Костылев Б.И., Добросотских А.С. Разработка электрической части электростанций

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 4.19

Трансформаторы тока, встраиваемые в воды баковых выключателей – ТВ

и силовых трансформаторов - ТВТ

Тип

кВ

Номиналь

ный ток,

Номинальная нагрузка,

Ом, в классе

Стойкость

Количество на одном вводе

0,5 1 3 10

max.дин

(пик)

кА

тт

tI /

кА/с

ТВ-35-II 35

150

300

600

1,2

1,6

10/4

ТВ-35-III 35

200

300

600

1500

1,2

0,8

62,5

25/4

ТВ-35-IV 35

1200

2000

3000

5/1

1,2/30

100

50/4

ТВ-110-I 110

200

300

600

1000

0,4

1,2

0,8

0,4

1,2

20/3

ТВ-110-II 110

200

300

600

1000

2000

5/1

2/50

2,4/60

1,2

100

50/3

Продолжение таблицы 4.19

Тип

кВ

Номинальн

ый ток, А

Номинальная нагрузка, Ом,

в классе

Стойкость

Количество на одном вводе

0,5 1 3 10

max.дин

(пик)

кА

тт

tI /

кА/с

ТВ-220-I 220

600

1000

2000

5/1

0,4

0,8

62,5

25/3

ТВВ-220-II 220

1200

2000

5/1

1,2/30

100

40/3

ТВТ-10-I 10 5000 5 1,2 - - - 560 250/3 1

101

6000

12000

1,2

560

250/3

ТВТ-35-I 35

300

600

1000

3000

4000

5/1

0,6/15

0,5/15

1,2/30

62,5

250

25/3

100/3

ТВТ-35-III 35

200

300

400

0,4

0,8

1,2

37,5

15/3

ТВТ-110-I 110

600

1000

2000

5/1

2/50

1,2/30

1,6/40

37,5

62,5

100

15/3

25/3

50/3

ТВТ-110-III 110

300

600

1000

2000

5/1

1,6/40

2/50

0,8

62,5

100

7,5/3

25/3

50/3

ТВТ-220-I 220

600

1000

2000

4000

5/1

4/100

3/75

2/50

1,2/30

37,5

62,5

100

250

15/3

25/3

50/3

100/3

ТВТ-330-I 330

600

1000

2000

3000

4000

5/1

100

2,4/60

1,2/30

37,5

62,5

100

250

15/3

25/3

50/3

100/3

ТВТ-500-I 500

200

750

1500

7,5

3/3

10,8/3

21,6/3

ТВТ-500-II 500 3000 1 - 30 - - 150 60/3 2

ТВТ-500-III 500 2000 1 - 100 - - 72 28,8/3 2

ТВТ-750-I 750 2000 1 75 - - - 72 28,8/3 2

ТВТ-750-I 750 3000 1 30 - - - 108 43,2/3 2

ТВТ-1150-II 1150 4000 1 - 40 - - 150 60/3 2

4.8. ВЫБОР ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

В процессе эксплуатации электроустановок возможны повышения

напряжения сверх наибольшего рабочего – внутренние или

коммутационные и грозовые перенапряжения, которые опасны для

изоляции электрооборудования. Основным элементом защиты от

коммутационных и грозовых перенапряжений в электроустановках

являются ограничители перенапряжений (ОПН), т.к. производство

разрядников прекращено.

При выборе ОПН необходимо решить две главных задачи:

102

1. ОПН должен ограничивать коммутационные и грозовые

перенапряжения до значений, при которых обеспечивается надежная

работа изоляции электрооборудования электроустановок.

2. ОПН должен надежно работать, не теряя своей термической

устойчивости при непрерывном воздействии длительных рабочих

напряжений, а также напряжений, превышающих в течение

определенного времени длительные рабочие напряжения – временные

повышения напряжения в рабочих режимах и квазистационарные

(установившиеся) перенапряжения при рабочих и аварийных

коммутациях.

Наряду с этим необходимо обеспечить взрывобезопасность и

достаточную механическую прочность ОПН.

Для решения этих задач необходима информация по

характеристикам предполагаемых ОПН и электрической сети в месте

установки ОПН как при рабочих, так и аварийных режимах.

