Время максимальных потерь, ч,

Общие положения по проектированию электропечных

Установок

 

На линиях, питающих электропечные установки (трансформаторы), и самих трансформаторах должны предусматриваться устройства релейной защиты, действующие при: многофазных замыканиях в линии, питающей электропечную установку, и в трансформаторе; всех видах к.з. в трансформаторе; сверхтоках перегрузки.

Несмотря на значительную мощность трансформаторов электропечных установок, дифференциальная защита не предусматривается. Ее выполнение затруднено тем, что трансформаторы тока со стороны низшего напряжения отсутствуют или имеют характеристики, резко отличающиеся от характеристик трансформаторов тока со стороны питания.

 

Тип и особенности выполнения защиты

 

Защита от многофазных замыканий на в линии и трансформаторе представляет собой максимальную токовую защиту без выдержки времени в двухфазном двух- или трехрелейном исполнении, установленную со стороны высшего напряжения за кабельной линией.

Для защиты трансформатора от всех видов повреждений внутри кожуха трансформатора используется газовая защита, которая выполняется аналогично соответствующей защите трансформаторов с обмоткой высшего напряжения 6 кВ и выше.

Защита от сверхтоков перегрузки представляет собой максимальную токовую защиту в трехфазном трехрелейном исполнении, выполненную на реле с зависимой от тока характеристикой выдержки времени и установленную со стороны низкого напряжения электропечного трансформатора. Защиты действуют на отключение короткого замыкания ближайшим к месту повреждения выключателем.

 

Расчет защит

 

Максимальная токовая защита от многофазных замыканий.

Ток срабатывания зашиты

 

, (11.1)

 

где - номинальный ток электропечного трансформатора, А;

 

- коэффициент отстройки =2,0...3,0 для руднотермическнх печей и = 3,0...4,5 для дуговых сталеплавильных печей. Повышенные значения обеспечивают отстройку от токов эксплуатационных коротких замыканий, ликвидируемых устройством автоматического регулирования мощности.

 

= 147,06 А (11.2)

 

= (441,18 ч 661,77) А

 

Выбирается трансформатор тока с коэффициентом трансформации:

 

, (11.3)

 

где I_т.ном – номинальный ток трансформатора на стороне ВН;

I_нн.тт – номинальный ток трансформатора тока на стороне НН (I_нн.тт = 5 А);

К_сх – коэффициент схемы (для ТТ соединенных в звезду К_сх = 1)

=

 

Выбирается трансформатор с типа ТОЛ-10.

Определяется ток срабатывания реле по формуле:

 

(11.4)

 

= = 14,71 ч 22,06 А.

 

Защита выполняется на реле типа РТ-40 в 3-х релейном исполнении (рисунок 11.1).

Газовая защита от повреждений внутри бака электропечного трансформатора.

Газовая защита от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделением газа, и от понижения уровня масла должна быть предусмотрена:

§ для трансформаторов мощностью 6,3 МВА и более;

§ для внутрицеховых понижающих трансформаторов мощностью 630 кВА и более.

Газовую защиту можно устанавливать также на трансформаторах мощностью 1-4 МВА.

Газовая защита должна действовать на сигнал при слабом преобразовании и понижении уровня масла и на отключение при интенсивном газообразовании и дальнейшем понижении уровня масла.

Защита от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, может быть выполнена также с использованием реле давления.

Принимается для установки – газовое реле РГЧЗ-66.

Сигнальный орган защиты срабатывает, когда объем газа в реле достигнет 400 см³.

Чувствительность отключающего элемента может изменяться в зависимости от скорости потока масла - 0,6 м/сек, 0,9 м/сек, 1,2 м/сек.

Выдержка времени отключающего элемента составляет 0,1ч0,15 с при скорости потока масла, превышающего его уставку в 1,5 раза.

Схема газовой защиты предусматривает перевод ее действия только на сигнал, переводом контактной накладки с цепи отключения в цепь сигнализации (рисунок 11.1).

Токовая защита от перегрузки включается через трансформаторы тока, установленные на стороне низшего напряжения.

Учитывая возможность несимметрии токов фаз, защиту от перегрузки выполняют трехфазной. Параметры ее срабатывания выбирают таким образом, чтобы при токе срабатывания

 

I_с.з.= (1,4... 1,5) (11.5)

 

выдержка времени составляла t_с.з. » 10 с. При этом также обеспечивается отстройка от токов эксплуатационных к.з.

