ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

«Алматы энергетика және байланыс институтының»

Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

  

Г.Х. Хожин, Р.М. Күзембаева, С.Е.Соколов 

ЭЛЕКТР СТАНЦИЯЛАРЫ МЕН ҚОСАЛҚЫ СТАНЦИЯЛАР

 

Оқу құралы

 

Алматы 2008

Кіріспе 

Электр станциялары энергетикалық кәсіпорындарында, табиғи энергия көздер  электр немесе жылу энергиясына түрлендіреді. Жылу станцияларын-да, әдетте табиғи энергия көздері ретінде қолданылатын көмір, газ, мұнай, шымтезек, жанармайдың потенциалдық энергиялары бу ағынының жоғары температуралы және жоғары қысымды кинетикалық энергияларына, одан соң бу турбинасының механикалық энергиясына, ақырында, синхронды генераторлар арқылы электр энергиясына түрленеді.

Электр станцияларында өндірілетін электр энергиясы түрлендіріліп, тұтынушылар арасында таратылады және оны ұзақ аралықтарға жеткізу электр желісі мен электр қосалқы станциялары арқылы іске асады.

Табиғи энергия көздерінің қолдануына байланысты станциялар бірнеше түрге бөлінеді. Соның ішінде:

а) конденсациялық бу турбиналы – КЭС;

б) бу турбиналы жылу электр орталықтары – ЖЭО(ТЭЦ);

в) газтурбиналық және бу-газдық қондырғылар – ГТ, БГҚ (ПГУ);

г) атом электрстанциялары – АЭС;

д) жер астындағы энергия көздерін пайдаланатын  геотермалды станциялар;

е) күн сәулесі энергиясын пайдаланатын (КСЭС - СЭС)  электр станциялары болып бөлінеді.

Дүниежүзілік тәжірибе бойынша өндірілетін электр энергия ЖЭО (ТЭЦ), КЭС, АЭС, ГЭС типті жылу электр станцияларына және су электр станцияларына келеді, және оның көптеген үлесі КЭС және ЖЭО типті бу турбиналы станцияларында өндіріледі.

Энергетиканың негізгі бағыты жоғары қуатты станцияларды салумен негізделген. ТМД елдерінде жылу станцияларында қуаты 150 МВт-тан 1200 МВт-қа дейін 400 энергоблок жұмыс істейді, атом электр станцияларында – 1000 және 1500 МВт энергоблоктары, су электр станцияларында – 600 және 640 МВт энергоблоктары жұмыс істейді.

Қазіргі уақытта энергетика үлкен құрылымдық түрлендіруден және энергетика дамуының шарттарының өзгеруімен өтуде. Қазақстанда, Екібастұзда өндірілетін көмір қоры есебінен, көмір өндіруінің өсуі жоспарлануда.

Төменгі сортты көмірлердің негізінде тек Қазақстанда ғана емес, сонымен қатар көршілес елдердің қажеттіліктерін қамтамасыздандыратын электрстанциялардың үлкен кешкендері құрылуда.

Бұл оқу құралында негізгі сұрақтар ретінде жылу станцияларының электрлік бөліктерін жобалау, электрлік қосудың басты сұлбаларын таңдау, оның техника-экономикалық негізін дәлелдеу, трансформаторларды таңдау, жерлендіру және асқын кернеуден қорғау сияқты  сұрақтар    қарастырылған.

 1       Электрлік жалғаудың бас сұлбасын таңдау

 1.1  Жалпы түсініктер

Электрлік қосындының бас сұлбасына бірінші ретті тізбек элементтері кіреді.

Электрлік қосындының бас сұлбасының алғашқы деректері болып мыналар саналады:

а) станцияның және отынның түрі (жылу станцияларында);

б) станция агрегатының саны және қуаты;

в) тұтынушылардың барлығы және сипаттамасы;

г) энергетика жүйесімен станцияны байланыстыратын электр жеткізу желісінің саны және кернеуі;

д) энергетика жүйесінің деректері.

Станцияда орналастырылатын генераторлардың түрі және параметрлері оның анықтамалық дерегі бойынша берілетін қуатымен таңдалады, сонымен қоса түсініктеме жазбасында генератордың толық мәліметі болуы керек (номиналды параметрлері, реактивті кедергілері, қоздыру жүйесі т.б.).

Тұтынушылар деректерінің қуаты, жүктеме графигі мен беріледі де электрмен жабдықтаудың жауапкершілік дәрежесінің санаттарымен (категориясымен) сипатталады, яғни рмах-нен керекті % алынады [1].

Тұтынушыларға керекті желілік саны беріледі немесе бір желінің экономикалық орынды қуатының көмегімен сол желінің номиналды кернеуі анықталады.

Электр станцияның немесе қосалқы станция сұлбасын таңдау үшін келесі талаптарды орындау қажет:

а) оларды электрмен жабдықтау тұтынушылардың санаттарына сәйкесті сенімділігін;

б) қондырғы  жабдықтарының жұмыс сенімділігін; күту қауіпсіздігі, электрлік сұлбаның көрнекілігін жєне қарапайымдылығын;

в) ғимараттың және қондырғының жұмыс үнемділігін;

г) ұлғайту мүмкіндігін;

д) жүйедегі станцияның жұмыс шарттарын.

Бас сұлбаны таңдау үшін бірнеше техникалық мүмкіндіктері бар нұсқалар ұйғарылады, олар бір-бірінен түрлері бойынша айырықша немесе әртүрлі кернеудегі қондырғыларды байланыстыратын трансформаторлардың және автотрансформаторлардың қуаты салыстырылып қарастырылады. Сол арқылы бірнеше принципиалды сұрақтар шешіледі: генераторларды секция немесе блоктар бойынша топтау, қондырғы жұмысының сенімділігін қамтамасыздандыру, жоспарлы ескерту жұмысын өткізу шарттарын қамтама-сыздандыру және т.б.

Генераторлық кернеудегі шиналардың секция сандары генератор қуатының сандарына және жүктеме шамасына байланысты. Бір секцияға екіден артық генераторды қосуға  болмайды  және  әр  генератордың кернеуі 10 кВ-тан, ал оның жалпы қуаты 60 МВт-тан аспауы керек. Егер де қуатты жылу станциялардың генераторлық кернеуінің шина жүктемесі станция қуатынан кем болса, онда бірнеше генераторға блоктар сұлбасын қолдану жөн [2].

Түрі конденсациялы станцияларда блокты генератор-транфсорматорлар сұлбалары қолданылады. Бірнеше нұсқаның принциптік  электр сұлбасын техника-экономикалық салыстыру негізінде таңдауға болады. Тұтынушы-ларды электрмен жабдықтаудың бірдей сенімділігін қамтамасыздандыру лайық болғаны жөн, тек сол шарттарда электрмен жабдықтауда болатын апаттардың зардаптарын ескермеуге болады. 

Әртүрлі санды трансформаторлардың сұлбаларын салыстыратын болсақ, онда ажыратқыш сандарының әртүрлілігін көреміз. Оған қарамастан,  трансформатордың әрбір орамына шартты түрде бір ажыратқыштан қарастыру қажет. Электр қосындының принциптік сұлбаларын тандағанда қысқа тұйықталу режіміндегі тоқтарды шектеу мәселелерін шешу керек.

Ол үшін тарату құрылғыларынын барлық кернеуінің шиналарындағы қысқа тұйықталу тоқтарының периодикалық құрамын анықтап және ажыратқыштың ажырату мүмкіндігін бағалап, анықтау қажет.

Одан соң нұсқаға сай тарату құрылғылардың сұлбаларын таңдап, оның бас электрлік сұлбасын жасап, қысқа тұйықталу режіміндегі тоқтардың мәні тексеріледі. Қысқа тұйықталу режіміндегі тоқтарды анықтағаннан кейін, негізгі электр жабдықтары  сонымен қатар жергілікті нұсқауларды ескере отырып, оларға сәйкес релелік қорғанысты, асқын кернеуден қорғау мәселелері және жерлеу құрылғысы таңдалады.

 1.2  Жүктеме графиктері және оларды құру

 Электр қосындының бас сұлбасы мен тарату құрылғысының сұлбалары  тұтынушылар жүктемелерінің графигі арқылы тандалады.

Электр станцияның тәуліктік жүктеме графигі электр желісіндегі және тарату тораптарындағы электрэнергияның шығынын, сонымен қатар жоғарлатқыш немесе төмендеткіш трансформаторлардағы және өзіндік мұқтаж-дыққа керекті электрэнергияның шығындарын ескере отырып анықталынады.

Пайдалану процесінде жүктеме графиктері тіркеуші аспаптар көмегімен алынады, бірақ жобалауда және тәжірибе жүзінде типті графиктерді қолданады. Жүктеменің типтік графиктері ең үлкен мәніне сәйкесті есептеліп 100% деп алынады да, графиктің қалған сатыларындағы жүктеменің мәндері қарастырылып отырған уақытқа сәйкесті салыстырмалы мәндері мен деп есептелінеді. Жүктеменің ең үлкен мәні беріледі немесе есептеу жолымен анықталады.

Станция жүктемесінің қосынды графигі тарату құрылғыларының электрэнергияны пайдалану графигімен және оның жеке мақсаттарында тұтынуы ескеріліп, анықталады. Жүйеге берілетін қуат графигі, станцияда генератор өндіретін қуатының графигі мен өз мұқтажында қолданылатын жүктеме тұтынуының графигі арасындағы айырымы болып саналады.

Желідегі қуат шығыны жүктемеге тәуелді және кез-келген t уақыттың моменті мынандай өрнекпен анықталады

                                                (1) 

бұл жерде Pt - t уақыт моментіндегі жүктеменің әрекеттік мәні;

Рмакс. - жүктеменің график бойынша максималдық мәні;

Рмакс.-төменгі өрнекпен анықталатын желідегі шығындардың    максималдық мәні

                                                                    (2) 

р% шамасы кернеудің деңгейімен анықталады [3]:

а) өнеркәсіп желілері 1500 В дейін – 3-5 %;

б) тұрмыстық және ауылшаруашылық желілері 1000 В дейін – 5,7 %;

в) өнеркәсіп желілері 1000 В жоғары – 6-8 %;

г) тұрмыстық және ауылшаруашылық желілері 1000 В жоғары – 8-10 %;

д) энергожүйенің аудандық желілері – 15-19 %.

Трансформатордағы шығындар айнымалы, жүктемеге тәуелді және тұрақты, жүктемеден тәуелсіз сияқты түрлерге бөлінеді. Айнымалы шығындар, яғни мыс шығыны, желідегі сияқты максималды қуатының пайызымен анықталады. Тұрақты шығындар, яғни болат шығыны мынандай өрнекпен анықталады

                                              ртұрақты = Рмакс × .                                                  (3) 

Тұрмыстық және өнеркәсіп желілердегі трансформаторларға   р%=1-1,5%, электр желідегі трансформаторларға -2-3 %.

Қосалқы станциялардағы күштік трансформаторлардың қосылуының немесе өшірілуінің нәтижесінде болатын жүктеменің өзгеруі бір тәуліктегі трансформаторлардың болаттарындағы және желідегі қосынды шығындардың өзгеруін әкеледі. Бірақ график құруда бұл есепке алынбайды және трансформаторлардың болаттарының шығындары өзгерілмеген болып қабылданады.

Электр станцияларында өз мұқтажында болатын электроэнергия шығындары станцияның Руст.тек. берілген қуатының пайызымен анықталады және әртүрлі станцияларда төмендегідей пайызды құрайды:

- сұйық отынды және газды электр станциялары – 3-5%;

- бөлшек түрінде жандырылатын көмір негізіндегі кіші қуатты электр станциялары – 5-7%;

- тозандырылған көмір отынды конденсациялы бу турбиналы электр станциялары – 6-9%;

- тозандырылған көмір отынды жылу электр орталығы – 8-14%;

- орташа қуатты суэлектрстанциялары – 1-2%;

- үлкен қуатты суэлектрстанциялары – 0,4-1%.

 

1 Сурет – Электр станцияның тәуліктік жүктеме графигі 

Егер де станция агрегаттарының жүктемесі тұрақты болса, онда график құруда жүктеменің өз мұқтажында қолданылатын қуат шығындары тұрақты және төмендегідей өрнекпен анықталынады

.                                             (4)

Жүктеменің мәні тербеліс кезінде, өз мұқтажында шығындалатын қуаттын максималды 40 %, жүктемеден тәуелсіз, ал қалған 60 % активті жүктемеге пропорционалды өзгерді де, төмендегі өрнекпен анықталады

.                                   (5)

Өз мұқтажында қолданылатын энергия шығындарын анықтағаннан кейін электр станция жүктемесінің әрбір сағаттағы шығын үлесінің графигін миллиметровкаға құрамыз.

Трансформатор санын және қуатын тандау, шығындарды анықтау және технико – экономикалық есептерді жүргізу үшін электр жүйесіне берілетін қуаттың графигін тұрғызу керек. Ол үшін, өзіндік  негізінде мұқтаждыққа керекті қуатты таңдай отырып генераторлық кернеудің шинасынан жіберілетін сызықтың графигін сызу қажет.

Курстық және дипломдық жобалаулардағы есептеулерді жеңілдету үшін генератор қуатының берілуінің графигін түзу сызықпен көрсету керек, яғни бұл әрбір тәуліктің ішінде барлық генераторлардың номиналды қуатын үзіліссіз беруін көрсетеді.

Электрстанция жүктемесінің бір тәуліктік графигі 1 суретте көрсетілген (қуаттын жүйеге таралуы ескерілмейді).