Основными характеристиками являются:

нр

- действующее

значение номинального и нормированного наибольшего рабочего

междуфазного (линейного) напряжения установки (табл.4.20), кВ;

нрс

нро

- наибольшее рабочее фазное напряжение сети и длительно

допустимое напряжение ОПН – действующее, кВ;

но

во

действующее значение номинального напряжения ОПН,

выдерживаемого в течении 10 с, и временное повышенное напряжение

ОПН, выдерживаемое в течение

, кВ;

нровово

UUk /

- кратность

выдерживаемого напряжения;

нроуд

UWW 

- энергоемкость ОПН, кДж;

вб

- ток срабатывания противовзрывного устройства ОПН, кА;

кост

остающееся напряжение ОПН коммутационных перенапряжений,

максимальное значение, кВ;

гост

- остающееся напряжение ОПН

грозовых перенапряжений, максимальное значение, кВ.

На электрических станциях ОПН устанавливаются:

- в РУ высшего и среднего напряжений, где наиболее слабый объект

для защиты – трансформаторы;

- в РУ генераторного напряжения (ГРУ) и генераторных цепях

блоков, где наиболее слабый объект – генераторы и двигатели;

- в РУ собственных нужд – где наиболее слабый объект -

электродвигатели собственных нужд;

- на присоединениях, коммутируемых вакуумными выключателями.

Рекомендуется следующий порядок выбора ОПН [11,12,13].

1. Выбор наибольшего длительно допустимого рабочего напряжения

нро

нрснро

UU )05,102,1( 

103

При возможности устойчивого существования высших гармоник в

нормальных режимах в месте установки ОПН и амплитуда гармоник

неизвестна, то

нрснро

UU  1,1)05,102,1(

В сетях 110 кВ и выше с эффективным заземлением нейтрали

нр

нрс

U 

В сетях 6 – 35 кВ с изолированной или резонансно

компенсированной нейтралью, допускающих длительное

существование однофазных замыканий на землю,

нрнрс

UU 

если длительность однофазных замыканий на землю ограничивается

времени

возз

tt 

, то

вонрнро

kUU /

где кратность

во

определяется по характеристике ОПН «напряжение-

время»

вво

tbak lg

где

- время действия, с, а среднее значение коэффициентов

43,1a

07,0b

- в контролируемых сетях, питаемых от ТГ, ГГ, СК, а также с

мощными электродвигателями с токами

АI

озз

5

сt

озз

5,0

, при

АI

озз

5

чt

озз

2

и может быть увеличено до 6 часов, если однофазное замыкание

на землю вне обмотки электрической машины;

- в кабельных сетях без генераторов

чt

озз

2

и может быть увеличено

до 6 часов;

- в воздушных сетях без генераторов

озз

не нормируется.

Таблица 4.20

Номинальные и наибольшие рабочие напряжения электроустановок и

нормированные испытательные напряжения нормальной изоляции

электрооборудования (ГОСТ 1516.3-96)

104

кВ

нр

, кВ

Трансформаторы Аппараты

Электрические

машины

игп

ик

1и

игп

1и

игп

1и

6,0 6,9 60 25,0 57 32,0 18,4(21,2)

*6,3 6,6 60 25,0 57 32,0 19,2(22,2)

10,0 11,5 80 35,0 75 42,0 29,7(32,5)

*10,5 11,03 80 35,0 75 42,0 31,0(33,8)

*13,8 14,5(15,2) 100 40,0 90 50,0

*15,75 16,5(17,5) 108 45,0 100 55,0

*18,0 18,9(19,8) 110 50,0 110 60,0

*20,0 21,0(22,0) 130 55,0 120 65,0

*24,0 25,2(27,6) 150 65,0 140 75,0

35,0 40,5 200 85,0 185 95,0

110,0 126,0 460 200 425 200

150,0 172,0 500 230 585 275

220,0 252,0 690 325 835 400

330,0 363,0 1000 950 460 1100 500

500,0 525,0 1450 1230 630 1500 700

750,0 787,0 1956 1550 800 2100 950

* - напряжения генераторных сетей;

игп

- напряжение испытательного грозового импульса, кВ;

ик

- напряжение испытательного коммутационного импульса, кВ;

1и

- напряжение одноминутное испытательное промышленной частоты, кВ.

2. Выбор ОПН по условиям обеспечения взрывобезопасности.

Взрывобезопасность ОПН на электростанциях считается

обеспеченной, если

кзвб

II )2,11,1( 

где

кз

- ток короткого замыкания (трехфазного или однофазного) в

месте установки ОПН.

3. Выбор класса энергоемкости ОПН.

Практическим критерием оценки энергоемкости ОПН является его

способность пропускать нормируемые импульсы тока коммутационного

перенапряжения без потери рабочих свойств. По энергоемкости

выпускаемые ограничители подразделяют на 5 классов (табл.4.21).

