UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET

OBRAZOVNI PROFIL: Elektro energetika Katedra za energetiku

SEMINARSKI RAD

IZ

ELEKTROENERGETSKIH POSTROJENJA

U Nišu Student

Ivan Cačević 125301. Zadatak:

Na slici 1 je jednopolnom šemom prikazan elektroenergetski sistem. Prekidači: od 1 do 13 su zatvoreni.

Slika 1. Jednopolna šema posmatranog dela elektroenergetskog sistema

Podaci o elementima mreže:

G1: Un= 6 kV G2: Un = 10 kV T1: m = 110/6 kV Sn= 2x12 MVA Sn= 54 MVA Sn = 2x12,5 MVA x’’= 0.21 x’’= 0.2 x = 0.12 x’ = 0.24 x’ = 0.22 Ta = 0.32 s Ta = 0.3 s

T2: m = 110/10 kV T3: m = 400/110 kV T4: m = 220/110 kV Sn = 63 MVA Sn = 2x300 MVA Sn = 2x150 MVA x = 0.12 x = 0.12 x = 0.125

Mreža 220 kV: UD = 220 kV Mreža 400 kV: UD = 400 kV = 5500 MVA = 8300 MVA

= 4800 MVA = 7000 MVA ku = 1,72 ku = 1.8

Rt= 0,1 Xt

I. Izračunati:

a) udarnu struju i toplotni impuls struje kvara pri tropolnom kratkom spoju na sabirnicama A (ili na elementima koji se odabiraju);

b) potrebnu struju i snagu isključenja prekidača 3 . Kvarovi na strani 110 kV se isključuju za 0.12 s, a na strani / kV za / s.

Razmatrano postrojenje se nalazi u mreži sa direktno uzemljenim zvezdištem .

Raspored polja razmatranog postrojenja, sa njihovim maksimalnim snagama opterećenja i smerovima, dat je na slici 2.

Slika 2

II. a) Nacrtati uprošćenu principijelnu šemu celog postrojenja, usvajajući sistem od 1 glavne i / pomoćne sabirnice!

b) Odabrati sabirnice!

c) Odabrati komutacione aparate i merne transformatore za dalekovodno polje (redni br. 2 na slici 2.)!

d) Nacrtati potpunu principijelnu šemu datog polja!

e) Nacrtati dispoziciju datog polja u dve projekcije!

Postrojenje obuhvata površinu od 100 x 60 (m). Specifična otpornost tla iznosi 76 m, a struja koja se za vreme kvara odvodi kroz uzemljivač iznosi I=1020 A i isključuje se za 0.12 s.

III. Predložiti skicu zaštitnog uzemljenja postrojenja.

2. P R O R A Č U N I

PRORAČUN ELEMENATA EKVIVALENTNIH ŠEMA

Dimenzionisanje elektroenergetskih aparata vrši se na osnovu režima kratkog spoja, koji je okarakterisan udarnom strujom i toplotnim impulsom.

Da di se odredila udarna struja i toplotni impuls struje kvara pri tropolnom kratkom spoju na sabirnicama A, dati EES se predstavlja ekvivalentnom šemom na slici 3.Posmatraćemo paralelno subtranzijentni i tranzijentni režim. Reaktanse koje su date u zagradama važe za tranzijentni režim.

Reaktanse pojedinih veličina svedene na naponski nivo mesta kvara a to je 110 kV :

- Generatori:

- Transformatori:

- Vodovi:

- Mreža 400 kV:Mreža D:

Mreža F:

Slika 3. Ekvivalentna šema celog EES-a

Ako trougao koji obrazuju impedanse voda transformišemo u zvezdu, kako za tranzijentni tako i za subtranzijentni režim, onda dobijamo sledeću ekvivalentnu šemu (slika 4).

Slika 4. Ekvivalentna šema celog EES-a

Kako je:

Za subtranzijentni režim:

Za tranzijentni režim:

Prilikom određivanja udarne struje kratkog spoja ne mogu se zanemariti aktivne otpornosti, ako se radi o kratkom spoju nešto dalje od generatora, jer bi to dovelo do znatne

greške, s obzirom na prisustvo jednosmerne komponente struje kratkog spoja. Imajući u vidu da je frekvencija mreže f=50 Hz, kao i: =250=314 rad/s,

Slika 5.Na osnovu izračunatih aktivnih otpornosti formira se ekvivalentna šema kao na slici 6.