 1.3   Жоғары кернеудегі электрэнергияны тарататын жылу электр станцияларының электр қосындысының бас сұлбасын тандау (КЭС және ГРЭС типті)

 КЭС типті станциялардың басты ерекшелігі болып, олардың өз мұқтажында қолданылатын барлық энергия шығындарының желіге жоғары кернеумен таралуы болып саналады (35 кВ және одан да жоғары). Сонымен байланысты агрегат қосындылары генератор кернеуінің жинақты шиналарынсыз және де блокты принцип қазан-турбина-генератор-трансформатор арқылы іске асырылады.

 

 

 

 

 

 

 

2 Сурет - Блокты сұлбалардың нұсқалары

 Станциялардың экономикалық көрсеткішін жақсарту мақсатында 100 МВт және одан да жоғары қуатты агрегаттарды орналастырады.

Блоктардың мүмкін болатын сұлбалары 2 суретте көрсетілген:

а) бір генераторлы блок; б) екі генераторлы үлкен блок; в) бөлшектенген төменгі кернеу генератор орамды үлкен блок; г) екі трансформаторлы үлкен блок.

Жоғары кернеу қуаттарын беретін станциялардың электр қосындыларының басты сұлбаларын тандауда, негізгі көңілді жоғарыланған екі кернеудің желісі арасындағы агрегаттардың оптималдық таралуына және олардың арасындағы байланысты қамтамасыздандыруына бөлеміз.

Жоғары кернеудегі КЭС қуатының таралуын генераторларды 3, а суреттегі екі орамды трансформаторлы блоктармен байланыстырады және қосады.

Жоғарыланған екі кернеулі станциялардың қуат таралуы 2 жолмен іске асады, біріншісі, жергілікті ауданды жабдықтаумен, ал екіншісі жүйенің станциямен байланысын қамтамасыздандырумен айналысады, солай да станция принципиалды сұлбаның кейбір нұсқалары 3, б, в, г, д, е суреттерінде көрсетілген.

3 Сурет – Блокты электр станцияларында қуатты тарату сұлбасы

 Нұсқаларды салыстыруда барлық сұлбаларды қарау қажет емес. Орташа кернеу 35 кВ, ал жоғары кернеу – 110 кВ және одан да жоғары болса, онда г, д, е сұлбаларын, ал б, в сұлбаларды қолданылмайды, өйткені өнеркәсіп 110/35/10-6 кВ автотрансформаторларды шығармайды және автотрансфор-маторларды қолдану өте тиімсіз. Егер де орташа кернеу 110 кВ, ал жоғарысы – 220 кВ болса, онда б, в, е сұлбаларын қолдану қажет.

Байланыс трансформатрлары жай режимдегі тарату құрылғыларының арасындағы қуат ағының қамтамасыздандыру керек, ал жөндеу немесе апаттық блоктың өшуі кезінде барлық тұтынушылардың қорегін резервтеу қажет.

Байланыс трансформаторлар саны және қуаты оның таралу қуатының жоғары шамасымен және таралу құрылғыларының арасындағы байланыстың сенімділігімен анықталады. Егер ең үлкен блок ұзақ уақытқа өшетін болса, байланыс трансформаторлары рұқсат етілетін асқын жүктемемен тұтынушылар қорегінің таратуын қамтамасыздандыруы қажет.

Ең үлкен қолдануды автотрансформаторлары бар сұлбалар алады. Бір немесе бірнеше бағытта автотрансформатор арқылы таралатын қуат желі жүктемесінің өзгеруі, сұлбаның бұзылуы және де басқа себептер нәтижесінде өзгеруі мүмкін. Автотрансформаторлардың номиналды қуаты ауыр шарттар жағдайларында таралатын максималды қуатқа сәйкес келу керек.

Трансформатордың және автотрансформатордың номиналды қуатын тандауда жай жұмыс кезіндегі немесе апатты режим кезіндегі станцияның әрбір нұсқаның екі орамды трансформатордың, үшорамды трансформатордың әрбір орамына және де әртүрлі типті блокта автотрансформаторлардың жүктеме графигі құрылу қажет. Жүктеме графигін құру станция өндіру қуатының графиктері көмегімен және барлық кернеудегі тұтынатын қуат арқылы іске асады.   

Бір екіорамды трансформаторлы блоктарда екі орамды трансформатор жүктеменің графигі, үшорамды трансформатор мен автотрансформатор төменгі кернеу орамының жүктеме графигімен және де өз мұқтажында қолдануды есептей отырып генераторға қосылған кернеу графигімен сәйкес болады. Бірақ, номиналды қуатты трансформатор таңдау кезінде өз мұқтажды трансформаторды резервті болып ауыстыру мүмкіндігін де қарастыру қажет. Сол жағдайда блок генератормен бірге жұмыс істейтін трансформатор жүктемесін генератор жүктемесімен бірдей болады. Сондықтан да трансформатордың номиналды қуатын генератордың номиналды қуаты бойынша таңдаймыз.

Үшорамды трансформаторлар мен автотрансформаторлар (АТ) орташа кернеуінің жүктеме орамалары сол кернеуінің жүктеме графигіне сәйкес келу керек.

Жоғары кернеу орама жүктемесінің графигі төмеңгі және орташа кернеу орамасының жүктеме графигінің айырымымен, не нәтижесімен анықталады. Бұл графиктер трансформатордағы энергия шығынын есептеу кезінде қолданылады.

АТ  пайдалы коэффициенті арқылы Sном-мен байланысқан Sном және Sтип. типті номиналды немесе өтпелі қуатпен сипатталады.

 

                                                                                               (6)

бұл жерде  ;

n – трансформация коэффициенті.

АТ сұлбаларды таңдауда олардың жұмыс режімінің мүмкіндіктерін жақсылап талдау қажет. АТ ең үнемді режимдері: автотрансформаторлы ЖК желісінен ОК желісіне Sном берілуі кері және құрама, ОК желісімен ЖК желісінің қуаты және ТК қуатты жоғары берілісі жақтан және екі төменгі кернеу төмендеуінен болады. Сол режимдерде АТ 4 суретпен сәйкес төмен шығындармен жұмыс істейді.

4 Сурет –АТ жұмыс режімін сипаттайтын сұлба

Егер де АТ-дың үшінші орамасын генератор қосылуы ретінде қолданылатын болса, АТ-дың номиналды қуаты мынау түрмен анықталады

.                                                    (7)

Егер де АТ екі жоғарыланған кернеулі желілер арасындағы байланысы ретінде қолданылатын болса, онда қалыпты және апатты режім кезінде қуат максималды ағынмен анықталады, ал үшінші орам қарыталау ретінде, не өз мұқтажды резервті трансформаторды қосуы ретінде қолданылады.

ЖК қуатты электр станциялардағы тарату құрылғыларының сұлбалары технологиялық жобалау нормаларында орналасқан және де қосылым сандарына байланысты келесі сұлбалар ұсынылады:

а) 5 суретте көрсетілген екі тізбекті үш ажыратқышы бар құрамды шиналы екі жүйе сұлбасы;

б) 6 суретте көрсетілген бір ажыратқышы бар екі жұмыстық және де үшіншісі жинақтаушы шиналардың айналма жүйесінің сұлбасы көрсетілген. ТҚ-35 кВ-қа арналған шиналардың айналма жүйесі қарастырылмаған. 5 шинақосылғышқа дейін жететін ажыратқышқа ОҚУ-110-500 кВ айналма функциясын, ал қосылым саны одан да жоғары болса ажыратқыштың айналма құрылғысын міндетті түрде қолданамыз. Бұл сұлба кіші және орташа қуатты КЭС-терде таралады;

в) көпбұрыш типті сұлба 7-9 суреттерде көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Сурет – Жинақтаушы шинасы бар                 6 Сурет – Екі жүйелі жұмыстық және бір

                         2 жүйелі сұлба                                            шинасы бар сұлба

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Сурет – Төртбұрыш сұлбасы                                  8 Сурет – Мойнағы жоқ көпбұрыш

                                                                                        сұлбасы; екі блок пен төрт желі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 Сурет – Мойнағы бар көпбұрыш сұлбасы; сегіз блок және алты желі

Агрегаты 100 МВт-қа дейін жететін КЭС электр қосындының бас сұлбаларының мүмкін болатын нұсқалары 10 суретте көрсетілген. Шартты түрде 110 кВ желіге 200 МВА, ал 220 кВ желіге – 250 МВА беріледі. 10 а,в суретте көрсетілген сұлбаларда АТ байланысты генераторды қосу үшін қолданылатын үшінші орам көрсетілген. 10, б суретіндегі сұлба жоғарыланған кернеулі желілер арасындағы байланыс ретінде көрсетілген.

Генераторды АТ-ға қосу жөнді, егер де 110 және 220 кВ кернеулеріндегі жүктеме сол кернеудің әрбір ТҚ-на қосылған генератордың қуатына сәйкес келмесе және де қуат ағынының орны мәнді болса.

 

 

 

 

10 Сурет – Екі жоғарыланған кернеуі бар КЭС типті электрлік жалғаудың сұлбаларының нұсқалары 

1.4  Генератор   кернеуіндегі   электр   энергияны   тарататын   электр    станциялардың  электр қосындыларының бас электр сұлбасын таңдау 

ЖЭО типті электр станциялар өнеркәсіп орындарын және қалаларды орталықтандырылған жылу және электрэнергиясымен жабдықтаумен айналысады, сонымен қатар генераторлы және жоғарыланған кернеу негізінде жұмыс істейтін тарату құрылғылары электр сұлбаларының ерекше екенін көрсетеді.

Жылу жүктемелі график көмегімен анықталатын ЖЭО генераторлар жүктемесінің графигі әдетте түзу, бірқалыпты болады. Жазда немесе кейде  қыста, түнгі уақытта жылу жүктемесі төмендейді.

Генератор көмегімен өндірілетін қуат не үлкен, не кіші мөлшерде болуы мүмкін және де ол генератор кернеу шинасынан алатын қорек тұтынушы жүктемесінен төмен болады. Сондықтан да жүйе мен генератор станцияларын байланыстыратын трансформаторлар жоғарылайтын, төмендейтін және де реверсивті режімдерде жұмыс істейді. Трансформатор санын және қуатын тандауда трансформаторлар мен генераторлардың жұмыс істеу режімдерін зерттеу керек, ол үшін станциялардың әртүрлі режімдерін бір күн ішінде берілетін қуаттын графигін құру қажет. Трансформатордың активті жүктеме графигін тұтынушылар мен генераторлар арасында болатын  cos теңдігі арқылы құрамыз. Ал cos теңдіктері тең болмаса, онда активті және реактивті қуаттар графигін құру жөн.

ЖЭО трансформаторларының санын станцияның жетіспейтін немесе артық болатын қуат мөлшерімен анықтайды:

1 Кіші қайтарым кезінде жүйе құрамына бір трансформатор орналастыруға болады, ал ең қуатты генератор жұмыстан шыққан кезде генератор кернеуіндегі жүктеме жабынымен қамтамасыздандырады.

2 Егер жоғарыланған кернеуге бір генератор қуатынан үлкен қуат берілетін болса, онда екі трансформатор орналастыру қажет.

Қалыпты және апатты режімдерді есепке алып, трансформаторлардың номиналды қуаттарын дұрыс тандау қажет. 11 суретте генератор кернеуіндегі энергияны тарататын станция сұлбаларының мүмкін болатын принципиалды нұсқалары көрсетілген. Технологиялық жобалау нормасында екіорамды трансформатор құрылғыларына байланысты бірнеше трансформатор қуаты-ның номиналды қуатын жүктелінген ораманың максималдық берілетін қуаты бойынша анықтайды. Максималды берілетін қуат шамасын анықтау үшін барлық қалыпты режімдерінде де ең ірі генератордың апатты режім кезіндегі толық жүктеме графигін тұрғызу қажет.

Орташа кернеуі 110 кВ және жоғарысы – 220 кВ-ты екі АТ  бар 11, в суретіндегі сұлбаны қолдану қажет. АТ қуатын тандау және орамдардағы жүктеме графиктерін түрғызу КЭС тандау мен құрылымына сәйкес келеді.

 

11 Сурет – ЖЭО электрлік қосындыларының сұлба нұсқалары 

ЖЭО генератор кернеуінің тарату құрылғылары келесі сұлбалар бойынша қолданылады:

а) агрегаттың орташа қуаты 12-60 МВт болатын ЖЭО жинақталған шиналарының секциялық жүйесінің сұлбасы, сонымен қатар 12 суреттегі көрсетілген секция қосындылары 6-8-ден аспау керек;

б) жинақталған шинаның ені жүйелі сұлбасы, оның біреуі 13 суретпен сәйкес секцияланған болу керек. Бұл көп қосындысы бар ЖЭО генератор кернеуінің басты сұлбалардың біреуі болып табылады.

ЖЭО-да жоғары кернеу кезінде мыналар қолданылады:

а) бір секциялы шина жүйесінің сұлбасы;

б) екі секцияланбаған шина жүйесінің сұлбасы (14-сурет);

в) екі шиналы және айналмалы жүйелі сұлба (6-сурет);

г) көпір сұлбасы (15-сурет).  

 

 

 

 

 

 12 Сурет                                                                    13 Сурет

 

 

14 Сурет                                                              15 Сурет

 ЖЭО электр сұлбалары қысқа тұйықталу режиміндегі тоқтар шамаларымен, трансформаторлар мен генераторлар тармақтарындағы жұмыс тоқтар шамасымен сипатталады. ЖЭО-дағы қысқа тұйықталу тоқтарын шектеу үшін трансформаторлардың жекелеген жұмысы, тоқ шектейтін реакторлар құрылғысы, төменгі кернеулі тарамдалған орамды трансфор-маторлар қолданылады.

Бұл немесе басқа әдістердің мақсаттылығы техника-экономикалық есептеулермен анықталады, өйткені осы әдістердің әрбіреуі қосымша шығындармен байланысқан.