 

= 6275,73 А

 

I_с.з.= (1,4... 1,5) = (8786,02 ч 9413,60) А

 

Выбирается трансформатор тока с К_т = 6000/5 типа ТЛШ-10.

Ток срабатывания реле:

 

= = 7,32 ч 7,84 А.

 

 

Т – электропечной трансформатор

Q – выключатель

ТА1, ТА2 – трансформаторы тока

КА1 – КА3 – реле тока типа РТ-40

КА4 – КА6 – реле тока типа РТ-84

KL1 – KL5 – реле промежуточное типа РП-23

КТ – реле времени типа ЭВ-132

КН1 – КН2 – реле указательные типа РУ-21

KSG – контакт газового реле типа РГЧЗ-66

SX – накладка контактная

R1 – R2 – сопротивления

 

Рисунок 11.1 Принципиальная схема. защиты ДСП

12 Проектирование районной подстанции

 

12.1 Построение графиков электрических нагрузок

 

Электрическая подстанция предназначена для электроснабжения промышленного района. На напряжении 35 кВ от электрической подстанции будут питаться 4 ЛЭП, а на напряжении 10 кВ 7 РП.

Мощность энергосистемы и относительное сопротивление току к.з. в системе соответственно равны: Sc = 3000 МВА и Хс = 1,1 о.е. при заданном U_bh = 110 кВ.

Принципиальная схема положения электрической подстанции в энергосистеме

 

 

 

L=75 км

 

Электрические нагрузки подстанции определяют для выбора силовых трансформаторов, электрических аппаратов и токопроводов.

Данные для построения суточных графиков электрических нагрузок на среднем и низком напряжениях указаны в задании отдельно для летнего и зимнего периодов.

Рисунок 12.1 Суточный график нагрузок, 35 кВ, зима

 

Рисунок 12.2 Суточный график нагрузок, 35 кВ, лето

Рисунок 12.3 Суточный график нагрузок, 10 кВ, зима

 

Рисунок 12.4 Суточный график нагрузки, 10 кВ, лето

 

Для построения суточных графиков нагрузок подстанции на высшем напряжении найдем суммарные значения Р и Q нагрузок на среднем и низком напряжении для каждой ступени графика. Затем определим полную мощность.

Для зимнего периода (по рис.1 и 3):

t = 0-8 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 10+15 = 25 МВт

 

В задании указаны значения cosj₁ = cosj₂ = 0,9, следовательно

 

j₁ = j₂ = 25,8°

 

Q_1S = 25×tg25,8° = 12 Мвар

 

 

t = 8 - 12 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 15 + 25 = 40 МВт

 

Q_1S = 40×tg25,8° = 19,2 Мвар

 

 

t = 12 - 16 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 15 + 30 = 45 МВт

 

Q_1S = 45×tg25,8° = 21,6 Мвар

 

 

t = 16 - 20 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 20 + 35 = 55 МВт

 

Q_1S = 55×tg25,8° = 26,4 Мвар

 

 

t = 20 - 24 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 20 + 45 = 65 МВт

 

Q_1S = 65×tg25,8° = 31,2 Мвар

 

 

Для летнего периода (по рис.2 и 4):

 

t = 0-8 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 8+10 = 18 МВт

 

Q_1S = 18×tg25,8° = 8,64 Мвар

 

 

t = 8 - 12 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 10 + 15 = 25 МВт

 

Q_1S = 25×tg25,8° = 12 Мвар

 

 

t = 12 - 16 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 10 + 20 = 30 МВт

 

Q_1S = 30×tg25,8° = 14,4 Мвар

 

 

t = 16 - 20 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 15 + 22 = 37 МВт

 

Q_1S = 37×tg25,8° = 17,76 Мвар

 

 

t = 20 - 24 час

 

Р_1S = Р_1СН+Р_1НН = 17 + 30 = 47 МВт

 

Q_1S = 47×tg25,8° = 22,56 Мвар

 

 

Результаты расчетов сведем в таблицу.

