2.2 Описание режимов работы

Нормальный режим: в работе 1-я и 2-я секции шин 6 кВ через секционный выключатель (МСМВ) и трансферная система шин (ТСШ) через шинносоединительный выклю­чатель №1 (ШСВ-1).

На 1-ю секцию включены: ТГ-1, фидер СН 1РО; фидер СН 1Р, ДГК-1, ТН № 1, потребитель­ские фидера: РП-3А, РП-4А, РП-5А.

На 2-ю секцию включены: ТГ-2, трансформатор связи № 2, фидер СН 2РО; фидер СН 2Р, ДГК-2, ТН № 2, потребительские фидера: РП-3Б, РП-4Б, ЗЗСК, «Прачечная-1», «Прачечная-2».

На трансферную систему шин включены: Трансформатор связи № 1, резервные фидера СН № 1 и № 2, резервные трансформаторы СН № 1 и № 2 главного корпуса, резервный трансформатор мазутного хозяйства № 1, потребительские фидера: РП-5Б, «Город», «ЖБК-3».

Ремонтный режим № 1: «Ремонт генератора № 1 с трансформатором связи № 1».

Включается ШСВ № 2, ШСВ № 1 - отключается. Трансформатор № 2 переводится со 2-ой секции на ТСШ. 1-я секция шин ГРУ-6 кВ остается на одностороннем питании через межсекционный выключатель 6 кВ (МСМВ).

Ремонтный режим № 2: «Ремонт генератора № 2 с трансформатором связи № 2».

Производится без изменения схемы. 2-я секция шин ГРУ-6 кВ остается на одностороннем питании через межсекционный выключатель 6 кВ (МСМВ).

Ремонтный режим № 3: «Ремонт 1-ой секции ГРУ-6 кВ».

Присоединения с 1-ой секции переводятся на ТСШ. Реакторная связь (МСМВ) включается между ТСШ и 2-ой секцией. ШСВ № 1 и ШСВ № 2 - отключаются.

Ремонтный режим № 4: «Ремонт 2-ой секции ГРУ-6 кВ».

Трансформатор № 1 переводится с ТСШ на 1-ю секцию. Присоединения со 2-ой секции переводятся на ТСШ. Реакторная связь (МСМВ) включается между ТСШ и 1-ой секцией. ШСВ № 1 и ШСВ № 2 - отключаются.

Ремонтный режим № 5: «Ремонт трансферной системы шин ГРУ-6 кВ».

Все присоединения с ТСШ переводятся на 1-ю и 2-ю секцию соот­ветственно. ШСВ № 1 и ШСВ № 2 - отключаются.

2.3 Характеристика присоединений

К основному оборудованию, относятся генераторы № 1 и № 2 типа ТВФ-60-2, а также трансформаторы связи № 1 и № 2 типа ТДНГУ 63000/110.

Данные по токам всех присоединений приведены в таблице 1.

Генератор ТВФ-60-2: S_н = 82400 кВА; Р_н = 70000 кВт; cosφ = 0,85 U_н = 6300 В; I_н = 7550 А; I_мах = 7948; η = 98,5 %.

Трансформатор ТДНГУ 63000/110: S_н = 63000 кВА; U_нв = 115 кВ; U_нн = 6,3 кВ; U_к = 10,5 %; ΔP = 260 кВт; I_н = 5773 А; I_max = 7794 А.

Шинопровод ГРУ выполнены из сдвоенных алюминиевых профилей коробчатого типа размером 200 × 900 × 12 мм открытого исполнения. Длительно допустимый ток составляет 8830 А.

2.4 Токи короткого замыкания

Для выбора и проверки электрических аппаратов необходимо, прежде всего правильно оценивать расчетные условия К.З. На основании данных, полученных с предприятия, значения токов трехфазного короткого замыкания и ударного тока были внесены в таблицу, а также составлена схема на которой отмечены расчетные точки К.З.

При расчетах было принято, что все оборудование работает в нормальном режиме и с номинальной нагрузкой.

Рисунок 3 - Расчетная схема токов короткого замыкания

Значения токов короткого замыкания приведены в таблице 2.

Таблица 2 Токи короткого замыкания в пределах ГРУ

Параметр	Точки К.З.
	К1	К2	К3	К4	К5	К6	К7	К8	К9
I”, кА	53,79	53,55	118,06	118,06	117,84	38,89	38,89	15,3	15,3
iуд , кА	139,2	138,5	297,2	297,2	296,6	107,8	107,8	38,95	38,95
Iпτ, кА	50,55	50,34	110,98	110,98	110,77	36,56	36,56	14,38	14,38
iaτ , кА	25,82	25,70	56,67	56,67	56,56	18,67	18,67	7,34	7,34
	К10	К11	К12	К13	К14	К15	К16	К17
I”, кА	12,4	14,63	9,68	13,95	12,4	13,95	15,3	15,3
iуд , кА	31,56	37,24	24,64	35,51	31,56	31,51	38,95	38,95
Iпτ, кА	11,66	13,75	9,10	13,11	11,66	13,11	14,38	14,38
iaτ , кА	5,95	7,02	4,65	6,70	5,95	6,70	7,34	7,34

I^” – периодическая составляющая трехфазного тока КЗ в начальный момент времени, кА; i_уд – ударный ток, кА; I_пτ - действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания; i_aτ - апериодическая составляющая трехфазного тока КЗ.

2.5 Вывод по разделу 2

В данном разделе была определена схема распределительного устройства, которая осталась без изменений, так как полностью удовлетворяет по надежности. Были приведены имеющиеся данные относительно характеристики оборудования, описаны ремонтные режимы генераторного распределительного устройства, а также приведены расчетные параметры токов короткого замыкания.