Трансформатордың жекелеген жұмысы қалыпты жұмыс режимдеріндегі трансформаторлардың және электр тарату желілерінің электрэнергиясының шығындалуына әкеп соқтырады, өйткені ол жағдайда қуат ағынының таралуы үнемді емес болуы мүмкін, сонымен қатар жекелеген жұмыс сұлба маневрлігінін азайтады.

Сондықтан да агрегаттары 100 МВт-тан жоғары болатын қуатты ЖЭО-дағы секциялау тек техника-экономикалық негізден  өтеді. 16 суретте қысқа тұйықталу тоқтарын шектеу мақсатымен қолданылған электр қондырғылары-ның секциялануы көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 а-секц. ажыратқыш қосылған кезде; б-секц. ажыратқыш ажыратылған  кезде

16 Сурет - Трансформаторлардың бірге және жекелеген жұмыс кезіндегі қысқа тұйықталу тоқтарының таралуы

 

Тоқ шектейтін реакторлар қуатты электр жабдықтардағы қысқа тұйықталу тоқтарын шектеу үшін қолданылады, сонымен қатар реактордағы қысқа тұйықталу негізіндегі бұзылмаған бөліктегі кернеу деңгейін қалыпты ұстап тұру үшін қолданылады. Реакторлардың негізгі қолданылатын аймақтары– 6-10 кВ-ті электр желілер.

Ө.м.тұтынушылары

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                               О.К. тұтынушылары

а – желілі реактор; б – топты реактор; в – секциялы реактор

17 Сурет – Реакторлардың қосылу сұлбалары

 

 

 

 

 

 

Қалыпты режим жұмыс кезіндегі секциялық реактор (СР) арқылы өтетін қуат ағыны кіші, ал симметриялы сұлба кезінде нөлге тең  болады, сондықтан да қысқа тұйықталу тоқтарының шектелуі үшін секциялық реактордың реактивтілік шамасы үлкен болып алынады. Секциялық реактордың номиналды тоғы, өшірілген бір генератор немесе жүйемен байланыс трансформатордың режимі кезінде реактор арқылы секцияның жетіспейтін (немесе артық болатын) ағыны кезінде, таңдалады. Желілік реактор (ЖР) арқылы жүктеме тоғының ағыны әрқашан да өтіп тұрады, сол кезде кернеу мен қуат шығыны байқалады. Осыдан келе, желілік реактордың реактивтілігі үлкен болмауы керек, ол мына шарттан туындалады: жұмыс режиміндегі реактор кернеуінің шығын шамасы 2% - тен аспауы  керек.

Реактордың номиналды тоғы, желінің номиналды тоғы бойынша таңдалады; жекелеген желілердің номиналды тоқтары кіші болса, топталған реакторлары бар сұлбалар қолданылады, сонымен қатар, ол жинақталған шиналардың қосылу сандарын азайтады және тарату құрылғысының  жобасын жеңілдетеді. Реактордың желілік реактивтілігі қысқа тұйықталу тоқтарының шектеуінен желілік ажыратқыштарды ажырататын шамаға дейінгі шарттарымен таңдалады, яғни бұл шама қысқа тұйықталу тоғын есептеуі кезінде анықталады.

Тарамдалған орамды трансформаторлар төменгі кернеу бөлшектерінің арасындағы сейілу кедерігісімен сипатталады, және де қысқа тұйықталу тоқтарын шектегіш ретінде қолданылады. Секциялар төменгі кернеу орамы арқылы байланысқан болса, секция арасындағы қуат алмасуы трансформатор арқылы өтеді, мұндай  жағдайда, секциялық реакторлардық санын азайту немесе нөлге теңестіру керек. Сондай трансформаторлардың қосылу сұлбасы 18 суретте көрсетілген.

 1.5        Электр станциялардың өз мұқтаждық электрлік қосылысының сұлбаларын   таңдау

 Бүгінгі күнде ө.м. жүйелеріндегі қолданылатын негізгі кернеулер болып, мыналар  есептеледі: 6 кВ (қуаттары 200 кВт-тан жоғары болатын электр қозғалтқыштар) және 0,38/0,22 кВ (басқа қозғалтқыштар мен жарықтан-дырулар үшін). 3 кВ кернеуі бар станцияларға, станция кеңеюі негізінде ғана қолдануға рұқсат беріледі.

Егер де станцияда 6-10 кВ-ті ГТҚ қарастырылатын болса, ө.м. тарату құрылғысы төмендеткіш трансформаторының немесе реактивті желілі бас тарату құрылғысыныњ (БТҚ) шиналары арқылы қоректенеді. Блокты станциялардағы ө.м. қоректендіру блок шықпалары арқылы іске асады. Ө.м. сұлбаларда қ.т. тоқтарының шектеу үшін тарамдалған орамасы бар трансформаторды қолданады (трансформатор қуаты 25 МВА және одан да жоғары болуы керек).

Электр станцияларының типіне байланысты трансформатор санын таңдау  ережелерге  негізделеді [2].

ЖЭО-да бу бойынша көлденең байланысқан әрбір қазанға 6 кВ секцияны қарастырады. Әрбір секция немесе секциялар жұптасып, жұмыс көзіне қосылады. 6 кВ ө.м.  секциясынан сәйкесті қазандық және турбиналы бөлімшесінің агрегат тұтынушылары  қоректенеді. Жалпы станциялы ө.м.: КЭС-тегі отын берілу, отын дайындалу, хим.су тазарту және де т.б. секциялар бойынша бірдей таралады. ЖЭО-да жалпы станциялы ө.м. ТҚ қоректендіретін трансформатор қуаты келесі өрнекпен анықталады                                       (8)

 

мұнда  Smp жұмыс трансформаторының номиналды қуаты, кВА;

P1 – 6 кВ электрқозғалтқыштармен білік механизмдердің      қосынды есептеу қуаты;

     S2 –берілген секцияға қосылған 6/0,4 кВ трансформаторлардың қосынды номиналды қуаты;

0,9 коэффициенті – трансформаторлар жүктемесін, П.Ә.К орташа шамасын, қозғалтқыш қуатының коэффициентін қарастырады.

Р1 және S2 шамаларын мына өрнек көмегімен есептеуге болады

 


   (9)

мұнда  Рө.м. – генератор  қуатында  бекітілген электрстанциялардың ө.м. электр энергия шығынын %-тік түрде көрсетеді.

Жүктеме есепетеулерімен 6/0,4 кВ трансформаторлардың таңдалуы сәйкесінше орындалады. Қуаты 1000 кВА аспайтын 6/0,4 кВ-ты трансформа-торлар қолданылмайды, өйткені бұл 0,4 кВ желіде қ.т. тоқтың көбеюіне әкеп соқтырады.

Ө.м. тұтынушыларды сенімді қоректендіру үшін, жұмыс көзінен басқа резервті қорек көздерін қарастыру қажет, 19 суретте көрсетілген-дей, бұл қорек көздері жұмыс бір ө.м.  трансформаторының және ГТҚ апатты жұмыстан  шығуы  кезінде немесе жөндеу режиміндегі іске қосылады. Жұмыс көзінің саны 6-ға дейін жететін болса, онда бір резервті, ал 6-дан көп болса, онда екі резервті трансформатор қосылады.

ЖЭО-да 0,4 кВ-ты ө.м. тарату құрылғысының резервтеленуі 6/0,4 кВ-ты трансформаторлардан басталады, ал олардың саны мен қуаты, тура  сол принциптермен анықталады. Ол жағдайда оны жұмыс қалпына келтіретін және резервтейтін трансформаторлар 6 кВ ө.м. секцияларына қосылады.

ЖЭО-дағы 0,4 кВ-ті шиналардағы электр энергияның шығын шамасын жалпы ө.м. шығындардың 15% деп қарастыруға болады.

20 суретте КЭС-те қолданылатын екі түрлі ө.м. қоректі және резервті принципиалды сұлбалар келтірілген. 20, а суреттегі сұлбада әрбір блоктың      (А және Б) екі секциясы генератор шықпаларының тармақтарына қосылған ө.м. блок трансформаторлары  арқылы  қоректенеді.

Қоректендіруді резервтеу ө.м. іске қосатын резервті өзіндік  мұқтаждық трансформатордан (ҚРӨМТ-ПРТСН) қорек алатын резервті магистраль арқылы іске асады.

20, а суреттегі сұлбада жұмысшы трансформаторлары, іске қосулы және тоқтаулы ө.м. блоктың қоректендіре  алмайды. Бұл функциялар арнайы резервтік іске қосатын трансформаторға жүктелінеді. Ө.м. өзіндік іске қосылатын электрқозғалтқыштардың шарттары бойынша ҚРӨМТ қуаты ө.м. жұмыс трансформаторлардың қуатынан бір қадам жоғары таңдалады. Ө.м. трансформаторлардың қуаты 6 кВ-ті тораптың қ.т. тоғының рұқсат берілетін деңгейімен шектеледі, сонымен қатар бұл тоқ деңгейі ажыратқыштардың орнатылған ажырату  қабілеттілігінен жоғары болмауы керек.

20, б суреттегі сұлбада трансформаторлы блок пен ажыратқыш арасындағы тармақтарда қосылған генератор тізбегінде ажыратқыш  және ө.м. трансформаторы орналасқан. Бұл жерде ө.м. жұмыс трансформаторлары өзіндік блоктың тоқталуын және іске қосуын қаматамасыздандыра алады, сондықтан да арнайы  ҚРӨМТ  мен резервті магистральдардың қажеті керек емес. 

Блоктар санына байланысты ө.м. жұмысшы трансформаторлардың алмастыруын өткізу үшін желіге қосылмаған үлкен жұмыс трансформаторлар қуатына тең бір немесе бірнеше трансформаторлар қарастырылады.

 

 

20 Сурет – 6 кВ КЭС-тегі ө.м. сұлбаларының нұсқалары

Ө.м. күштік трансформатордың бұзылуы кезіндегі блоктың ө.м. қорегінің резервтелуі шектес блоктардан басталады, сондықтан да ол үшін екі шектес блоктардың ө.м. бір аттас секциялары қалыпты ажыратылған секциялық ажыратқыштардың көмегімен біріктіріледі. Ө.м. жұмыс трансфор-маторының  қуаты соңғысы өшірілген жалпы станциялы жүктемелі өздік станцияларда және жалпыстанциялы шектес резервті блоктың жүктемелерін ескере отырып, ұзақ режимді шарттар көмегімен таңдалады.  20, б суреттегі ө.м. қорек сұлба нұсқаларын 20, а суреттегі сұлба нұсқаларымен салыс-тыратын  болсақ, біріншісінде белгілі технологиялық сипаттамалары бар, бірақ жобалау кезінде екі нұсқа қолданылады.

Қуаты 160 МВт және одан да жоғары генераторлары бар блокты КЭС-тер үшін келесі 6 кВ-ті екінші ретті резервті трансформаторлар саны келесідей болады: екі блокты бір трансформатор, саны үштен алтыға дейінгі болатын блоктарда екі трансформатор, саны одан да жоғара блоктарда, станцияда ораналасқан генератор кернеулі және де кез-келген ө.м. жұмыс трансформа-тордың орнына алмасуға дайын болатын үшінші резервті трансформатор қарастырылады.

ЖЭО-дағы 6/0,4 кВ-ты трансформаторлар сияқты, 0,4 кВ-ты блокты станциялардағы тарату құрылғысының  резервтелуі  іске асырылады.

6 кВ-ты тарату құрылғысы бір секциялы жүйе шиналарымен бірге орындалады. Блокты станциялардағы 6 кВ шиналардың секция саны блоктар санына сәйкес болады.

Қуаты 160 МВт-тан басталатын блоктар үшін ө.м. тарату құрылғысының бір блогы екі секцияға бөлінуі керек. Бұл екі секцияны қоректендіру үшін төменгі орамы тарамдалған трансформаторлар  қолданылады.

 

1.6       Байланыс трансформаторларының типін, санын және қуатын  таңдау

 

Трансформаторлар (автотрансформаторлар) типін таңдауда барлық электр қондырғыларына келесі ережелер сәйкес [2]:

а) әрқашан да үш фазалы трансформаторларға сүйену қажет, тек транспортты шектеулер мен олардың үлкен қуатты өндірілуі мүмкін емес жағдайда, жарты қуатты екі фазалы немесе үш бір фазалы трансформаторлар топтары қондырғыға орналастырылады;

б) 21 а,б суретімен сәйкес үш кернеулі ТҚ бар жағдайда үш орамды трансформаторларды қолданған тиімді. 21, в суреттегідей екі кернеудегі берілетін қуаттар бір-бірінен жылдам айырылатын болса, екі орамды трансформаторларды қолдану үнемдірек болады.

ЖК/ОК/ТК орамының қуаты бойынша үш орамды трансформаторлар үш жағдайда жіберіледі: 1)100%/100%/100%; 2)100%/67%/100%;                                  3) 100%/100%/67%; Автотрансформаторларда орам қуаттары сәйкес болады:           4) 100%/100%/50%;

 

 

а – автотрансформатор; б – үш орамды трансформатор; в – екі орамды транформатор            21 Сурет – Байланыс үшін мүмкін болатын нұсқалар

 

в) реверсивті режимде жұмыс істейтін трансформаторлар жүктеме кернеуінің реттеу құрылғыларын жабдықтау керек. Жоғары кернеулі екі тарату құрылғысын  немесе блоктар сұлбасын байланыстыру үшін үш орамды трансформаторларды (автотрансформаторларды) қолдану жағдайында олар кернеу арасында реттеу кернеуін қарастыру қажет (орта есеппен, басқа (жоғары) кернеудегі реттелуі генераторлар қоздыруының өзгеру көмегімен іске асырылады).