 

Таблица 1.1 – Суточные графики электрических нагрузок на высшем напряжении

Время суток, ч	0-8	8-12	12-16	16-20	20-24
Нагрузка, зима, МВА	27,7	44,37	49,22	61,07	72,1
лето, МВА	19,97	27,7	33,28	41,04	52,13

 

Построение годового графика нагрузки по продолжительности производится на основании известных графиков за летние и зимние сутки. При построении годового графика по оси ординат откладываются нагрузки, кВт, по оси абсцисс - часы года от 0 до 8760 ч. Нагрузки на графике располагаются в порядке убывания от Р_max до Р_min.

Продолжительность потребления нагрузки Т_i определяется по длительностям ступеней суточных графиков t_i и количеству календарных дней зимы N_зим = 210 и лета N_лет = 155, причем ST_i= 8760 ч.

 

Рисунок 12.5 Суточные графики нагрузок, 110 кВ

 

Годовой график по продолжительности на стороне ВН:

 

T₁ = t₁×N_зим = 4×210=840 ч.; T₂ = t₂×N_зим = 4×210=840 ч.;

 

T₃ = t₃×N_лет = 4×155=620 ч; T₄ = t₄×N_зим = 4×210=840 ч.;

 

T₅ = t₅×N_зим = 4×210=840 ч.; T₆ = t₆×N_лет = 4×155=620 ч.;

 

T₇ = t₇×N_лет = 4×155=620 ч.; T₈ = t₈×N_зим+ t₉×N_лет= 8×210+4×155=2300 ч.;

 

T₉ = t₁₀×N_лет = 8×155=1240 ч.

 

Рисунок 12.6 Годовой график по продолжительности, 110 кВ

 

По построенному графику определяем следующие показатели и коэффициенты: годовое потребление активной энергии W; годовое число часов использования максимума активной мощности Тmax; время максимальных потерь t.

Годовое потребление активной энергии, МВт·ч:

 

(12.1)

 

где S_i – мощность i-й ступени графика, МВА;

t_i – продолжительность i-й ступени графика, ч.

 

 

W_год = 72,1×840+61,07×840+52,13×620+49,22×840+44,37×840+41,04×620+33,28×620+

+27,7×2300+19,97×1240 = 357350,2 МВт·ч.

 

Годовое число часов использования максимума активной мощности S_max нагрузки, ч.

 

(12.2)

 

Время максимальных потерь, ч,

 

(12.3)

 

Годовой график по продолжительности на стороне СН:

 

T₁ = t₁×N_зим = 8×210=1680 ч.; T₂ = t₂×N_лет = 4×155=620 ч.;

 

T₃ = t₃×N _лет + t₄×N_зим = 4×155+8×210=2300 ч.;

 

T₄ = t₅×(N_зим +N _лет) = 8×(210+155)=2920 ч.;

 

T₅ = t₆×N _лет = 8×155=1240 ч.

 

Рисунок 12.7 Годовой график по продолжительности, 35 кВ

 

Годовое потребление активной энергии, МВт·ч по формуле (1.1):

 

W_год = 20×1680+17×620+15×2300+10×2920+8×1240 = 117760 МВт·ч.

 

Годовое число часов использования максимума активной мощности Р_max нагрузки, ч. согласно (1.2):

 

 

Время максимальных потерь, ч. по формуле (1.3):

 

 

Годовой график по продолжительности на стороне НН:

 

T₁ = t₁×N_зим = 4×210=840 ч.; T₂ = t₂×N_зим = 4×210=840 ч.;

 

T₃ = t₃×(N_лет+ N_зим) = 4×(155+210)=1460 ч.;

 

T₄ = t₄×N_зим = 4×210=840 ч.; T₅ = t₅×N_лет = 4×155=620 ч.;

 

T₆ = t₆×N_лет = 4×155=620 ч.; T₇ = t₇×N_лет+t₈×N_зим = 4×155+8×210=2300 ч.;

 

T₈ = t₉×N_лет= 8×155=1240 ч.

 

Рисунок 12.8 Годовой график по продолжительности, 10 кВ

 

Годовое потребление активной энергии, МВт·ч,

 

W_год = 45×840+35×840+30×1460+25×840+22×620+20×620+15×2300+10×1240= 204940 МВт·ч.

 

Годовое число часов использования максимума активной мощности Р_max нагрузки, ч.