Slika 6

Ovde su:

Daljim sređivanjem i izračunavanjem dobija se ekvivalentna šema sa slike 6. Gde je:

PRORAČUN UDARNE STRUJE I TOPLOTNOG IMPULSA STRUJE KVARA

Pošto je izračunato na mestu kvara (sabirnice A), ekvivalentna vremenska konstanta će biti:

Na osnovu ovoga, udarni koeficijent je:

Kako je:

Udarna struja na sabirnicama A će biti:

Toplotni impuls se dobija iz sledeće relacije:

Pošto je na naponskom nivou 110 kV vreme isključenja kvara ti=0.12 s, onda je:

tj. 9.23 > 3

pa možemo primeniti skraćeni oblik relacije za izračunavanje toplotnog impulsa:

PRORAČUN POTREBNE STRUJE I SNAGE ISKLJUČENJA PREKIDAČA 3

Da bi odredili potrebnu struju i snagu prekidača 3 iskoristićemo šemu subtranzijentnog perioda za slučaj kvara na sabirnici A. Na osnovu predhodno uvedenih oznaka i sračunatih vrednosti za reaktanse pojedinih grana možemo odredeti desnu komponentu struje kvara.

Slika 7

Kritična je kvar u tacki 3:

Tako da struja isključenja iznosi prekidača 3 iznosi: jer je .

Snaga isključenja prekidača 3 iznosi:

Struja tranzijentnog perioda koja prolaz kroz prekidač 3:

Toplotni impuls struje na prekidacu 3 za vreme isključenja od iznosi:

Udarna struja je:

Jednosekundarna struja:

Nominalna radna struja prekidača 3 je:

UPROŠĆENA PRINCIPIJELNA ŠEMA POSTROJENJA A

IZBOR SABIRNICA

Izbor preseka sabirnica se vrši na osnovu maksimalne trajno dozvoljene struje opterećenja, a proverava na kratkovremena termička i mehanička naprezanja. Ako se radi o sabirnicama na otvorenom prostoru, tada se još vrši i provera na koronu.

Pod maksimalnom trajno dozvoljenom strujom u normalnom pogonu, merodavnom za izbor preseka sabirnica, podrazumevamo najveću struju koja u normalnom pogonu teče kroz najopterećeniji deo sabirnica. Prema najviše opterećenom delu definišu se sabirnice.

Opterećenje sabirnica po deonicama dato je na sledećoj slici:

Sabirnice su isto opterecene,odnosno najoptereceniji deo sabirnice nosi snagu: Smaxr=100 MVAStruja najopterecenije deonice (radna struja) je:

Usvajamo uže Al-Če: 240/40 Ako se predpostavi da je temperatura ambijenta a=40C, a trajno dozvoljena

temperatura sabirnica td=80C i usvoji rezerva da se sabirnice mogu zagrejati do d=70C, onda će termički koeficijent korekcije biti:

Sada je trajno dozvoljena struja:

Na osnovu trajno dozvoljene struje usvajamo Al-Če uže, preseka:

S=300/50 mm2 i d=24.2 mmZa ovaj presek trajno dozvoljena struja iznosi Itd=606.078 A.

Pomoćnu sabirnicu biramo da bude istih dimenzija.

Ovako odabran presek proveravamo na termičko naprezanje u normalnom režimu rada i periodu kvara, ako je vrednost toplotnog impulsa A=41.53 kA2s

za kružni presek ks=1

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad

IZBOR KOMUTACIONIH APARATA I MENIH TRANSFORMATORA ZA DALEKOVODNO POLJE

Na osnovu ovih podataka I prethodno izračunatih podataka imamo:

Biramo malouljni prekidač proizvođača ’’ MINEL’’ Beograd:

Iz tabele biramo rastavljač sledećih karakteristika:-Nazivni napon -Nazivna struja -Dozvoljena jednosekundarna struja Vrsta:jednopolni sa dva izolatora u spoljašnjoj montažiProizvođač: “MINEL” Beograd

-Izbor strujnog transformatora

Strujni transformator služi da redukuje velike struje na vrednost pogodnu za merenje pomoću instrumenata ili uređaja zaštite.Snaga transformatora mora da pokrije gubitke priključnih instrumenata i spoljnih provodnika i kontakta.