Трансформаторлар мен автотрансформатор санын таңдауында станциялардың тораппен байланысқан байланыс сенімділігі қарастырылуы қажет, ол жағдайда міндетті түрде резервтеу қажет және де станциялардың тораппен байланысының бұзылуы кезінде немесе тұтынушыларды қоректендіру процесі бұзылмас үшін, кемінде екі трансформаторды орналастыру қажет. Одан басқа, торапқа берілетін қуат, берілетін резервті қуаттан жоғары болса, кемінде екі трансформатор орналастыруы қажет.

Қуаттардың кері байланысы кезіндегі бір трансформатордың  орналасуы мүмкіндігі бар.

Егер де жүктеме графигі бойынша жұмысшы трансформаторлар санын өзгертетін болсақ, энергия шығынын азайтуға болады. Бірақ трансформатор мен ажыратқыштардың көп уақыт бойы өшірілуі тиімді емес, өйткені олар  ұзақ  уақыттық (қыс пен жазда) өшірілуге арналған.

Нәтижесінде, трансформаторлар санын таңдауында электрстанция мен қосалқы станция типімен анықталатын  белгілі бір қуатқа, және жобаланатын электржабдықтың ерекшеліктеріне мән беру қажет.

Трансформаторлардың номиналды қуатын таңдауда да қалыпты жұмыс және апатты режимдерін сипаттамасын қарастыру керек, сонымен қатар жүктемелердің қысқы және жазғы тәуліктік графиктері негізінде жүктелінген орама бойынша оның максималды ағынын анықтау қажет.

Келтірілген мәлімет және негізгі жағдай бойынша жүктеме балансын ескере отырып, одан да тиімдірек сұлбалар құрастырылады.

Сұлбаға байланысты байланыс трансформаторларының қуаты әртүрлі болады және де, бір жақтан, трансформатор жүктемесінің оптималды коэффициентін есептеуден шығатын қалыпты  режимдегі  жүктеме  жабуды қамтамасыздан-дыруы, екінші жақтан [1] сәйкес асқын жүктеме коэффициентін ескеріп отыратын үлкен қуатты трасформатордың немесе генератордың бұзылуы кезіндегі апатты режимдегі қуат ағынының да қамтамасыздандыруы қажет. Трансформатор қуаты неғұрлым ауырланған режим бойынша анықталады. Мұны мәліметтері төменде келтірілген ЖЭО-ғын мысал ретінде қарастыруға болады. Есептеудегі келтірілген принципиалды сұлбалар апатты және қалыпты режимдердегі жүктеме жабатындай етіп құрастырылуы қажет. Барлық нұсқаларда сұлбалардың оперативті иілгіштігін және келешекте жүктеме өсіуінің арқасында  болатын тарату құрылғыларының кеңеюін қамтамасыздандыратын үш орамды генераторлар қолданылады.

 

Мысал ретінде трансформатор таңдауын келесі мәліметтер бойынша қарастырайық:

 

Генераторлар саны мен қуаты                                                          4х60 МВт

Генераторлар кернеуі                                                                         10 кВ

Шиналардағы жүктеме                                                                     10 кВ

Р10макс                                                                                                    110 МВт

Р10мин                                                                                                     90 МВт

Шиналардағы жүктеме                                                                    35 кВ

Р35макс                                                                                                   60 МВт

Р35мин                                                                                                    45 МВт

Кернеу бойынша жүйемен байланысы                                         110 кВ

Жүйедегі қуат резерві                                                                      40 МВт

ТҚ жүктеме максимумдарының сәйкеспеушілік коэффициенті    0,95

 

Біріншіден, жалпы қуат бойынша балансы құрылады және тұтынушылардың жүктеме мен қорек көздерінің сәйкестік деңгейі анықталады, содан соң электр байланысының бас сұлбаларының тиімді нұсқалары құрастырылады, соның нәтижесінде біз трансформатор таңдауға кірісе аламыз.

Жүктеме балансы.

1.     Генераторлар станцияның қуаты Рген.белг.=240 МВт.

2.     Жүйедегі қуат резерві Ррез.=40 МВт.

3.     Барлық көздері бойынша жалпы алғанда Р=280 МВт.

4.     Максималды режимдегі тұтынушы жүктемесі

Рмакс=Кс(Р10макс+Р35макс)=0,95(110+60)=161,5 МВт.

5.     Ө.м. жүктеме (10% сәйкес Рген.белг. % алынады)

Рө.м.=0,1Рген.белг.=0,1 240=24 МВт.

6.    

Максималды қосынды жүктемесі

7.    

Қалыпты максималды режимдегі жүктемені жабу.

8.    

Бір генератор өшкен кездегі апатты режимдегі жүктемені жабу.

Бірнеше сұлбаларды орындау мүмкіндігі бар.

 

1 Нұсқа – 22 суретте көрсетілген түзу сызықты сұлба.

 

 

22 Сурет - Түзу сызықты сұлба

 

Әртүрлі кернеу шиналардағы жүктеме балансы.

 

1.     10 кВ шиналарындағы:


максималды режим


минималды режим

 

2. 10 кВ шинадағы жүктеме жабыны:


максималды режим

минималды режим


 

3.     35 кВ шиналарда:

максималды режим  Р35макс=60 МВт;

минималды режим  Р35мин=45 МВт.

 

4.     35 кВ шиналардағы жүктеме жабыны:

максималды режим Рмакс-Р35макс=106-60=46 МВт;

минималды режим Рмин-Р35мин=126-45=81 МВт.

 

Қалыпты минималды режиміне және мүмкін болатын  апатты асқын жүктеме коэффициенті К=1,4-не, трансформаторлардың типі мен санына байланысты оның қуаты таңдалады.

Есепті кестелік түрде жүргізген  ыңғайлы. cos тұрақтыны 0,8 тен деп алу керек, өйткені қарымтауыш құрылғылардың жобалануы курстық жобада қарастырылмаған.

 

1 Ке с т е – І нұсқа бойынша жүктеме балансы

 
Есептеу шарттары

 

Таңдалған кернеу, кВ

 

Трансформаторлар,

 саны мен қуаты, МВА

Байланыс трансформатордың таңдалуы

1      Қалыпты режим:

 

         а) Sтр.= Pмакс./ cos=106/0.8=132.5 МВА;     

 

         б) Sтр.= Pмин./ cos=126/0.8=157.5 МВА.

 

2.    Апатты режим:

 

а) қуаты 60 МВт генератордың өшірілуі

 

 Sтр.= ((Pбелг.ген.- P1 ген.) – P10мин.)/ cos= ((240-60)-114)/0,8=82.5 МВА;

 

б) бір трансформатордың өшірілуі

 

Sтр.= (Pбелг.ген.- P10мин.)/ cos1,4=(240-114)/0,8 0,4=112.5 МВА.

 

 

 

 

110/35/10

 

 

 

 

 

 

 

 

110/35/10

 

 

 

110/35/10

 

 

 

 

2х80

 

 

 

 

 

 

 

 

2х40

 

 

 

2х80

                                                                                                                                                

Апатты режимде, бір трансформатор өшірілуі кезінде 80 МВА қуаты бар трансформаторлар асқын жүктеме қалпында болады, бірақ үлкен қуаты 110/35/10 кВ трансформаторлар өндірісте шығарылмайды. Сондықтан да қуаты 77 МВА (60МВт) болатын 35 кВ-ғы шиналарда жүктемемен қамтамасыздандырылған жағдайда, жүйеге берілетін қуат шамасын 32,5 МВА дейін төмендету керек. Апатты режимдерде жүйедегі станциялардың параллель жұмыс кезінде оған 80 МВА қуаты бар 2 трансформатор орналастыру  арқылы  қол  жеткізеді.

2 нұсқа – сұлба 23 суретте көрсетілген.

 

23 Сурет

 

Әртүрлі кернеудегі шиналары бойынша жүктеме балансы.

 

1.     10 кВ шиналары:

а)


                                                                                      


б)

2.     Жүктеме жабыны:

максималды режимде


минималды режимде


3.    

35 кВ шиналарда

 

4.    

Максималды режимдегі ж
үктеме жабыны

 


минималды режимде

 

2 К е с т е – 2 нұсқа бойынша жүктеме балансы

 
Есептеу шарттары

 

Таңдалған кернеу, кВ

 

Трансформатор лар, саны мен

 қуаты, МВА

1 35/10 кВ трансформаторды таңдау

1.1 Қалыпты режим:

а) Sтр.= Pмакс./ cos=52/0.8=65 МВА;

б) Sтр.= Pмин./ cos=72/0.8=90 МВА.

 

40 МВА трансформаторлар орныластыруына рұқсат беріледі, өйткені үлкен қуатты (2х63 МВА) трансформаторларды алсақ, оны толық қолдана алмаймыз. Бірақ мұндай жағдайдарларда жүктеме мүмкіндіктерін тексеру қажет.

 

1.2  Апатты режимдер:

а) 10 кВ шиналарға қосылған генератордың өшірілуі

Sтр.= (Pбелг.ген.1,210мин)/cos 1,4=

=(2х60-118)/0,8 1,4=10,7 МВА;

б)Sтр.= (Pбелг.ген.1,2,310мин)/cos 1,4=

=(3х60-118)/0,8 1,4=64 МВА.

 

 

 

110/35/10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35/10

 

 

35/10

 

 

 

2/80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2/6,3

 

2 Трансформаторлы блокты таңдау

2.1  Генератордың номиналды қуаты бойынша

Sтр.ном.ген./cos= 60/0,8=75 МВА.

Блок генератордың өшірілуі (жұмыс кезінде трансформатор сақталынады). 110 кВ жақтан трансформатор ағыны

 

Sтр.= (Pбелг.ген.1,2,335макс10мин)/cos=(3х60-128-60)/0,8= -10 МВА.

«-» таңбасы жүйеден ағып шығатын қуат ағынын көрсетеді. 60 Мвт қуатты блоктың өшірілуі. Сол жағдайда 35 кВ кернеуінде максималды режимдегі                8 МВт қуатты жүктеме өшірілуі керек. Минималды режим кезінде, барлық жүктемелер қамтамасыздандырылады.

 

 

 

110/35/1

 

 

 

 

110/35/10

 

 

 

2/80

 

 

 

 

1/10

 

35/10 кВ бір байланыс трансформаторының өшірілуі кезінде, есепке сәйкес 64 МВА жабу керек екендігін анықтаймыз, яғни жұмыс істеп жатқан Т-2 1,4 есе жүктелінген болады. 35 кВ кернеуіндегі жетіспейтін қуат Г-4 немесе жүйе көмегімен жабылуы мүмкін, сондықтан да Т-2 қуатын 40 МВА деп алуға болады, сонымен қатар бұл жинақталатын шиналарына жұмыс істейтін қуат генераторларының берілуінің төмендеуіне немесе нәтижесінде жүйеге берілетін қуат төмендеуіне әкеледі.

Сол жағдайда, орналасуға 35/10 кВ-ты трансформаторлар – 2х40 МВа жєне 110/35/10 – 1х80 МВА.

3 Нұсқа 24-суретте көрсетілген.

Генераторлардың біреуі үш орамды трансформатор арқылы 110 кВ-ты шиналарға қосылған, және де оның үшінші орамы 35 кВ жүйеге қосылған.

Қалған үш генератор 35 кВ шинамен және біреуі екі орамды, екіншісі үш орамды трансформаторлар  жүйемен байланысқан  10кВ-ты жинақ шиналар жүйесіне жұмыс істейді.

 

 

 

 

 

 

 24 Сурет

 

Жүктеме балансы мен трансформатор қуатының таңдалуы сәйкес  болады.

 

3 К е с т е – 3 нұсқа бойынша жүктеме балансы

Есептеу шарттары

Тандалған кернеу, кВ

Трансформатор-лар, саны мен қуаты, МВА

1 Байланыс трансформаторын таңдау

1.1  Қалыпты режим

а) Sтр.= Pмакс./ cos=52/0.8=65 МВА;

б) Sтр.= Pмин./ cos=72/0.8=90 МВА.

 

2 Апатты режимдер:

а) 10 кВ шинаға қосылған генератордың өшірілуі

Sтр.= (Pбелг.ген.1,210мин)/cos 1,4=(2х60-108)                    /0,8 1,4=10,7 МВА

35 кВ кернеуіндегі жетіспейтін қуат Т-3 трансформаторы арқылы қамтамасыздандырады;

б) 35/10 кВ трансформатордың өшірілуі

Sтр.= (Pбелг.ген.1,2,310мин)/cos 1,4=(3х60-108)

/0,8 1,4=64,2 МВА;

 

35/10

 

110/35/10

 

 

35/10

110/35/10

 

 

110/35/10

(Т-2)

110/35/10

(Т-3)

 

 

 

1/40

 

1/40

 

 

1/6,3

1/6,3

 

 

1/40

 

1/80

 

3 - кестенің жалғасы

в) 110/35/10 кВ трансформатордың өшірілуі

 

Sтр.= (Pбелг.ген.1,2,310мин)/cos 1,4=

=(3х60-108)/0,8 1,4=64,2 МВА;

г) блоктың өшірілуі.

Максималды режим кезіндегі Т-2 трансформатор блоктың өшірілуі арқылы жүйеден 35 кВ шинаға қуат беріледі.

Sтр.= (Pбелг.ген.1,2,310макс35макс.)/cos=

=(3х60-128-60)/0,8=-10 МВА.

 

 

35/10

 

 

 

35/10

110/35/10

 

 

1/40

 

 

 

1/40

1/40

 

2 Блок трансформаторын таңдау

2.1  Генератордың номиналды қуаты бойынша

Sтр.ном.ген./cos= 60/0,8=75 МВА.