Таблица 4.21

Классы энергоемкости ОПН

Класс 1 2 3 4 5

Удельная энергоемкость

уд

, кДж/кВ

До 2 2,5-3 3,4-4,5 4,6-7 7-10

Амплитуда тока 250-300 450-600 900-1000 1200-1350 1800-1900

105

длительностью 2000

мкс, А

Если в каталоге задана полная энергоемкость

, кДж, то удельная

энергоемкость

нроуд

UWW /

При возможности возникновения переходного резонанса

(коммутация блока линия-трансформатор), при установке в сетях 110 кВ

с частично разземленными нейтралями трансформаторов ОПН должен

иметь энергоемкость не ниже 4 – 4,5 кДж/кВ.

В генераторной сети с изолированной нейтралью генератора

энергоемкость ОПН должна быть

54 

уд

кДж/кВ. При резонансном

или резистивном заземлении нейтрали генератора энергоемкость ОПН

может иметь

2

уд

кДж/кВ.

4. Выбор номинального напряжения ОПН -

но

Так как известно безопасное время воздействия этого напряжения -

сt

во

10

, то по усредненной характеристике «напряжение-время» с

предварительным нагружением

ввв

ttbak lg07,043,1lg 

, (66)

определяем кратность этого напряжения

36,107,043,1 

во

, и

значение номинального напряжения ОПН

нронровоно

UUkU 36,1

5. Выбор ОПН по условиям работы в квазиустановившихся режимах.

Выбранный ОПН проверяется на соответствие его временных

допустимых напряжений квазиустановившимся перенапряжениям при

различных видах коммутаций с учетом времени действия релейной

защиты, общей и противоаварийной автоматики.

В случае установки ОПН в РУ электрических станций расчетным

является однофазное короткое замыкание на шинах РУ или вблизи от

них на отходящих воздушных линиях. При воздействии АРВ и

форсировке возбуждения резко возрастает ток возбуждения генератора

и соответственно его э.д.с. и напряжение на выводах трансформатора и

шинах РУ. Напряжение на неповрежденных фазах будет находиться в

пределах

нрф

U)2,11,1( 

до тех пор, пока генератор не отключится от

сети. Длительность существования этого режима определяется

временем отключения короткого замыкания линейными и

трансформаторными выключателями, временем срабатывания УРОВ,

АРВ, а также временем гашения поля.

В случае установки ОПН в генераторной сети (ГРУ, блока) в

качестве расчетного принимается этот же режим с длительностью не

106

более 4 – 5 с или однофазного замыкания на землю в генераторной

сети с длительностью 0,5 с (или 2 ч), если это не учтено в п.1 при

выборе

нро

, с напряжением на неповрежденных фазах

нрф

При этом можно воспользоваться усредненной характеристикой

«напряжение - время» без предварительного нагружения, для которой

5,1a

08,0b

. Для ориентации можно воспользоваться расчетами:

вi

, с

0,01 0,1 1 10 100 1000 10000

нровiвi

UUk /

1,66 1,58 1,5 1,42 1,34 1,26 1,18

6. Определение защитного уровня ОПН при коммутационных

перенапряжениях -

кост

Остающееся напряжение на ограничителе при коммутационных

перенапряжениях должно быть не выше допустимого при

коммутационных перенапряжениях

кдопкост



которое определяется через испытательное напряжение

ик

коммутационным импульсом защищаемого оборудования (табл.4.19)

иккдоп

UU )87,083,0(



(67)

Следует отметить, что испытательное напряжение на

коммутационном импульсе нормируется ГОСТ 1516.3-96 для

электрооборудования напряжением 330 кВ и выше (табл.4.20).

Для электрооборудования напряжением до 220 кВ нормируется

одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты -

1и

. Выдерживаемый уровень коммутационных перенапряжений

можно определить по выражению

икиик

UkkU 

, (68)

где

- коэффициент импульса, равный 1,35 – для трансформаторов,

1,1 – для аппаратов и 1,0 – для электрических машин;

- коэффициент

куммулятивности, равный 0,9 – для трансформаторов и 1,0 – для

аппаратов и машин.

7. Определение защитного уровня ОПН при грозовых

перенапряжениях -

гост

Остающееся напряжение на ограничителе при грозовых

перенапряжениях должно быть не выше допустимого при грозовых

107

перенапряжениях и нормируемых расстояний до защищаемого

электрооборудования

гдопгост



которое определяется через испытательное напряжение

игп

грозовым

полным импульсом защищаемого оборудования (табл.4.20)

игпгдоп

UU )95,09,0(



(69)

Для электрических машин можно принимать [11]

кдопгдоп



Защита электрических машин (ТГ, ГГ, СК, двигателей) от грозовых

перенапряжений необходима при непосредственном соединением с

воздушной линией, а также при блочных схемах, когда блочный

трансформатор соединяется с РУВН или РУСН воздушными

токопроводами, т.к. грозовой импульс, ограниченный ОПН на выводах

трансформатора до

1.гост

, передается в генераторную сеть как за счет

электромагнитной трансформации

тгостгм

kUU /



, (70)

так и за счет емкостной связи обмоток

122

СС

гостге





, (71)

где

- коэффициент трансформации;

- емкость между обмотками

трансформатора;

- результирующая емкость генераторной сети.

