3. Проведение мероприятий по реконструкции электрической части ПС
Подстанция уже имеет место реконструкции включавшая в себя замену вводных и секционных высоковольтных выключателей. На этом этапе всё остановилось, а срок эксплуатации остального оборудования подходит к концу, у некоторых и вовсе закончился, что несёт в себе всё более непредсказуемую работу механизмов и всего оборудования в целом, несмотря на то, что проводятся определённых профилактики.
Замена высоковольтного оборудования (в нашем случае выключатели 10(6) кВ, позволит сократить аварийность, хорошую производительность, удобство в оперативном обслуживании, компактность, а с новыми вакуумными выключателями BB/TEL и вовсе практически отказаться от планового и капитального ремонта. У ВВ марки BB/TEL практически неограниченный срок службы, более 50 лет, что достигается за счёт отсутствия сложных механизмов нежели как у предыдущих.
Помимо силовой части, нам следует заменить кабели питания электродвигателей. Их ещё закладывали в момент проектирования подстанции.
3.1Выбор элегазового выключателя
Выбираем высоковольтный элегазовый выключатель на напряжение 110 кВ GL312 производства Alstom. Внешний вид высоковольтного элегазового выключателя GL312 приведен на рисунке 6.1.
Высоковольтный выключатель выбирается и проверяется по следующим параметрам
Номинальному току
На термическую стойкость
Выбранный высоковольтный выключатель расчетную прошел проверку и может применяться на проектируемой ГПП
Первым этапом модернизации ПС 110 кВ, будет производиться замена высоковольтных выключателей 100 (110) кВ. Выключатели ВМПЭ-10 установлены на линиях питающие асинхронные электродвигатели 110 кВ.
Предыдущий выключатель ВМПЭ-10 (Рисунок 1.4) имеет значительно меньший ресурс, по показаниям коммутационных и механических способностях, меньший срок службы, высокие эксплуатационные затраты, и не так удобен в обслуживании, как выключатель BB/TEL типа Shell исполнения 113, c огромным количеством особенностей.
Технические данные вакуумного выключателя, отображены в таблице 3.1.
Сам выключатель изображен на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 – Вакуумный выключатель BB/TEL – 10 – 31,5 /630
Таблица 3.1 – Технические характеристики вакуумного выключателя BB/TEL – 10 – 31,5 /630
| Наименование параметра | Значение |
| Номинальное напряжение, кВ | 110 |
| Максимально допустимое рабочее напряжение, кВ | 120 |
| Собственное время включения, с | не более 0,055 |
| Номинальный ток, А | 630 |
| Ток электродинамической стойкости, кА | 32 |
| Номинальный ток отключения, кА | 20 |
| Ток термической стойкости, кА | 20 |
| Время протекания тока термической стойкости, с | 3 |
3.2 Проверка выбранного элегазового оборудования
Решением для выбора оборудования и проводников для ПС 110 кВ будет окончательным после того, когда выбранное оборудование пройдёт проверку на соответствие и пригодность его к тем условиям, которые определятся по окончанию расчетных условий, а именно: расчетных рабочих токов присоединений, апериодической и периодической составляющих тока, и токов к.з.
Расчетные данные сравниваются в конце расчёта (таблица 3.2), с номинальными параметрами аппарата, указанных в техническом паспорте в соответствии с моделью выключателя.
При выборе оборудования учитывается следующее: загрязненность среды;
род установи (наружная или внутренняя); стоимость аппарата;
удобство его размещения в распред. устройствах и других помещениях электрохозяйства;
вес и габариты.
3.2.1 Проверка ВВ выключателя
Выбор высоковольтного выключателя производится по следующим рекомендуемым параметрам:
Номинальному напряжению:
I р – расчётный (номинальный) ток электродвигателя.
Отключающей способности:
Рисунок 3.2 – Кривая содержания апериодической составляющей;
После того как мы подробного описали все необходимые нам параметры произведём расчёт отдельных пунктов и их результаты занесём в таблицу 3.2, для сравнения расчётных параметров с каталожными данными выключателя:
Воспользовавшись формулой (3.1) найдём параметры второго пункта:
Составим таблицу 3.2 для внесения в неё результаты всех 3 групп электродвигателей, для сравнения каталожных данных с расчётными и дальнейшего вывода по выбору высоковольтного выключателя.