Блок генератордың өшірілуі

 

Sтр.= (Р35максмакс)/cos 1,4=(60-52)/0,8 1,4= 7,1 МВА.

 

 

 

110/35/10

 

 

 

110/35/10

 

 

1/80

 

 

 

1/10

Т-2 мен Т-3 өзара байланысқан болғандықтан, қалыпты режимдегі Т-1 трансформатордың қуатын 40 МВА деп алуға болады, тек бұл жағдайда трансформатор  қуаты осы шарттан анықталады

яғни 40 МВ үлкен емес (артық емес);

жағдайында жүйеге берілетін қуаттың төменделуі байқалады.

 

Есептеумен сәйкес орналасытыруда келесі трансформаторлар қолданылады: 35/10 кВ – 2х40 МВА, 110/35/10 кВ – 1х80 МВА.

 

4 Нұсқа, 25-суретке сәйкес. Жүктеме балансы 2 және 3 нұсқаға сәйкес.

 

 

 

 

 

 

 

 

25 Сурет

  

4 К е с т е – 4 нұсқа бойынша жүктеме балансы

Есептеу шарттары

Таңдалған кернеу, кВ

Трансформаторлар,

 Саны мен қуаты, МВА

2

3

4

1 Байланыс трансформаторын таңдау

1.1  Қалыпты режим:

а) Sтр.= Pбелг.ген.1,2,3- P10макс. /cos=3х60-128/0.8=65 МВА;

 

б) Sтр.= Pбелг.ген.1,2,3- P10мин. /cos=3х60-108/0.8=65 МВА.

 

2 Апатты режимдер:

а) 10 кВ шинаға қосылған генератордың өшірілуі

Sтр.= (Pбелг.ген.1,210мин)/cos=

=(2х60-108)/0,8=10,7 МВА.

35 кВ кернеуіндегі жүктемемен қаматамасыздандыру үшін 110 кВ шиналардан Т-2 трансформатор арқылы қуатты тарату қажет. Бұл шарт бойынша Т-2 трансформатор қуаты 63 МВА төмен болмауы керек;

б) 35/10 кВ трансформатордың өшірілуі

Бұл жағдайда ІІ нұсқада  қолданғандай Т-2 қуаты 40 МВА деп  қабылдау қажет, өйткені 35 кВ шиналардағы жүктемені жабу Г-4 немесе жүйеден болу мүмкін;

в) 110/35/10 кВ трансформатордың өшірілуі

Sтр.= (Pбелг.ген.1,2,310макс)/cos 1,4=

=(3х60-128)/0,8 1,4=46,5 МВА.

Бұл жағдайда 63 МВА қуатты Т-2 трансформаторының орналасуы немесе 8 МВА жүктеменің өшірілуі қажет болады.

Блок трансформаторын таңдау генератордың номиналды қуаты бойынша

.

35/10 кВ – 2х40 МВА және 110/35/10 кВ – 1х80 МВА трансформаторлары қабылданады.

 

 

35/10

 

110/35/10

 

 

35/10

110/35/10

 

 

110/35/10

(Т-2)

110/35/10

(Т-3)

 

 

 

35/10

 

 

 

 

35/10

110/35/10

 

 

1/40

 

1/40

 

 

1/6,3

1/6,3

 

 

1/40

 

1/80

 

 

 

1/40

 

 

 

 

1/40

немесе1/63

1/80

 

 

Есептеу нәтижесінің негізінде трансформатор қуаты ауыр режим бойынша анықталады, бірақ сонымен қатар, апатты режимге байланысты қуатты трансформатордың өшірілуін, трансформаторлы қуатының резервтелуінің ерекше шарттары бар болуы кезінде ғана  ескеру  керек. Қарастырған сұлбалардың ішінен сенімділік, үнемділік, қолданыс  ыңғайлылығы  талаптарына сай біреуін таңдау қажет.

ТҚ сұлбалардың барлығы құрамы бойынша бірдей, бірақ құрылғының жұмыс шарттарымен бір-бірінен ерекшеленеді.

Ең ауыр шарттар жинақ шинаға 4 генератор қосылуы, бірақ секциялық реактордың қосылуы нәтижесінде қ.т. тоқтарын қалыпты жағдайға жеткізуге болады.

Егер экономикалық көрсеткіштері бойынша келесі  нұсқаларды  көрсетуге болады:

1 Нұсқа

Сұлба симметриялы және басқа нұсқаларға резервтеу  жағынан кем  түспейді. Орналатылған трансформаторлы қуат минималды. Бірақ генера-торлы кернеуіндегі қ.т. тоқтарының артуына, 10кВ ТҚ күрделенуіне және  құнының артуына әкеліп  соғады. 110/35/10 кВ трансформатордың саны мен қуаты – 2х80 МВА.

2 Нұсқа

Сұлбада орнатылған қуатта трансформатор саны көп болады. Трансформатор блогын өшірген кезде 8 МВА жүктемесі өшірілуі қажет. 35/10 кВ трансформатор саны мен қуаты – 2х40 МВА,ал 110/35/10 кВ – 1х80 МВА.

3 Нұсқа

Сұлба 2 нұсқаға сәйкес, бірақ үш орамды трансформатор қолданылады. Жинақталған шинаға қосылған 110/35/10 кВ үш орамды трансформаторды өшіргенде трансформатор қуаты 35/10 кВ - 40 МВА кезінде 24 МВА жүктеменің ажыратылуы   керек.  Трансформатор саны мен қуаты: 35/10 кВ – 1х40 МВА, 110/35/10 кВ – 1х40 МВА және де 110/35/10 кВ – 2х80 МВА.

4 Нұсқа

Құрамы жағынан сұлба 2 және 3 нұсқаларға сәйкес, бірақ үшорамды трансформатор қуаты төмен болады. Апатты режимде, 3 нұсқадай, 24,5 МВА жүктеменің өшірілуі қажет. Трансформатор саны мен қуаты: 35/10 кВ – 1х40 МВА, 110/3510 кВ – 1х40 МВА, 110/10 кВ – 1х80 МВА.  

Техника-экономикалық салыстыру нәтижесінде сұлба таңдалуы жасалады, бірақ нұсқалардың алдын-ала анализі ІІІ нұсқаның үнемді емес екендігін анықтап, оны бір сәтте жарамсыздығын көрсетеді, өйткені үлкен қуат жүктеме өшірілуі кезінде 3 трансформатор орналастыру қажет, оның ішінде екеуі үш орамды болу керек.

Резервтеу нәтижесінде 2 және 4 нұсқалар эквивалентті, бірақ экономикалық көзқарас бойынша 4 нұсқаның тиімді екенін көреміз, өйткені үш орамды трансформатордың қуаты аз.

Бұл жағдайда үлкен жүктеменің өшірілуі қажет болады, және бұл мүмкін болса қолданыс шарттары рұқсат етсе, техника-экономикалық салыстыруды 1 және 4 нұсқаларды өткізу керек, егер өшірілетін жүктеме шамасы бойынша шектеу  болса, онда 1 және 2 нұсқаларды өткізу керек.

 2    Қысқа тұйықталу тоқтарын есептеу және жабдықтарды таңдау

2.1 Жалпы түсініктер. Есептеу аймақтарын анықтау

 Курстық жоблауда электр қондырғыларды таңдау мен тексеру үшін үшфазлық қ.т.  тоғын анықтау жеткілікті, оның есептеу реті келесі жолдармен анықталады:

а) электр қосылысының басты сұлбасы бойынша есептеу сұлбасы содан кейін электр алмастыру сұлбасыны  қарастырылуы қажет;

б) алмастыру сұлбасын түрлендіру жолымен біз оны жай түріне алмастырамыз; ол жағдайда Э.Қ.К. белгілі мәнімен сипатталатын қорек көзі немесе қорек көздер тобы, бір нәтижелі кедергі арқылы қ.т. нүктесімен байланыста болу керек;

в) нәтижелі Э.Қ.К. мен нәтижелі кедергінің шамасы бойыша қ.т. тоғының периодикалық құраушының-І, бастапқы мәні  содан соң қ.т. тоғының апериодикалық құраушысы, соққы  тоқ   және бөлек тармақтардағы тоқтың периодикалық құраушысы, және де керек жағдайда берілген t-уақыт моменті үшін қ.т. тоғының құраушысының шамасы анықталады.

Қондырғының есептеу сұлбасы жұмыстың қалыпты режимін көрсету керек. Сұлбада қ.т. нүктелерін, аппараттар мен өткізгіштердің неғұрлым ауыр жұмыс режимінде, қ.т. тоғының ағыны болатындай жағдайда, таңдайды.

Мысалы, 21-суретпен сәйкес В1 ажыратқышының генераторын таңдау үшін, екі нүктені қарастыру қажет. Қ.т. кезінде 1 нүктеде генератор тоғынан басқа, ажыратқыш арқылы барлық көздердің тоқтары ағып өтеді; ал 2 нүкте арқылы тек бір генератордың тоғы ағып өтеді.

Ажыратқыш қ.т. тоғының ең үклен мәніне қарап таңдалады. В2 ажыратқыш арқылы қ.т. кезінде 3 нүктеде тоқ қарастырылып жатқан станцияның көздерінен ағып шығады; ал 4 нүктеде - тоқ жүйе көзінен  ағады.

 

 

26 Сурет – Қысқа тұйықталу тоқтарын есептеудің сұлбасы

 

В3 ажыратқышы үшін есептеу нүктесі 5 нүкте болып есептеледі. Бұл ажыратқышты апатты режим кезінде берілген кернеу ажыратқыштарына қарағанда неғұрлым  ауыр режимде болады.

Реакторлы тармақталып орналасқан В4 ажыратқышы үшін есептеу нүктесі болып реактордағы 6 нүкте қарастырылады.

Есептеу көлемінің жұмысын қысқарту үшін электр қондырғылар бірдей шарттарда қ.т. режимінде шамамен бір шартта болатын, электр қондырғыларының бірнеше  тізбектерін топтастыру мүмкіндіктерін қолда-нады. Мұндай жағдай электр қондырғыныңсұлбасын жалпы есептік шарттар қалыптасатын бірнеше аймаққа бөлуге мүмкіндік  туғызады [4,7]. 

2.2   Сұлба элементтерінің кедергісі және оларды базисті шарттарға келтіру 

Қ.т. тоқтарын есептеу кезіндегі алмастыру процесін жеңілдету үшін шамалардың барлығы базистік шарттарға келтіріледі. Базистік шама деп, базистік қуаттарды және базистік кернеулерді қарастырады, оның көмегімен базистік тоқ пен базистік кедергі анықталады.

Базистік қуаты кез-келген шамамен беріледі, ондық еселікті Sб=100 МВА немесе 1000 МВА қолданған ыңғайлы. Базистік кернеу, қ.т болжанатын орташа қолданыстық кернеу қадамымен (0.4; 3.15; 6.13; 10.5; 13.8; 15.75; 20; 37; 115; 154; 230; 340; 575 кВ) анықталады.

Базистік тоқ келесі өрнекпен анықталады

осыған сүйене отырып жеңіл түрлендіру жолымен  базистік шарттағы салыстырмалы бірліктегі қ.т. тізбегінің барлық элементтерінің кедергілерін анықтауға болады [13].

Синхронды генераторлар мен компенсаторлар үшін қолданылатын өрнек

мұнда  - анықтама деректері бойынша, компенсатор немесе генератордың

бойлық              осьтерінің полюстары бойынша асқын ауыспалы кедергісі.

Екі орамды трансформатор үшін қолданылатын өрнек

мұнда            - анықтама немесе құжат деректерімен анықталатын

қ.т. кернеуі.

Үшорамды трансформатордың немесе автотрансформатордың, қ.т кернеуі әрбір жұптасқан орамдары Uкв-н%, Uкс-н%, Uкв-с% үшін трансформатор немесе АТ номиналды қуатына келтірілген.

Бұл трансформаторлардың сұлбалары 27 суретте көрсетілген. Базистік шарттарға келтірілген сұлбаның салыстырмалы кедергісін келесі өрнектер көмегімен анықтауға болады.

 

,                             (13)

 

,                             (14)

 

.                            (15)

 

27 Сурет-Үш орамды трансформатордың сұлбасы

 

28-суретте көрсетілгендей, базистік шарттарға келтірілген, екіорамды трансформаторлары әр жағдайда екі немесе үш тарамдалған орамды сұлбаға реактивтілік кедергі қосылады.

 

,                                             (16)

 

 ,                                        (17)

 

 

 .                                           (18)

 

Тарамдалған орамды трансформатордың тоқ шектейтін эффектісі келесіні сипаттайды

.                                               (19)

Тәжірибе деректері бойынша үшфазалы трансформаторларда Кесеп=3,5 тарамдалу коэффициенті бар, сондықтан n=2 жағдайында алмастыру сұлбадағы трансфоматор түрі 28 а-суреттегідей сұлбаға сәйкес болады.

Бір фазалы трансформатор үшін Кесеп=2 тең ал n=3 кезінде алмастыру сұлбадағы трансформатордың түрі 28 б-суретіне сәйкес болады.

 

 

28 Сурет – Тарамдалған орамы бар трансформатордың сұлбасы

 

Әуе және кабель желілері үшін кедергілер аталған бірлік түрінде алдын ала анықталады, яғни олар геометриялық өлшемдермен және номиналды кернеумен беріледі. Желілер кедергілерін келесі анықтамалардан  табуға болады [5].

1 км желі үшін индуктивті кедергінің орташа мәндерімен қолданылып алуға болады (Хо):

-         әуе желінің кернеуі 6-330К-0,4 Ом/км;

-         әуе желінің кереуі 500-750К-0,3 Ом/км;

-         кабельді желінің кернеуі 6 кВ-0,08 Ом/км дейін;

-         кабельді желінің кернеуі 10 кВ-0,1 Ом/км дейін;

-         кабельді желінің кернеуі 35 кВ-0,12 Ом/км дейін.

