Компрессорная станция

1 По длительно  допустимому току выбираем алюминиевые  шины сечением 50?5 

[14] (66) 

[10] (67) 

2 Проверка шин  на электродинамическую и термическую  стойкость токам короткого замыкания: 

2.1 Определим расчетное  условие от динамического воздействия  тока короткого замыкания из  выражения: 

,[14] (68) 

где: iуд - ударный ток короткого замыкания; 

l - расстояние между опорными изоляторами вдоль оси шин; 

а - расстояние между  осями шин 

Определим максимальное расчетное напряжение в шинах ?р по формуле: 

,[14] (69) 

где: W - момент сопротивления, см3 
 

,[14] (70) 

где: b = 0,5см, h = 5см - толщина и ширина шины соответственно. 

Тогда: 

Значение допустимых напряжений на изгиб ?доп приведены в справочных таблицах лит. [6], ?доп = 650кгс/см2 для шин из алюминия марки АТ 

[14] (71) 

2.2 Определим сечение  шин по термической стойкости: 

,[14] (72) 

где: ? - коэффициент  термической стойкости; 

? = 11 - для шин из  алюминия; 

tп - приведенное время; 

IП2 = 9,05 кА 

[14] (73) 

Шины термоустойчивы к токам короткого замыкания. По расчетным условиям принимаем  шины сечением 50?5 мм из алюминия. 

2.11 РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ  ЗАЩИТЫ 

Для синхронного  двигателя турбокомпрессора предусматривается  максимальная токовая защита от перегрузок и токовая отсечка для защиты от коротких замыканий. 

Номинальный ток  двигателя: 

[10] (74) 

 Определим ток  срабатывания реле отсечки с  отстройкой от пусковых токов  при установке двух трансформаторов  тока типа ТПЛ: 

,[10] (75) 

где: Кпуск = 6,79 - коэффициент пуска(лит. [10], табл. 9.2) 

,[10] (76) 

где: Кн = 1,8 - коэффициент надежности отстройки для учета погрешностей реле и трансформаторов тока (лит. [10], с. 453); 

Ксх - коэффициент схемы включения реле (лит. [10], табл.9.2); 

Кпуск -коэффициент пуска двигателя; 

Кт.т = 40 - номинальный коэффициент трансформации ТТ. 

Ток срабатывания защиты: 

[10] (77) 

Коэффициент чувствительности отсечки: 

[10] (78) 

По справочным таблицам лит. [10] принимаем для токовой  отсечки реле типа РТ-40. 

Ток срабатывания защиты от перегрузки при Кн = 1,2; Кв = 0,8: 

,[10] (79) 

где: Кв = 0,8 - коэффициент возврата реле (лит. [12]); 

Кн - коэффициент надежности, учитывающий погрешности реле и неточности в определении тока срабатывания защиты. 

Ток срабатывания защиты определяем по формуле: 

[10] (80) 

По справочным таблицам лит. [10] выбираем для максимальной токовой  защиты от переменой нагрузки реле типа РТ-82/2. 

Для земляной защиты применяем реле типа РТЗ-51. 

2.12 ВЫБОР КАБЕЛЕЙ 

При проектировании электрических сетей, важно обеспечить наименьшую стоимость электроэнергии. Это зависит от выбранного сечения  проводов и кабелей. Если занизить сечение  проводов, то возрастают потери электроэнергии, что в свою очередь может привести к нагреву проводов. Чрезмерно  высокая температура нагрева  может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений и пожарной опасности. Поэтому  устанавливаются предельно допустимые значения температуры нагрева проводников  в зависимости от марки и материала  изоляции проводника в различных  режимах. При завышении сечения  проводов потери энергии уменьшаются, но увеличиваются первоначальные капитальные  затраты на сооружение сети. 

Выбор силовых кабелей  производится: 

Сечение кабеля выбирают из расчетных условий: 

1 По длительно  допустимому нагреву максимальным  расчетным током: 

[14] (81) 

[14] (82) 

2 По экономической  плотности тока: 

[14] (83) 

Iном - расчетный ток в нормальном режиме, А; 

?эк - экономическая  плотность тока А/мм2; 

?эк = 1,2 А/мм2, так как Тmax более 5000 ч/год (лит. [10], табл. П1.2); 

Тmax - число часов использования максимума нагрузки в год. 

Из ПУЭ табл. 1.316 с. 26 выбираем ближайшее меньшее  сечение токопроводящей жилы 

3 По допустимой  потере напряжения: 

[14] (84) 

[14] (85) 

где: Qp и Рр - мощности передаваемые по линиям в кВар и кВт; 

Uном - среднее номинальное напряжение в сети, кВт; 

- 

активное сопротивление  в линии; 

индуктивное сопротивление  в линии; 

l - длина линии, км; 

r0 = 0,34 Ом/км - лит. [10], табл. П2.1; 

x0 = 0,08 Ом/км- лит. [10]. табл. П2.2; 

Рр = 1600 кВт; Qр = 0 кВар. 

[14] (86) 

4 Проверяем на  термическую стойкость при коротком  замыкании: 

[14] (87) 

[14] (88) 

,[14] (89) 

где: tз - время действия основной защиты, сек.; 

tв - полное время отключения выключателя. 

tотк - номинальный ток отключения; 

tв = 0,1 сек. (лит. [8], табл. 5.10); 

Tа = 0,01 (лит. [11], табл. 7.1). 

Ст = 88 (лит. [10], с. 380)- термический коэффициент учитывающий разницу нагрева в условиях нормального режима и в условиях короткого замыкания с учетом допустимой температуры и материалов проводника. 