Таблица 3.2 – Расчётные и каталожные данные
| Выключатель BB/TEL – 10 – 31,5 /630 | |||
| Расчётные данные групп эл. двивтелей | Каталожные данные | ||
| № 1 | № 2 | № 3 | |
| Uном 110 кВ | Uсет.ном 110 кВ | ||
| Imax 56,91 А | 33,44 А | 42,76 А | 630 А |
| Iп.о 9,18 кА | 8,608 кА | 8,768 кА | 20 кА |
| iа. 5, 412 кА | 5,075 кА | 5,169 кА | 7,07 кА |
| iуд. 20,773 кА | 19,48 кА | 19,84 кА | 32 кА |
| Iполн 18,39 кА | 17,25 кА | 17,57 | 24,749 кА |
| k 20, 227 кА с | 17,78 кА с | 18,45 кА с | 31,25 кА с |
По таблице мы видим, что параметры выключателя лучше всех расчётных параметров, всех групп эл. двигателей, а значит, мы установим данную модель выключателя на все эл. двигатели.
2. 1 Выбор и проверка питающего кабеля
При выборе проводника мы будем придерживаться расчётов совершённых ранее, при токах к. з.
Выбор кабеля свыше 1 кВ, так же определяется по рекомендуемым расчётным характеристикам:
- напряжению установки:
U ном
U сети ном
- экономической плотности тока по формуле:
Полученные результат округляем до следующего стандартного значения, 35 мм2
Выберем предварительно кабель ВВГ 3х35 мм2
5 Молниезащита ГПП
Есть понятие как внешнее перенапряжение. Это перенапряжение которое действует со стороны окружающей среды при прямом попадании молнии.
Поэтому на стадии проектировании электросетей, станций и подстанций, необходимо учитывать, вероятность их повреждений от попадания молнии и учитывать возможность её предотвращения. Открытые электроустановки, особенно притягивают некую стихию.
Согласно Руководящим указаниям по защите электростанций и подстанций свыше 3кВ от прямых ударов молнии (далее ПУМ), защита оборудования расположенного на территории этих станций является обязательной. К таким объектам относятся:
ОРУ, включая все гибкие связи и шинные мосты; здания маслохозяйства;
здания машинного отделения и ЗРУ.
ОРУ станций и подстанций защищаются от ПУМ стержневыми молниеотводами и только для протяженных шинных мостов и гибких связей применяются тросовые молниеотводы.
Защита ОРУ осуществляется установкой стержневых молниеотводов на порталах подстанций или устройством отдельно стоящих стержневых молниеотводов со своими обособленными заземлителями.
Молниеотводы, установленные на порталах подстанций, дешевле отдельно стоящих молниеотводов, так как требуют меньше металла на изготовление.
Они ближе располагаются к защищаемому оборудованию, поэтому эффективнее используется их защитная зона. Но при поражении портального молниеотвода ударом молнии с большой амплитудой и крутизной фронта импульса тока на молниеотводе и на портале значительно возрастает
напряжение. Это напряжение может оказаться достаточным, чтобы вызвать
«обратное» перекрытие изоляции ОРУ с заземленных элементов на токоведущие части подстанции.
Расчет высоты стержневых молниеотводов:
где h – полная высота молниеотвода;
hа – активная высота молниеотвода (11,35 м);
hх – высота защищаемого сооружения (5,5 м);
р=1 при h ≤ 30 м,
Д – большая диагональ четырехугольника с молниеотводами в его вершинах (59 м).
Воспользовавшись формулой (5.1) и (5.2) вычислим высоты молниеотвода:
h 59 = 7,375 м; принимаем 8,5 м;
а 8·1
h 11,35 8,5 19,85 м; принимаем 20 м.
Высоту молниеотвода от земли выбирают такой, чтобы защищаемые оборудование и конструкции попали в зону защиты молниеотвода, внутри которой с достаточной надежностью (в электроустановках 99,5% – зона защиты типа А) обеспечивалась бы защита зданий и сооружений от прямых ударов молнии.
4 Расчёт заземляющего устройства главной понизительной подстанции
Правилам в ПУЭ устройства заземления электроустановок, необходимо
выполнять с учётом сопротивления RЗ
напряжения прикосновения (далее Uпр. )
0,5Ом или же нормативного
Вычисление по RЗ
0,5Ом
приводят к бессмысленному перерасходу
материала(металла), и некая трудоёмкость при изготовлении заземляющих устройств. При эксплуатации РУ 110 кВ. и выше даёт возможность перейти к нормированию Uпр. , а не значени R3.