 

Базистік шарттарға келтірілген желінің салыстырмалы кедергісі

                                                 (20)

мұнда - желі ұзындығы, км.

Тоқ шектейтін реакторларды қолданатын болсақ реактордың салыстырмалы базистік кедергісі келесі өрнектермен анықталады

 

,                                            (21)

 

 

                                                   (22)

мұнда S ном. – реактордың номиналды қуаты;

Хр%  – каталог  бойынша реактордың салыстырмалы кедергісі.

Тарамдалған қосарлы реактордың салыстырмалы кедергісі қ.т. жеріне және 29-суреттегі қосарлы реактордың алмастыру сұлбасына байланысты анықталады. Базистік шарттарға келтірілген салыстырмалы кедергі реактордың қарапайым анықталу жолдарымен табылады.

 

 

29 сурет – Қосарлы реактордың алмастыру сұлбасы

 

Электр жүйемен параллель жұмыс істеп тұрған электр станциялардың қ.т. тоқтарын есептеу кезінде, жүйені сипаттайтын мәліметтерді міндетті түрде қарастыру қажет.

Егер де жүйе сұлбасы және элементтер параметрлері – генераторлар, трансформаторлар, ЭЖЖ (ЛЭП) белгілі болса, жүйедегі қ.т. тоқтары станциямен сәйкес жүргізіледі. Бірақ жеңілдету үшін келесі жағдайларды қарастырамыз:

а) Sном жүйесінің қосынды қуаты белгілі болған жағдайда, Хс сұлбаларының барлық элементтерінің қосынды кедергісі, жобаланатын қондырғының  жалғанатын  тораптың кейбір нүктесіне дейін кедергілері беріліп  есептеу қарапайым жолмен жүргізіледі;

б) тораптың белгілі нүктесінде жүйенің қ.т. кезінде асқын ауыспалы қ.т  қуатымен, жүйенің номиналды қуаты қарастырылуы мүмкін. Бұл жағдайда берілген нүкте бойынша салыстырмалы кедергі келесі өрнектермен анықталды

,                                                    (23)

 

;                                                (24)

 

в) жүйенің қуаты кезіндегі есептеу шектелмеген қуат жүйесінің әдісімен жүргізіледі, сол жағдайда жүйе кедергісі мына өрнекпен анықталады

 

 .                                                   (24)

5 К е с т е - Келтірілген кедергі мәндерін анықтау үшін қолданылатын есептеу өрнектері

Электр қондырғының элементі

 

Алғашқы параметр

 

Аталған бірліктер, Ом

 

Салыстырмалы кедергілері

Генератор

 

Жүйе

 

;

 

 

Трансформатор

;

;

Реактор

Э.Ж.Ж

 

Е с к е р т у л е р 

1 Ін.ошір. – ажыратқыш өшіруінің ном.тоғы, мА.

2 ХТ% - Uk% арқылы анықталатын трансформатордың кедергісі.

 

2.3 Электрлік сұлбаларды түрлендіру, кедергілердің қосындыларын және қ.т.  тоқтарын анықтау

 

Базистік шамаларға келтірілген сұлба кедергісінің элементтері алмастыру сұлбасына қосылады. Ол үшін алмасу сұлбаның әрбір элементін бөлшекпен белгілейді: алымында элементтің реттік нөмірін, ал бөлімінде – индуктивтік кедергінің салыстырмалы мәнін белгілейді. Әрі қарай сұлбаны түрлендіру жолымен кедергілердің қосындыларын анықтау қажет. Сұлбалардың келесі түрлендіру мүмкіндіктері қарастырылады.

Тізбектей және параллель байланысқан кедергілердің қосындысын келесі өрнекпен анықтаймыз

 

,                                              (26)

 

                                             (27)

 

30 суретке сәйкес жұлдызша байланысқан  сәулелерді эквивалентті үшбұрыш немесе келесі өрнекпен алмастыра алады

 

,                                            (28)

 

,                                           (29)

 

.                                           (30)

 

30 Сурет – Ұшбұрыш – жұлдызша түрленуі және кері түрлендіру сұлбасы

 

Салыстырмалы кедергілердің үшбұрыш сұлбасын эквивалентті жұлдызшаға түрлендіру келесі өрнектердің көмегімен іске асады

 

,                                           (31)

 

,                                           (32)

 

.                                          (33)

 

 

31 Сурет – Бірдей потенциал нүктелерін қосу, біріктіру жолымен өтетін сұлбаның түрленуі

 

Бірдей потенциал нүктелерінің біріктірілуі жолымен сұлбаның жеңілдетуі іске асады. Егер де қорек көздерінің Э.Қ.К. бірдей деп алатын болсақ, онда 31 суреттегі сұлбада, m және n нүктелері тең потенциалды болып келеді. Әртүрлі потенциалды нүктелердің кедергілерінің элементтерін параллель біріктіретін болса, 31, б суреттегідей сұлба шығады.

Нәтижесінде, түрленген сұлба 32 суреттегідей сұлбада бөлек генератор-ларының қ.т. тоқтарының есептеуін жеңілдететін  ыңғайлы  жағдайға  келеді.

Негізінен сұлбаны екі-үш сәулеге біріктіреді, сонымен қатар бөлек сәулені әртипті генераторларды немесе біртипті қ.т. нүктелері қатысты әртүрлі ұзындығына байланысты (бір станция генераторлары, әртүрлі кернеулі қ.т.) іріктейді. Әрбір сұлбаның нәтижелі кедергісі келесі өрнектермен анықталады.

32, а суреттегі сұлба үшін

.                                           (34)

 

32, б суреттегі сұлба үшін

 

    .                                                (35)

 

32, в суреттегі сұлба үшін

 

.                                  (36)

32 Сурет – Жеке өзгерісті ескеріп отыратын қ.т. тоғын есептеудің сұлбасы

 

Алғашқы жоғары өтпелі тоқ келесі өрнекпен анықталады

 

                                                   (37)

мұнда  кезіндегі базисті тоқ;

 - с.б. кезіндегі генератор Э.Қ.К. жоғары өтімділігі; есептеу кезінде

Э.Қ.К. орташа мәнін (1.1-1.15) [4,9] облысында алуға болады.

Қ.т. соққы тоғы

                                                  (38)

мұнда Ку=1+ - соққы коэффициенті;

Та қ.т. тізбегінің уақыт тұрақтысы.

Әртипті қорек көздері бар бірнеше сұлбаларда соққы тоғының есептеу методикасы қ.т. нүктесінің орналасуына тәуелді болады, ол үшін соққы тоғын анықтайды. Сонда, соққы тоғын анықтайтын үш сипаттық жағдайды қарастыруға болады:

        1. Өшірілген қ.т. кезінде (ТҚ және жоғары кернеу станция торап-тарында, төменгі кернеулі ТҚ, станцияның  желілік реакторынан  кейінгі қосалқы станцияларының ТҚ )

                                                (39)

мұнда - барлық қорек көздердегі қосынды тоғы.

Уақыт тұрақтысын былай табады

                                                      (40)

Барлық элемент сұбаларының активті және реактивті кедергілерін анықтаған соң, r=0 кезінде эквивалентті сұлбаны құрастырады және  табады, содан кейін х=0 кезінде эквивалентті сұлбаны құрастырып  табады. Жеңілдету үшін Та шамасын қарастыру міндетті емес, оның орнына Та және Ку орташа мәндерін қолдануға болады, олардың шамалары 6 кестеде, электр желілерде көрсетілген.

2. Генератор (генератор кернеуінің жинақтылық шамаларында немесе генератор блогының шығыны кезінде) жанындағы қ.т. кезінде берілген станция мен басқа жүйе көздерінің генератор соққы тоғының құрауыштары бөлінеді

.                                         (41)

Генераторлар мен басқа көздердің тұрақты уақыттарын есептегеннен кейін, Ку (6 кесте), соққы тоғының мәнін есептейді.

1.                Қозғалтқыш жүктеме түйіндегі қ.т. кезіндегі соққы тоғы (ТҚ-3-6 кВ жылу станциялары, ТҚ – 6-10 кВ қосалқы станциялары)

                                         (42)

мұнда Кудус - қозғалтқыш пен жүйе тармақтарындағы соққы

                    коэффициенттері;

                                 - қозалтқыштан шығатын жоғары өтпелі тоқ.

      

 

6 К е с т е – Та және Ку орташа мәндері

Қ.т. нүктесі

Та, С

Ку

Турбогенератор шықпасы (генератор тізбегі)

2,5-12 МВт

30-100 МВт

150-500 МВт

Демпфорлі орамдары бар айқын полюсті генераторлар мен қозғалтқыштардың шықпасы (машина тізбегі).

40 МВА жєне төмен (3 және 6 кВ) трансформаторлар-ының ө.м. секциялары .

Генераторлары 30-6 МВт станция шамалары 6-10 кВ.

32 МВА және жоғары станцияның трансформатормен жоғары кернеуінің шиналары.

100 МВА және жоғары станция трансформаторы мен жоғары кереуінің шиналары.

Генератор кернеуінің желілік реакторы.

Трансформаторы 100 МВА және одан да жоғары бола-тын төменгі қосалы станциялардың төменгі кернеулі жинақталғыш шиналары.

Трансформаторлары 25 МВА және одан да жоғары

 

трансформаторлары 20 МВА және одан да төмен

 

0,04-0,17

0,21-0,54

0,3-0,55

 

0,05-0,45

 

0,045-0,07

0,185

 

0,115

 

0,14

0,125

 

0,095

 

0,065

 

0,045 және одан төмен

 

1,75-1,94

1,95-1,985

1,96-1,985

 

1,82-1,98

 

1,8-1,85

1,95

 

1,92

 

1,935

1,93

 

1,9

 

1,8 және одан төмен

 

1,8 және одан төмен

 

7 К е с т е -  мәнін есептеу

Та кезіндегі

 

0,04

0,045

0,05

0,1

0,2

0,3

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

1

0,773

0,636

0,472

0,368

0,286

0,233

0,174

0,135

0,105

1

0,8

0,61

0,512

0,411

0,329

0,264

0,212

0,168

0,135

1

0,81

0,67

0,548

0,44

0,368

0,301

0,247

0,202

0,142

1

0,9

0,81

0,74

0,67

0,606

0,548

0,496

0,449

0,406

1

0,95

0,9

0,86

0,818

0,778

0,74

0,7

0,67

0,637

1

0,97

0,94

0,9

0,87

0,85

0,818

0,79

0,77

0,74

 

2.4 Электр қозғалтқыштардың қоректендіруін ескере отырып, қ.т.  

тоқтарын  анықтау

 

Қ.т. тоғының шамасына үлкен әсерін қ.т. орнына жақын қосылған асихронды және синхронды электр қозғалтқыштары тигізеді. Солай жылу электр станцияларының ө.м. желілердегі қ.т. тоқтарын анықтау немесе екіншілік кернеудегі ірі өндірістік қосалқы станциялардың қорегін ескеріп отыру қажет [4,9].

Қ.т. шарты бойынша өткізгіштер мен аппараттарды тексеріп, қолдану үшін өтпелі қозғалтқыш тоғын , соққы тоғын , периодикалық  және апериодиалық  тоқ құрауыштарға t моментіндегі өтпелі процестің және де қ.т. өшуі кезінде , яғни , мәндерін білу қажет.

Асинхронды электр қозғалтқыштардың өтпелі тоғын келесі өрнекпен анықтауға болады

                                  (43)

мұнда =0.9 – қозғалтқыштың салыстырмалы Э.Қ.К орташа мәні;

 - салыстырмалы кедергінің орташа мәні.

          

Асинхронды қозғалтқыштар үшін асқын өтпелі индуктивті кедергі каталогта қарастырылмайды, сондықтан да өтпелі жоғары тоқ, қосылу тоғының  еселігі бойынша анықталады

.                                                    (44)

Электр қозғалтқыштағы периодикалық және апериодикалық тоқ құрауыштарының өшуінің уақыт тұрақтылары бірі-біріне жақын, сондықтан да  анықтаған кезде екі құрауыштардың өшуін міндетті түрде қарастыру қажет, яғни

                                                                         (45)

 

мұнда .

Әртүрлі сериялы қозғалтқыштары үшін және соққы коэффицентінің мәндері Т және Та тоқтарының периодикалық және апериодикалық өшуінің уақыт тұрақтысы бойынша орташа мәндері [6] келтірілген. Топтық қозғалтқыштарының қ.т. тоқтарын анықтау үшін, сол топты эквивалентті қозғалтқышпен алмастырады.

8 кестеде 100-300 МВт блоктарының ө.м. эквивалентті электр қозғалтқыш-тың параметрлері көрсетілген.

 

8 К е с т е - Ө.м. топты электр қозғалтқыштардың сипаттаммалары

Блок Р, МВт

Іорт.іске.ќосу

Тэ, с

Тиэ, с

Куэ

100

5,7

0,08

0,04

1,65

0,29

0,08

150

-

0,08

0,03

1,59

0,29

0,04

200

5,8

0,09

0,035

1,65

0,33

0,03

300

5,5

0,05

-

-

0,14

-

 

Кесте деректері бойынша қозғалтқыш тоқтарын былай анықтайды

 

                                            (46)

мұнда - секцияның ө.м. электр қозғалтқыш номинал тоқтарының қосындысы.

                                                                                              (47)

, ажыратқыштың өшуі кезінде тоқтар:

 периодикалық құраушы

 

     ;                                                  (48)

апериодикалық құраушы

 

   .                                               (49)

 

    2.5 Ажыратқышты таңдау үшін қ.т. тоқтарын анықтау

 

Ажыратқышты таңдау үшін келесі есептеу тоқтарын білу қажет:  және  - ажыратқыштың доғаны сөндіретін түйіспені ажырату кезеңіндегі периодикалық және апериодикалық өшетін тоқтар.