Что больше выбранного ранее сечения 95 мм2, поэтому следует  увеличить сечение до 120 мм2. 

Из расчетных условий  выбираем кабель типа АПсВБГ 3(1?120): 

А - алюминиевая жила; 

Пс - полиэтилен самозатухающий; 

В - поливинилхлорид; 

Б - броня из стальных лент; 

Г - голый (без наружного  покрова). 

2.13 ВЫБОР ВОЗБУДИТЕЛЯ 

Возбудители предназначен для питания обмотки возбуждения, управления и автоматического регулирования  тока возбуждения при прямом и  реакторном пуске, синхронной работе и  аварийных режимах быстроходных синхронных двигателей СТД мощностью  до 12500 кВт и напряжением 6 и 10 кВ. 

Возбудители предназначены  для эксплуатации в районах с  умеренным, холодным и тропическим  климатом. При этом для исполнения УЗ нижнее значение температуры окружающего  воздуха (-40°с), а верхнее значение влажности 80% при температуре 27°с. 

Окружающая среда  взрывоопасная, не содержащая агрессивных  газов и паров, разрушающих металлические  части, изоляцию, нарушающих целостность  контактных поверхностей клемников и реле, снижающих параметры изделий в недопустимых пределах. 

Возбудитель состоит  из металлического шкафа двухстороннего обслуживания и отдельно устанавливаемого силового трансформатора. 

Шкаф возбудителя  содержит: 

- основной и дополнительный  тиристорные преобразователи; 

- пусковое сопротивление  с тиристорным ключом; 

- релейную панель; 

- элементы управления  и измерений, расположенные в  двери шкафа; 

- электронную систему  управления (СУ). 

Выбор силовых параметров возбудителя: 

Для двигателя СТД-1600-2УХЛ4 выбираем возбудитель 

ТЕ8-32-/75Т-5У4, для которого характерно: 

Схема выпрямления: трехфазная с нулевым выводом; 

Iном.выпр = 320А; 

Uном.выпр = 75В; 

Umax.выпр. при ном.напр.сети = 170В; 

КПД при номинальной  нагрузки 91%; 

Кмощ ? 0,32; 

Uлин.вторичное напр. = 170В; 

Группа соединения Y/Y-0; 

Iвторичный = 185А; 

Uпитания = 380В; 

fсети = 50Гц 

 Расчет и выбор  тиристоров: 

Выбор тиристоров производится по максимальному напряжению, максимальному  обратному напряжению, и по максимальному  току. 

1 Выбор по максимальному  напряжению сводится к выбору  тиристора, максимальное напряжение  которого - ближайшее большее к  максимальному расчетному напряжению: 

где: Кф - коэффициент форсировки, равный 1,4; 

Кк - коэффициент, учитывающий падение напряжения из-за коммутации в активном сопротивлении источник питания, равный 1,2; 

Ufh - номинальное напряжение обмотки возбуждения, равное 75В; 

Кз - коэффициент запаса, равный 1,2; 

В - коэффициент схемы, равный 2 - для схемы с нулевым  выводом. 

2 Выбор тиристоров  по максимальному расчетному  обратному напряжению: 

3 Выбор тиристоров  по максимальному расчетному  току: 

По полученным данным выбираем тиристоры типа Т9-200 с номинальным  обратным напряжением - 400В-220В и номинальным  током - 200А. 

Защита возбудителя: 

Возбудитель обеспечивает защиту: от внутренних коротких замыканий, от внешних коротких замыканий со стороны постоянного тока. 

Возбудитель обеспечивает защиту синхронного двигателя от потери возбуждения и от затянувшегося  пуска со времени срабатывания, регулируемого  в пределах 5-20с. 

При работе в режиме автоматического управления возбудитель  обеспечивает защиту - автоматически  регулируя ток возбуждения по направлению статора и коэффициенту мощности угла нагрузки или синхронного  двигателя, а также по параметру, косвенно соответствующему внутреннему  углу ? машины. 

При работе в аварийном  режиме управления возбудитель обеспечивает только плавную подстройку тока возбуждения  в пределах 0,5-1,0 номинального значения. В этом режиме возбудитель обеспечивает также защиту от потери возбуждения  при условии сохранения работоспособности  соответствующего блока системы  управления. 

В возбудителе предусмотрен автоматический переход на режим  аварийного управления при неисправности  в системе управления, в результате которой возникает недопустимое падение тока возбуждения или  исчезновение тока в любой фазе. 

Возбудитель в режиме ручного и автоматического управления сохраняет работоспособность при  снижении напряжения до 0,5 номинального; напряжение оперативных сетей при  этом не ниже 0,7 номинального. 

2.14 ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК 

Оперативным называется ток, который используется для питания  устройств релейной защиты и автоматики, световой и звуковой сигнализации, а также для питания катушек  включения и отключения вакуумного выключателя. В качестве оперативного тока в компрессорной станции  используется постоянный выпрямленный ток. Так как компрессорная станция  является потребителем первой категории, каждая секция шин оперативного тока при исчезновении напряжения, посредством  автоматического включения резерва, подключается к соседним секциям. 

Для защиты цепей  оперативного тока используются автоматические выключатели и предохранители. 

Источниками постоянного  тока являются аккумуляторные батареи, а также блок постоянного напряжения РКН. Аккумуляторные батареи расположены  в подстанции №1. Аккумуляторы поддерживают постоянное напряжение не менее 80% от номинального. Для этого их постоянно подзаряжают. За технической исправностью аккумуляторов  следит персонал электроцеха. Другим источником постоянного тока является блок постоянного напряжения, который преобразует переменное напряжение с КТП в постоянное напряжение 220 В.