Обычно

4,025,0

122



 СС

и если необходимо сильнее ограничить

грозовой импульс, то вместе с ОПН в генераторной цепи может

включаться дополнительная емкость

мкФС 5,0



Результаты выбора ОПН сводятся в табл.4.22.

Таблица 4.22

Выбор ОПН

Параметр

Паспортные

данные

Расчетные

данные

Условия выбора

108

Наибольшее длительно

допустимое напряжение

нро

нрс

нрснро

UU )05,102,1( 

Условие

Взрывобезопасности

вб

кз

кзвб

II )2,11,1( 

Класс энергоемкости

нроуд

UWW /

4-5 кДж/кВ

кВкДжW

уд

/54 

Номинальное напряжение

но

во

нровоно

UkU 

Защитный коммутационный

уровень

кост

кдоп

кдопкост



Защитный грозовой уровень

гост

гдоп

гдопгост



Проверка

квазиустановившегося

режима

нро

вi

нровiвi

UkU /

Паспортные данные ОПН приведены в табл.4.23-4.32.

Таблица 4.23

Основные электрические характеристики ОПН для сетей 6 кВ

Фирма-

изготов

итель

Тип ОПН

нро

кВ

кДж

кА

.расчк

кА

кост

, кВ,

при

расчк

гост

кВ, при

кАI

5

(10 кА)

вб

кА

ут

мм

ЭК-

КФЗ

ОПН-6

ОПН-1-6

7,2

5,3

300

160

ЭЛВО

ОПН-1-6/7,2

ОПН-2-6/7,2

7,2

9,7 18,7

22,5

(24,5)

162

ОПН-1-6/7,6

ОПН-2-6/7,6

7,6

10,3 5 500 19,3

23,6

(25,6)

169

ОПН-П1-6 7,2 10 17,6

21,2

(22,5)

180

TEL ОПН-РС/

TEL-6/7,6

7,6 5 250 18,9 23,9

(25,7)

290

109

ОПН-КР/

TEL-6/6

ОПН-КР/

TEL-6/6,6

ОПН-КР/

TEL-6/6,9

6,0

6,6

6,9

21,6

23,8

24,8

10 400

14,8

16,5

17,4

17,7

(19,3)

19,6

(21,4)

20,9

(22,7)

235

ОПН-КС/

TEL-6/6

ОПН-КР/

TEL-6/6,9

6,0

6,9

24,0

27,6

10 500

14,6

16,9

17,2

(18,5)

19,9

(21,5)

130

ОПН-Т/

TEL-6/6

ОПН-Т/

TEL-6/6,9

ОПН-Т/

TEL-6/7,6

6,0

6,9

7,6

24,0

27,6

30,4

10 500

14,6

16,9

18,5

17,2

(18,5)

19,9

(21,5)

21,8

(23,6)

130

Феникс

ОПН-6/6,5-(I)

ОПН-6/7,2-(I)

ОПН-6/5,5-(II)

6,5

7,2

5,5

6,5

9,75

10,8

17,0

20,1

500

(1000)

15,7

(16,4)

17,4

(18,1)

12,9

(13,3)

15,2

(15,7)

19,2

(21,2)

21,2

(23,5)

15,1

(16,2)

17,8

(19,2)

200

или

150

Продолжение таблицы 4.23

Фирма-

изготов

итель

Тип ОПН

нро

кВ

кДж

кА

.расчк

кА

кост

, кВ,

при

расчк

гост

кВ, при

кАI

5

(10 кА)

вб

кА

ут

мм

АВВ-

УЭТМ

POLIM-I-6

POLIM-S-6

MWK-6

MWD-6

44,0

72,0

28,0

250

(1000)

500

(1000)

250

(1000)

250

(1000)

19,1

(20,6)

19,7

(20,3)

19,0

(20,5)

19,0

(20,5)

23,3

(24,6)

22,8

(24,0)

23,2

(24,6)

23,2

(24,6)

484

269;

370

176

Siemens 3EE207,5

3EE209,0

3EK709,0-4C

6,0

7,2

48-60

58-72

500

(1000)

500

15,5

(16,0)

18,5

(19,5)

23,0

18,0

(19,0)

22,0

(23,0)

27,8

490

110