 уақыты былай анықталады

мұнда  - р.қ. әсер ету минималды уақыты;

 - ажыратқыш өшуінің өздік уақыты.

Ажыратқыштың тез әсер етуіне байланысты  уақыты келесі түрлермен анықталады: ажыратқыш толық өшу уақыты 0,16 с және одан жоғары болса  0,08 с тең болады; 0,10 – 0,06 с; 0,06 с – 0,04 с; өшу уақыты 0,04 с болғандағы 0,02 с тең.

Уақыттың кез-келген моменті бойынша  анықталуы [4,9] қарастырылған. Бірақ, міндетті түрде, соққы тоқтың анықталуындай, қ.т. үш сипаттаммалық жағдайларын қарастырған жөн. Өшірілген қ.т. кезінде периодикалық тоқты өшпейтін және де қ.т. жеріндегі қосынды жоғары өтпелі тоққа тең деп алады. Өшіру моментіндегі апериодикалық тоқ

.                                             (50)

Уақыт тұрақтысы қ.т. соққы тоғын есептегенде қарастырылады.

 есептеу үшін 7 кестені қолдануға болады.

Қ.т. кезінде  моментінде синхронды машинаның жанында генератор тоғы өшеді; жүйені  қарастыратын болсақ тоқты өшпейді деп қабылдаймыз

                                               (51)

мұнда - қисық бойынша анықталатын генераторлардың қосынды   периодикалық тоғы;

 - жүйе тоғы.

Солай да апериодикалық  тоқ  келесі қосындыға тең

                         (52)

қ.т. кезінде жүктеме қуатты электр қозғалтқышы түйінінің жанында

                                                 (53)

мұнда  - өшпейтін периодикалық жүйенің тоғы;

 - көмегімен анықталатын электр қозғалтқыштың қ.т. өшірілуі моментіндегі периодикалық тоқ [4,9].

Апериодикалық тоқ

.                             (54)

Кейбір кезде, қ.т. симметриялы емес тоқтары үшфазалы қ.т. тоғынан үлкен болуы мүмкін.

[1] қ.т. есептелуі түрінде келесіні қарастыру қажет:

а) аппараттардың және құрылыстың тіректі қатты шиналардың динамикалық орнықтылығын анықтау үшін – үшфазалық  қ.т. тоғы;

б) аппараттардың және өткізгіштердің жылулық тұрақтылығын анықтау үшін – үшфазалық қ.т.;

в) аппараттардың қосатын немесе ажырататын қабілетін таңдау үшін, үшфазалы және бірфазалы жерге  қ.т. үлкен шамасын  алады (тораптағы үлкен тұйықталу тоғының жерлендірілуі).

Асқын өтпелі екі және үшфазалы қ.т. тоқтары арасындағы байланысты [4,7]-ге  сәйкес  анықтауға болады. Қазіргі уақытта қ.т. тоқтарының есептелуі ЭЕМ (ЭВМ) облыстарында кеңінен қолданылатынын  атап  өту  керек.

 

2.6 Аппараттармен электр қондырғылардың тоқ өткізетін бөлшектерін таңдау

 

2.6.1 Жалпы мәлімет

 

Тарату құрылғыларының электр аппараттары қалыпты режимде де, болжамды ауытқуында да  жұмыс өтімділігін сенімді жұмыс  істеуі қажет. Электр қондырғыларын жобалаудағы аппараттармен тоқ жүргізетін бөлшектерінің таңдалуы қалыпты режимдегі жұмыс шарты бойынша жүргізіледі және қ.т. кезіндегі жылулық және динамикалық тұрақтылығына тексеріледі.

Аппараттар мен өткізгіштердің ұзақ қызуы шартына байланысты еселенген режимді келесі жағадайлардан қарастырамыз:

а) параллель желілі тізбектерінің біреуі өшірілген кезінде;

б) асқын жүктеме кезіндегі трансформатор тізбектері үшін;

в) асқын жүктеме қабілеті бар кабельдерді қолдану кезінде;

г) кернеудің 5%-ға төмендеуі мен номиналды қуаты кезіндегі генератор жұмысы үшін.

.                                       (55)

Электродинамикалық тұрақтылық аппараттың  рұқсат етілетін максималды тоғымен сипатталады, ол үшін тоқ қ.т. үшфазалы соққы тоғына тең немесе одан үлкен болу керек - .

Аппараттардың және тоқ өткізетін бөліктердің жылулық тұрақтылығының тексерілуі қ.т. тоқтары әсерінен болатын қыздырылуымен анықталады, ол үшін қ.т. тоғының есептеу уақытының әсерін білу керек. Бұл шамаға ажыратқышқа импульсті беру арқылы  қ.т.тоғын өшіретін  уақытын  және  осы ажыратқышты өшірудің толық уақыты кіреді.

                                                                                              (56)

 мәні ажыратқыштардың техникалық сипаттамаларында келтірілген [5,6,8].

Жылулық тұрақтылығын тексеру үшін қ.т. жылу импульсінің  уақыты ішінде апапартта және өткізгіште бөлінетін жылулық импульс мөлшерін сипат-тайтын Вк шамасын анықтау қажет.

                                             (57)

мұнда  - t моментіндегі қ.т. тоғының лездік мәні;

Вкн – периодикалық тоқтың жылулың импульсі;

Вка – апериодикалық тоңтың жылулық импульсі.

Жылулық импульсті анықтау методикасы [4,5,7] көрсетілген, бұл жерде қ.т. тоғының жылулық импульсі мына өрнекпен анықталады

.                                              (58)

9 кестеде [4] бөлек аппараттар мен өткзгіштердің таңдалуында және тексерілуінде кейбір ерекшеліктері мен анықтағыш тізімдері келтірілген.

 

9 К е с т е – Электр аппараттар мен өткізгіштерді таңдау және тексеру шарттары

Эл.аппарат немесе өткізгіш

Таңдау және тексеру шарттары

Ажыратқыш

(рұқсат болатын ажыратқыштың асқын жүктемесі кезінде)

 егер

 егер

 

9 кестенің жалғасы

 

 бар қондырғы келесі шартты орындау қажет:

, одан соң  тексеріледі.

Айырғыш

 егер

 егер

Бөлектеуіш

 егер

 егер

Қысқа тұйықтауыш

 егер

 егер

Сақтандырғыш

Сақтандырғыш сипаттамалық тоқтың уақытының қорғағыш тізбектің есептеу шарттарымен сәйкестігі.

Жүктеме ажыратқышы

 егер

 егер

Кейбір жағдайда  (байланыс пайдалану қағаз-дарында көрсетілген). Сақтандырғыш тоқ уақытының сипаттамасының қорғауыш тізбектің есептеу шарттарымен сәйкестігі (тек жүктеме ажыратқыштың тізбектегі қосылған сақтандырғышы).

9 кестенің жалғасы

Разрядтауыш

Тоқ трансформаторы

әлдік класы қажетінде).

Тіреуіш оқшаулатқыш

(жалғыз оқшауландырғыш)

(жалғыз оқшауландырғыш)

Өткерме оқшаулатқыш

Реактор

(қалыпты жұмыс кезіндегі қ.т. шектеулі тоқтарының және шектеулі кернеу шығынының шарты бойынша анықталады).

Автоматтық ажыратқыш

Түйістіргіш

Магнитті іске қосқыш

Шаппа қосқыш

(егер шаппа қосқыш доғаны сөндіретін камераны немесе үзіктелген түйіспе жағдайда).

9 кестенің жалғасы

Шина, оқшауланбаған сым

 болатын 1 кВ. кернеуге дейін болатын электр қондырғының жинақталған шиналары, солай да уақытша құрылыс желілері мен тармақталған қабылдағышы 1 кВ. дейін, резисторлар, реакторлар). 330-1150 кВ әуе желілердің сымдар қималары экономикалық интервалдар көмегімен таңдалады.

 немесе

Кабель, оқшауланған сым

 немесе

Жабық шиналы тоқ өткізгіш сым

Шина, оқшауланбаған сым

 немесе

 

Е с к е р т у л е р

            1 Оң жақ бөлігіндегі  шамалары көп жағдайда тізбек немесе қондырғы шарттарында есептеу мәндерімен көрсетілу керек. Мәтінде шамасы  деп көрсетілген.

            2 Кестеде келесі белгілер қолданылған: - бастапқы моменттегі қ.т. күтілетін тоғының периодикалық құрауыштың әрекет мәні; - бастапқы моменттегі аппараттық доғасөндіргіш түйіспенің бөлінуі; - аппарат-тық доға сөндіргіш түйіспелерінің бөліну моментінің тізбектегі жұмыс тоғы; - разрядтауыштың импульстық, соққы кернеуі; - разрядтауыш арқылы тоқ өткен кездегі, разрядтауыштағы үлкен кернеу; - разрядтауыш қорғайтын, электр қондырғы элементтерінің оқщауламасындағы берілетін рұқсатты есептік кернеу; - разрядтауыш үзе алатын ілеспе шекті  тоғының рұқсат етілген мәні;  және - электр аппарат көмегімен, торапқа қосылатын электр қозғалтқыштардың сәйкесінше рұқсат берілетін және есептік қуаттары; - жоғары жүктемені пайдалану уақыты; - асқын жүктеме тоғы; - жылулық тұрақтылықтың тоқ еселігі;   - динамикалық тұрақтылықтың тоқ еселігі.

 

 

 

2.6.2 Ажыратқыштарды таңдау

 

Ажыртақышты U номиналды кернеу, Iұз.н. ұзақ номиналды тоқ, өшіру қабілеті бойынша таңдайды, одан соң оның жылулық және динамикалық тұрақытылығын тексереді. Солай да ажыратқыштар үшін номиналды тоқ өшірілу кезіндегі қалпына келу кернеуінің параметрлерімен қамтамасыздандыру керек (қалпына келу кернеуінің қалыпты қисығы,  қалпына келу кернеуінің жылдамдығы; ка.ж. амплитуда жоғарылату коэффициенті). Қалпына келу кернеуінің жылдамдығын зауыд-өндірушімен өткізіледі және бұл жобалау тәжірибесінде тексеру өткізілмейді.

Электродинамикалық тұрақтылығын  және  анықтау жолымен өткізіледі және бұл мәндерді  тесіп өтетін симметриялық тоғымен салыстыруы көмегімен және  ассиметриялы шектеуші тоғы көмегімен   мына шартқа тең тексереді

 .                                          (59)

Термиялық орнықтылққа тексеру шарты

;                                        (60)

мұнда - жылулық  тұрақтылықтың номиналды уақыты кезіндегі бұзылусыз жұмыс істейтін аппараттың жылулық тұрақтылығының  номиналды тоғы.

ГОСТ 687-70 бойынша ; t=4 с – ажыратқыштар кернеуі 35 кВ дейін және де кернеуі  110 кВ, солай да t=3 с жоғары мәндерге арналған.

Одан басқа, ажыратқыштар өшірілу қабілетімен тексеріледі және де келесі жағдайлармен сипатталады: номиналды симметриялы өшірілу тоғын (каталогта берілген) және апериодикалық құрауыштың номиналды салыстырмалы құрамымен (уақытына арналған қ.т. тоғы пайда болуынан, түйіспелердің ажырауына дейін 33 суреті бойынша  қисығымен анықталады).

33 Сурет – Қысқа тұйықталу тоғынын салыстырмалы номиналды апериодикалық құрамының өшірілу уақытының есептеуіне тәуелділігі

 

Өшірілу қабілетін тексеру үшін қ.т. есептеу тоғынан туындайтын ,  білу қажет.

2.6.3 Айырғыштарды таңдау

 

Айырғыштар ұзындығы номиналды тоғы және номиналды кернеуі бойынша таңдалады және де каталогтық есептеу деректерімен салыстыру жолымен 8-кестеде келтірілген шарттары бойынша термиялық және динамикалық орнықтылығын тексеру керек. Айырғыштардың есептеу шамалары, ажыратқыштар шамаларымен сәйкес.

 

2.6.4 Реакторларды таңдау

Реакторлар номиналды тоқ, кернеу және индуктивтік кедергі бойынша таңдалады. Термиялық орнықтылыққа барлық реакторлар таңдалады; ал электродинамикасында – 3% дейін реактивтілігін қоса.

Электрқондырғылар сұлбаларында желілі және секциялы реакторлар қаралады. Желілік реаактор каталогы бойынша және  шамаларымен таңдалады. Қажетті тарату желілеріндегі индуктивтік кедергі қ.т. тоқтарының шектеу шарттарымен анықталады. Әдетте электр берілісі желілерінің шықпаларында ажыратқыштың типі (мысалы, ВМТ-10,кА) және 34-суретке сәйкес реактордағы қ.т. нүктесіне сәйкес барлық сұлбаның эквивалентті кедергісін анықтайды

                                             (61)

мұнда  - реактор қосылу жеріне дейінгі қ.т. тізбегінің нәтижелі кедергісі (К1       нүктесіндегі қ.т. тоқтарының есептеуінен белгілі);

- базистік шарттарға келтірілген реактордың индуктивтік кедергісі.

Осыдан реактордың кедергісі

                                                  (62)

.                                        (63)

Хр% үлкен стандартты мәнімен реактор таңдалады, реактордағы қ.т. әрекет тоғын есептейді және реакторды термиялық және динамикалық орнықтылыққа тексереді. Реактордағы қ.т. тоғының периодикалық қосындысын уақыт бойынша өзгермейтін деп қарайды. Реакторлардың желілік кедергісін 3-5% деп алады, өйткені қалыпты режимде реакторда кернеу шығыны болатын жерлер айқындалады

                               .                                                (64)

34 Сурет – Реактор кедергісін анықтау үшін есептік сұлба

Кернеуді реттеу шарты бойынша .