3 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Выбор выключателей

3.1.1 Генераторные выключатели

В соответствии с нормативными документами, при проектировании электрических станций всех типов в цепи генератора как единичного (имеющего отпайку к трансформатору собственных нужд), так и укрупненного энергоблока предусматривается установка генераторного выключателя напряжением 6 – 24 кВ.

Генераторные выключатели составляют основу оборудования электростанции, осуществляя защиту и генератора, и силового трансформатора. Условия работы таких аппаратов отличаются от условий работы обычных выключателей переменного тока. Соответственно и требования, предъявляемые к выключателям, установленным в цепях генераторов, имеют свои особенности:

– повышения надежности электроснабжения собственных нужд;

– отключения коротких замыканий, если они возникают на генераторном напряжении;

– снижения объема повреждения и предотвращения развития аварии в случае возникновения короткого замыкания;

– повышения гибкости в управлении энергоблоком.

Генераторные выключатели имеют существенные особенности, касающиеся условий и режимов работы. На них нельзя в полном объеме распространить требования национальных и международных стандартов по выключателям, применяемым в электросетях. К особенностям генераторных выключателей относятся:

– большое число ступеней значений номинальных токов и напряжений;

– высокое содержание апериодической составляющей в токе КЗ от генератора;

– большие значения параметров восстанавливающегося напряжения (ПВН) на контактах выключателя, и в первую очередь при отключении КЗ от системы;

– коммутация в режиме рассогласования фаз, например, при неправильной синхронизации, выпадении генератора из синхронизма и работе защиты от потери возбуждения;

– высокий механический ресурс;

Некоторые фирмы (в частности Siemens) начали выпускать вакуумные генераторные выключатели. Однако отрицательные свойства вакуумных генераторных аппаратов (особенно в части создаваемых ими коммутационных перенапряжений) хорошо известны. Специалисты сходятся во мнении, что не только без предварительных расчетов по выбору средств защиты от коммутационных перенапряжений, месту их установки, но главное – без полномасштабных испытаний во всех эксплуатационных режимах и опыта использования хотя бы на одном генераторе применение вакуумных выключателей преждевременно. Отметим, что вакуумные выключатели на большие номинальные рабочие токи (6000 А и более) и токи отключения КЗ более 70 кА требуют включения двух или даже трех вакуумных камер параллельно. Это техническое решение в конструкции выключателя приводит к ряду сложных технических проблем. К тому же такие генераторные выключатели будут дороже элегазовых.

Для генераторов № 1 и № 2 выбираем высоковольтный выключатель генераторный элегазовый ВГГ-20-63/8000.

Основные технические данные выключателя:

Номинальное напряжение 20 кВ.

Наибольшее рабочее напряжение 22 кВ.

Номинальный ток 8000 А.

Номинальный ток отключения 63 кА.

Ток электродинамической устойчивости 160 кА.

Проверяем выбранный выключатель:

1. По напряжению установки:

20 кВ > 6,3 кВ.

2. По длительному току:

8000 А > 7550 А.

3. По отключающей способности:

Номинальный ток отключения, кА:

1) симметричный (эффективное значение):

I_н.откл ≥ I_пt ,

63 кA > 36,56 кА.

2) асимметричный (максимальное значение):

I_{полн кз} ≤ I_{полн выкл} ,

I_{полн кз}= , (1)

I_{полн кз} = кА.

I_{полн выкл}= , (2)

I_{полн выкл} = кА.

I_{полн кз} < I_{полн выкл,}

70,37 кА < 124,7 кА.

4. Номинальный ток динамической стойкости, кА:

1) симметричный (эффективное значение):

I_дин.с ≥ I_п0,

63 кА > 38,89 кА.

2) асимметричный (максимальное значение):

i_макс ≥ i_уд,

160 кА > 107,8 кА.

5. Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), кА²∙с:

I²_t∙t_t ≥ В_к,

В_к=I²_п0∙(t_откл+T_a), (3)

В_к = (38,89)² ∙ (0,1+0,03+0,245)= 567,17 кА.

I²_t∙t_t = 63²·3 = 1190 кА. (4)

11907 кА > 567,16 кА.

Выбранные выключатели полностью соответствуют необходимым условиям.

Для Трансформаторов связи № 1 и № 2, ШСВ–1 и ШСВ–2, МСМВ выбор и проверку выключателей производим аналогично.

Так же важную роль при выборе данного выключателя сыграло не только его сниженная стоимость по сравнению с импортными аналогами но и то, что по габаритным и присоединительным размерам элегазовый генераторный выключатель ВГГ-20-63/8000 полностью соответствует и заменяет масляный выключатель МГ-20 и МГ-10, который в данный момент установлен в ГРУ-6 кВ.

Особенности выключателей типа ВГГ:

– 3-полюсный выключатель с приводом и контролирующими элементами полностью собран на общей раме

– для внутренней установки

– не требуются дополнительные вспомогательные элементы

– легкий монтаж и ввод в эксплуатацию ввиду того, что выключатель поставляется как полностью собранный и испытанный блок

– техобслуживание требуется через 15 лет или через 10 000 механических операций «включение-отключение».

Элегазовые выключатели типа ВГГ отвечают требованиям следующих нормативных документов:

– ГОСТ Р 52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ»

– ГОСТ 15150 «Исполнения для различных климатических районов в части воздействия факторов внешней среды

– ГОСТ 9.014-78 «Единая система защиты от коррозии и старения»

– ПБ03-576-03 «Правила устройств и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением»

– ТУ3414-008-00213606-2008