Рисунок 4.1 – Схема заземлителя.
Сложное устройство заземлителя, сменяет расчётная квадратная модель (Рисунок 4.1) при соблюдения условий равенства их площадей S , глубины заложения t горизонтальных проводников, их общей длины, глубина вертикальных заземляющих стержней, их длина и глубина заложения в грунт.
Многослойный грунт, во время расчётов, принимается двухслойный:
верхней толщиной
h1 (с удельным сопротивлением p1 );
нижний с удельным сопротивлением
p2 .
Примерная глубина заложения заземляющего устройства t 0,5 0,7м
, длина вертикального заземлителя lв
3 5м , выберем lв
5м, расстояние
между горизонтальными заземлителями а 5м .
5.1Расчёт зоны защиты одиночно-стержневым молниеотводом
Расчёт зоны защиты одиночно-стержневым молниеотводом высотой
| 150 м |
h представляет собой конус с высотой:
| 0,85h; |
h0
h0 = 0,85 20 = 17 м;
и радиусами на уровне земли и уровне защищаемого оборудования
| h) h; |
rо =(1,1 – 0,002
rх =(1,1 – 0,002h)(h – hх
/ 0,85);
rо = 1,1 – 0,002·20 ·20 = 21,2 м;
rх1 = 1,1 – 0,002·20 · 20 – 11,35 / 0,85 = 7,04 м;
rх2 = 1,1 – 0,002·20 · 20 – 5,5 / 0,85 = 14,3 м.
5.2 Общая защитная зона двух молниеотводов
Молниеотводы с одинаковой высотой, расположены друг от друга на
расстоянии
h < L1 < 3h (20 < L1 = 53 < 3·20 = 60) тем самым образуя одну
(общую) зону защиты.
Характер зоны от одного молниеотвода до другого, представляется гребнем в виде ломаной линии. Высота самой низшей точки этого гребня определяется по следующим формулам:
| с о 1 |
h = h –(0,17 + 3·10-4 h)(L – h);
rсх = rо (hс – hх ) / hс ;
rс = rо ;
(5.2.1)
(5.2.2)
Воспользовавшись формулами (5.2.1) и (5.2.2) найдём высоту гребня:
| с |
h = 17 – 0,17 + 3·10–4·20 53 – 20 = 11,72 м;
rсх1 = 21,2 11,72 – 11,35 / 11,72= 0,67 м ;
rсх2 = 21,2 11,72 – 6 / 11,72= 10,3 м;
rс = 21,2 м;
h < L1 < 3h(20 < L1 = 26 < 3·20 = 60);
| с |
h = 17 – 0,17 + 3·10–4·20 26 – 20 = 15,9 м;
rсх1 = 21,2 15,9 – 11,35 / 15,9 = 6 м;
rсх2 = 21,2 15,9 – 6 / 15,9= 13,2 м.
| ОРУ-110кВ |
Рисунок 5.1- Схема расположения молниеотводов на ОРУ-110кВ ГПП 50.
Молниеотводы собираются в одну конструкцию из отдельных частей: молниеприемника;
несущей конструкции; токоотвода;
заземлителя.
Первый в конструкции принимает воспринимает удар молнии на себя. Поэтому он должен быть рассчитан на высокие нагрузки для противостояния механическим и тепловым воздействиям тока.
Молниеприемники изготовляются из высокопрочной стали прокатного типа и любого профиля, сечение которого составляет не менее 100 мм2 , при длине его длине 2,5 м.
Несущая конструкция закрепляет на себе токоотвод и молниеприемник.
Большое распространение получили молниеотводы устанавливаемые на железобетонные, деревянные, металлические опоры.
Для прохождения полного тока от молнии, токоотводы с опорами выполненными из дерева изготовляются различного профиля с сечением не
Заземлители у молниеотводов позволяют отводить в землю сверхтоки.
Исходя из требований, сопротивление заземлителя не должно превышать 10-15 Ом.
Для хорошего прохождения сверхтоков, все соединения от молниеотвода до заземлителей желательно скреплять сваркой, а для предупреждения коррозии покрывать грунтовкой и эмалью.