Реактордағы қ.т. кезінде желілік реакторлар орналасу шиналарында қалдық кернеуін ұстап тұрады

                                      

 .                                              (65)

Қозғалтқыштың өзін қосумен қамтамасыздандыру шарты бойынша .

Электр желілерінің шығыстарының көп болуы жағдайында топтық реакторларды қолданады, реактор санын азайтады және ТҚ арзандатады.

Екілік реакторды да орналастыруға болады. Екілік реактор шығындысына көзін қосады, шеткілеріне – тұтынушылар желін. Қ.т. кезінде желіде екілік реактор бір тізбекті режимінде жұмыс істейді, және де жоғарыға сәйкесті тармақ индуктивті кедергісіне таңдау жүргізіледі. Жұмыс режиміндегі екілік реактордағы кернеу шығындысы

.                                   (66)

Мұнда к – байланыс коэффициенті; әдетте к=0,5 тең.

Солай да екілік реакторға үлкен кедергі қабылдауға болады, ал кернеу шығындысы бұл жағдайда рұқсат берілетін шегінде болады. Секциялық реактордың индуктивтік кедергісін Хр=8-12% деп алады.

 

2.6.5 Кабельдерді таңдау

 

Күштік кабельдер қалыпты режим шарты және қ.т. кезіндегі термиялық орнықтылығы бойынша таңдалады.

Қалыпты режим шартынан кабельді номиналды кернеу бойынша, ал форсирленген жұмыс кезіндегі тоқтың экономикалық тығыздығы және ұз.жылуландыру тоғы бойынша таңдалады.

Стандартты қима үшін арналған рұқсат берілетін ұқындық тоқтар кестесі бойынша форсирленген жұмыс режимінің  тоғын біле отырып, үш-талсым кабель қимасын анықтай аламыз. Бұл кестелер температурасы С дейін және  әуеде С температурасындағы салынған бірлік кабельдер үшін құрастырылған. Берілген шарттардан айырықша, және Д жер  температурасына, К2 орындағы кабель саны үшін түзеу коэффициенттерін еңгізу керек. Ұзындығы берілетін тоқтың шамасы

.                                            (67)

Таңдау шарты

.                                               (68)

 

Тоқтың экономикалық тығыздығы бойынша кабель қимасын таңдау келесі өрнекпен анықталады

.                                                   (69)

Мұнда - 10 кестеде келтірілген, тоқтың экономикалық тығыздығы, А/мм2.

10 К е с т е – Тоқтың экономикалық тығыздығы

Тоқтың экономикалық тығыздығы

Jэк., А/мм2

Тмах жоғары жүктеменің пайдалануы, с/жыл

 

3000 дейін

3000-5000

5000

Қағаз оқшауламалы кабельдер:

мыс талсымы

алюминий талсымы

Сымдар және шиналар:

мыстық

алюминийлік

 

3,0

1,6 (1,8)

 

2,5

1,3 (1,5)

 

2,5

1,4 (1,6)

 

2,1

1,1 (1,4)

 

2,0

1,2 (1,5)

 

1,8

1,0 (1,3)

Оқу жобасында Тмах генератор кернеуіндегі тұтынушылар кабельдер 3000-5000с. аралығында таңдауға болады. Байланыс генераторлары мен трансформатор кабельдері үшін Тмах>5000 c.

Тоқтың экономикалық тығыздығы оның орналасу аймағына байланысты. 10-кестеде жақшасыз ТМД-ның еуропалық бөлігіне, Закавказье және Шығыс жерлері үшін мәндер берілген, ал жақшада – орталық Сібір, Қазақстан және Орталық Азия жерлері үшін.

Термиялық орнықтылық шарты бойынша кабельдің орташа қимасы

                                              (70)

мұнда Ак - температурасы кезіндегі қалыпты режимдегі өткізгіштің  жылулық күйін сипаттайтын шама;

Абер.к. - температурасы қ.т. аяқтау кезіндегі өткізгіштердің берілетін жылулық күшін сипаттайтын шама.

Әртүрлі материалды тудыратын өткізгіштердің тәуелділігі  35 суретте көрсетілген. Апатқа дейін режимінде  температурасын біле отырып, Ан анықтайды; ал Ак.қос.бер. мәнін Өн.бер. мәнінің қисығы бойынша анықтайды (Өн.бер. – 10 кВ дейін қағазды - өткізілген оқшауламасымен және алюминий талсымымен ).

Егер қалыпты режим бойынша қима Sмин. жоғары болса, кабель термиялық орнықты.

а – температураны анықтайтын қисықтар; б – қисықты қолдану мысалы

35 Сурет – қысқа тұйықталудағы тоқ өткізгіш бөліктерінің жылу температурасын анықтау

2.6.6 Шиналарды және оқшаулатқыштарды таңдау

 

Шиналар қалыпты режим шарты бойынша таңдалады және термиялық пен электродинамикалық орнықтылыққа қ.т. тоғы 20 кВ-қа дейін ЖТҚ-дағы жинақтаушы шиналары тікбұрышты қимасының алюминийлік парақтарынан жасалады. Болатты шиналар жүктеме 300-400 А-ден аспайтын кіші қуатты электр қондырғыларда қолданылады. Шеңберліге қарағанда тікбұрышты өткізгіштерді қолдану үнемдірек болады. Аймағы тең жағдайда щеңберімен салыстырғанда тікбұрышты бүйірлі шиналардың салқындату беті үлкен.

35 кВ және одан да жоғары қондырғылардағы тәждегі шығынын азайту үшін щеңберлі қимасы бар сымдар қолданылады. Тікбұрышты қималы шиналардың орналастыруының әртүрлі жолдары 36 суретте көрсетілген. Қырдағы орналастырылған салқындату шиналардың шарты, жатқызып қойғанның жанына қарағанда, өте жақсы. Өзінің қысқа бүйірімен көршілестеріне орналасқан шиналардың механикалық орнықтылығы үлкен.

Бір полюсті шиналармен бірге А 120х10 мм2 алюминийлік шиналарға арналған. Үлкен тоқ кезінде фазасы үшін үш сызықтан құрастырылған көп сызықты шина-пакеттері қолданылады. Көп сызықты шиналарды ауыспалы тоғы бар қондырғыларда жақындату эффекті әсерінен тоқ шина қимасы бойымен тең емес таралады. Солай ғана, үш сызықты пакеттегі шеткі сызықтарында 40%, ал ортанғысында – тек 20% ғана тоқ ағып өтеді.

 

Екі сызықты шинаға рұқсат берілетін, асып кететін жұмыс тоқтары үшін қырынан қарағандағы көрінісі астаулы кескінді шиналарды қолданған жөн, яғни фазасына екі швеллері орналасқан пакеттер 37 суретпен сәйкес формасы бойынша толық шаршыға сәйкес келеді.

ТҚ шиналары стандартталған. Стандартты қима шиналарының  берілетін тоқтардың деректері анықтама және каталогтарда келтірілген. Айналасы +25 С жететін ауа температурасы кезінде кесте құрастыруының берілетін жылыту температурасы 70 С болады. Жатқызылған тікбұрышты қиманы шиналар үшін берілген ұзындық тоқтың шамасы кестенің мәндерімен салыстырғанда: ені 60 мм шина үшін 5%-ға, ал 60 мм-ден көп болса – 8%-ға.

Жұмыс режимі бойынша шина таңдау шарты

36 Сурет – Бір сызықты шиналар орналасуының әртүрлі жағдайлары

37 Сурет – Шина пакеттерінің орналасуының әртүрлі жағдайлары

 

 станция мен қосалқы станция жинақталған шиналары үшін жақсы емес пайдалану режимдеріндегі максималды мүмкін болатын тоғы.

Шиналардың үнемдік қимасы:  мәндері 10 кестеде келтірілген.

Барлық кернеулердің ТҚ жинақталу шиналарын тоқтың экономикалық тығыздығы бойынша таңдамайды. Шиналардағы термиялық орнықтылыққа тексеру кабельге сәйкес, яғни кіші термиялық орнықтылықты қима анықтайды

.                                               (71)

Мұнда Ак.бер. – алюминий шиналары үшін  кезінде 35 суреттің қисығы бойынша анықталады және  кезінде мысты шиналары үшін; Ан. шамасы  кезінде анықталады.

Егер шина жүктемесі жылыту шарты бойынша берілгеннен төмен болса, яғни , онда шиналау қалыпты режимде жылынады және С төмен болады

                                    (72)

мұнда - айналаның температурасы ().

Шиналар мен өткізгіштерді электродинамикалық орнықтылыққа тексеру электродинамикалық күшейту және тоқ өткізгіш құрылысының механикалық есептеуінен анықталады.

Механикалық есептеу кезінде әрбір фазаның шинасы, тіректе босап жатқан тең таралған жүктеменің әсерінен көпаралық балкаға сәйкес. Бұл жағдайда жүктеме үшін майысу моменті

                                                     (73)

мұнда -шина бойындағы оқшаулатқыштар арасындағы арақашықтық, м;

 - шина ұзындық бірлігіне келетін күш, Н/м.

Үш фазалы қ.т. кезінде ортаңғы фаза ұзындық бірлігіне келетін күш

            ,   Н/м                              (74)

мұнда а – шектес фазалар арасындағы арақашықтық, м;

iy – қ.т. соққы тоғы, А.

Майысу моменті әсерінен шина ішінде пайда болатын кернеуді   берілетін мәнімен салыстыру қажет

                                                (75)

мұнда  - шина кедергісінің моменті, м3

Әртүрлі материал үшін  мәні: МТ мыс – 140; АТ - 70 алюминий;                болат - 160.

Кедергі моменті шина формасы өлшеміне және өзара орналасуына байланысты. 36 а,в суретпен сәйкес майысу күш сызығы қырына әсер еткендегі тікбұрышты қималы шина үшін

                                                          (76)

ал ендік жағына, онда

    .                                               (77)

Шеңберлі құбырлы қима үшін

 .                         (78)

W кедергі моментінен басқа негізгі есептеу шартын қарастыру қажет

  .                                                     (79)

Ол үшін  тіреуіш оқшаулағыш арасындағы шиналар мен өткін арақашықтарын таңдау қажет.

6, 10, 20 кВ кернеулі қондырғыларда ТҚ әуедегі электр беріктік шарттары бойынша жарықтағы фазалар арасы 100, 130, 200 мм сәйкес болу керек.

Құрылыс ойлаулардан  мм.

Тіреуіш оқшаулатқыштар арасындағы өткінді 1,5÷2 м ауқымында және ТҚ ұяшығының қысқа қадамында таңдайды.

Солай да  өткін шамасынан тіреуіш шина оқшауламалардың механикалық беріктігі байланысы; сондықтан оқшауламаларды таңдау шиналарды таңдаумен бір сәтте жүргізіледі. Фазааралық күштен шығатын тіреуіш оқшаулағыштардың жүктеме шамасы

                                                             (80)

мына берілгеннен аспау керек

        .                                               (81)

Ішкі қондырғыдағы тіректік оқшауландырғыштар механикалық беріктігі бойынша 11 кестеде келтірілген топтарғы бөлінеді. Есептеу кезінде тірек оқшауламаларының берілетін жүктемені бұзылатын 0,6-дан қабылданады (0,6 ).

Көп сызықты шиналарға, яғни пакетке 2 немесе 3 сызық кіргенде, ішкі пакет сызықтары және фазалар арасындағы электродинамикалық күштер пайда болады. Екі сызықты пакетті шина материалындағы толық кернеу, пакет пен фазалар сызықтарының өзара әсерлесуінен пайда болады.                                           

 .                                            (82)

 

11 К е с т е – Оқшаулатқыштарға берілетін жүктеме

Оқшауландырғыш түрі

, Н

ОФ – 6 -375, ОФ – 10 - 375, ОФ – 20 - 375,

 ОФ – 35 - 375

ОФ – 6 - 750, ОФ – 10 - 750, ОФ – 20 - 750,

ОФ – 35 - 750

ОФ – 10 - 1250

ОФ – 10 - 2000, ОФ - 20-2000

ОФ – 20 - 3000

 

3750

 

7500

12500

20000

30000

 

 кернеуі бір сызықты шинада сияқты анықталады. Пакет ішіндегі күш сол жолмен табылады.

Екі сызықты пакетте шиналар бір-бірінен  шина қалындыңы аралығында орналасқан, өйткені әрбір сызығында фаза тоғының жартысы ағып өтеді, ал сол қ.т. кезінде бір-біріне үлкен тарту күштері пайда болады. Пакет қатаң болу үшін және сызықтар сухарь арасында 30-50 см сайын атты шина материалынан төсем салынады.

38 Сурет – Төсемдері бар екі сызықты пакет х-х осіне сәйкес пакеттің кедергі моменті

 

                                             (83)

у-у осіне сәйкес

               .                                               (84)

Бұл кедергі моменттерін  анықтау үшін қолданамыз. анықтау үшін пакеттегі сызықтардың өзара күші есептеледі

             , Н1м         (85)

мұнда Кф - өткізгіш өлшемедрінің көлденең әсерін ескеретін форма  коэффициенті; ол (а-в/h+в)-ден тәуелді болатын сызықтарымен анықталады [7,10].

Пакеттегі сызықтар өзара әсерінен пайда болатын кернеуді анықтау кезінде шина балка ретінде қарастырылады, оның шеттрі қысылған және жүктемесі бірдей таралған.

 күші әсерінен пайда болатын максималды майысу моменті шина өрнекпен анықталады

 ,  Н/м                                           (86)

мұнда