Snaga jezgra za merenje:

Merni instrument Oznaka Potrošnja po faziAmpermetar 2

Registrujući ampermetar 3

Vatmetar 3

Registrujući vatmetar 3

Registrujući varmetar 1Brojilo aktivne snage 1

Brojilo reaktivne snage 16

Kosinusfimetar 6

Ukupno (suma) (VA) 20Tabela 1.

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad

Na osnovu primarna nazivna struja strujnog transformatora je 500 А а

sekundarna struja . Prenosni odnos je .

Veza između strujnog transformatora i instrumenata se odvija provodnikom ,

preseka i duzine .

Snaga jezgra za merenje:

Pod uslovom da su kontakti dobro izvedeni poslednji sabirak se može zanemariti, pa

imamo:

Podužna snaga gubitaka u vodovima za merenje, preseka s=2.5 mm2, za struju I=1 A

iznosi:

Prosečna dužina kablova za instrumente je:lvm=100 m

Značli, snaga jezgra za merenje strujnog mernog transformatora je:

Iz tabele usvajamo , klasa tačnosti , faktor sigurnosti Izbor jezgra za zaštitu:

Zaštitni relej Oznaka Potrošnja po fazi

Prekostrujni relej 3

Prekostrujni relej bez vremenske konstante

3

Distantni relej 6

Ukupno 12

Тabela 2.

Za vezu koristimo bakarno uže preseka dužine , tako da je:

Značli, snaga jezgra za merenje strujnog mernog transformatora je:

Iz tabele је , granični faktor učestanosti i klase tačnosti .Na osnovu ovih podataka biramo potporni uljni stujni transformator sa dva jezgra“Rade Končar” Zagreb: -Nazivni napon

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad

-Nazivna struja -Dozvoljena udarna struja : - Dozvoljena јednosekundarna struja -Prenosni odnos

Izbor naponskog transformatora:Merni instrument Oznaka Potrošnja po faziVoltmetar 5

Registrujući voltmetar 5

Vatmetar 5

Registrujući vatmetar 7Registrujući varmetar 3

Brojilo aktivne energije 3

Brojilo reaktivne energije 3

Kosinusfimetar 5

Frekvencmetar 1.5

Nadnaponski relej 4Distantni relej 1Ukupno 42.5

Тabela 3.

Snaga naponskog mernog transformatora je:

Na osnovu proračunatih podataka izabran je sledeći naponski merni transformator:

Jednopolno izolovan Nazivni napon: 110 kV Nominalna snaga: Klasa tačnosti:

POTPUNA PRINCIPIJELNA ŠEMA POLJA V1

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad

DISPOZICIJA POLJA V1

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad

ZAŠTITNO UZEMLJENJE POSTROJENJA

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad

Postrojenje obuhvata površinu od 100x60 (m). Specifična otpornost tla iznosi =76 m, a struja koja se za vreme kvara odvodi kroz uzemljivač iznosi I=1200 A i isključuje se za 0.12 s.Po preporuci predmetnog nastavnika ovo vreme treba iznositi 0.5 s.

Dozvoljeni napon dodira i napon koraka su:

Dozvoljeni napon dodira i napon koraka su:

Za predpostavljeni koeficijenat dodira kd=1.938, potrebna dužina trakastog uzemljivača iznosi:

Obim postrojenja iznosi:

P=2·(100+60)=320 m

Sada ćemo izvršiti proveru konfiguracije:

Ovde je:

gde su a1 i a2 dimenzije okca.Za širinu okaca uzemljivača stavljamo: a1=10 m, a2=10 mMoraju biti ispunjeni sledeći uslovi:

Elektroenergetska postrojenja Seminarski rad

, S – površina koju zahvata uzemljivačSada je:

pa su oba uslova ispunjena i kd se može izračunati.

Stvarna dužina uzemljivača je:

Usvojićemo sledeći oblik uzemljivača:

Usvaja se traka dužine L=1260 m, FeZn 25x4 mm i dubine ukopavanja H=0.8 m.

Sada je stvarni potencijal dodira sledeći:

Usvajamo vrednost koeficijenta koraka kk=0.15.

Stvarni potencijal koraka je:

Procena otpora uzemljivača:

Prva Loranova formula:

Ovde je ekvivalentni poluprečnik kruga površine jednake površini postrojenja:

Druga Loranova formula:

Švarcova formula:

Za traku dimenzija dobija se

Iz tabele sledi da je pa je Komentar: Dobijene vrednosti su proračunske. Tačna vrednost otpornosti dobija se na terenu.