга від ТН з боку лінійних виводів генератора.

Захист від втрати збудження.

Захист діє на виявлення втрати збудження і перехід генератора в допустимий асинхронний режим (розвантаження генератора, гальмування турбіни, і шунтування обмоток ротора опором) або відключення блоку, якщо асинхронний режим недопустимий.

На захист подається різниця струмів двох фаз від ТС на виводах або в нейтралі генератора і міжфазна напруга від ТН на виводах генератора. Дія захисту на гасіння поля і на розвантаження, виконується імпульсним