Partea Electrica a Centralelor

UNIVERSITATEA DE NORD BAIA MARE

FACULTATEA DE INGINERIE

CATEDRA: ELECTROENERGETICA

DISCIPLINA:PARTEA ELECTRICA A CENTRALELOR

Proiect

Partea Electrica a Centralelor

I. ALEGEREA COMPONENTELOR PRINCIPALE

Puterea transformatorului T1;T2 se determina astfel

===209,595

Alegem T1 si T2 cu S=240MVA

Autotransformatorul ales este de tip ATUS-FS 200/200/60/220 cu urmatoarele caracteristici

Pentru alegerea transformatoarelor T3;T4 se determina putera aparenta a statiei (S statie)

Sstatie===25.7436MVA

Pstatie=Pconsum+Psp-2P=33.15+1.4025-12=22.5325 MW

Pconsum=Scmax*cosf=39*0.85=33.15 MW

Psp=Ssp*cosf=1,65*0,85=1,4025 MW

Ssp=11%Sn=*15=1,65 MW

P=P=S*cosf=7,5*0,8=6 MW

Qstatie=Qconsum+Qsp-2Q=20.5452+0.8692-9=12.4144 MVAR

Qconsum=Scmax*sinf=39*0.5268=20.5452 MVAR

Qsp=Ssp*sinf=1,65*0,5268=0,8692 MVAR

Q=Q=S*sinf=7,5*0,6=4,5 MVAR

Sstatie<2S

Se aleg doua transfomatoare de 16 MVA cu urmatoarele caracteristici

II. CALCULUL SISTEMELOR MARIMILOR DE BAZA

Sistemul marimilor de baza este format din patru marimi Sb(puterea aparenta de baza) Ub (tensiunea de baza) Ib(curentul de baza) Zb(impedanta de baza).Din acestea doua se aleg arbitrar iar celelalte doua rezulta din formulele

Ub-tensiunea de baza

Sb-puterea absorbita,de baza

Ib-curentul de baza

Zb-impedanta de baza

Ub=Ib*Zb Sb=Ub*Ib

Transformatoarele din schema impart schema in mai multe nivele de tensiune.Pentru fiecare nivel de tensiune se alege cate un sistem al marimilor de baza.Puterea de baza Sb intreaga este comuna pentru intreaga schema.

Sb=100 MVA

Din tensiunile de baza una se alege arbitrar iar celelalte rezulta dupa regula:

Ubi-tensiunea de baza la inalta tensiune

Uni-tensiunea nominala la inalta tensiune

Ubj-tensiunea de baza la joasa tensiune

Unj-tensiunea nominala la joasa tensiune

T,T-la nivelul II=110 KV

T,T-la nivelul III=6,6 KV

AT-la nivelul IV=220KV

Alegem arbitrar U=U=15,75 Kv si determina=m U;U;Uastfel:

=>U===121 Kv

=>U= Kv

=>U= Kv

Folosind relatiile de legatura calculam curentii si impedantele de baza

Sb=Ub*Ib => Ib=

Ub=Ib*Zb => Zb=

Astfel vom avea curentii de baza

I= KA

I= KA

I= KA

I= KA

Impedantele de baza

Z=

Z=

Z=

Z=

III.DETERMINAREA SCHEMEI DE CALCUL PENTRU CALCULUL CURENTILOR DE SCURTCIRCUIT TRANZITORIU (SUPRATRAN-

ZITORIU).

In schemele de calcul fiecare componenta intervine fie printr-o tensiune si o reactanta fie numai printr-o reactanta.La calculul curentului de scurtcircuit supratranzitoriu componentele schemei de baza se reprezinta astfel:

GENERATORUL(G)

U=

X=X(

Unde:    Sn-puterea nominala in MVA

Un-tensiunea nominala in Kv

cosf-factorul de putere nominal

X-reactanta supratranzitorie longitudinala in unitati relative

TRANSFORMATORUL(T)

X=

Unde:    Usc(n)%-tensiunea de scurtcircuit in procente

LINIE ELECTRICA (L)

X=

Unde: Xo=0,4 reactanta liniei

L-lungimea liniei in Km

BOBINA DE REACTANTA (BR)

X=

Unde:    Un-tensiunea nominala in Kv

In-curentul nominal in KA

Xn%-reactanta procentuala

SISTEM ELECTROENERGETIC (S)

U= ; X=(

Unde: U-tensiunea nominala a barelor la care se considera racordat sistemul    in Kv

S-peterea de scurtcircuit a sistemului in MVA

CONSUMATOR GENERALIZAT (CG)

U =0,85* ; X =0,35(

Unde:    U-tensiunea nominala in Kv

U-tensiunea electromotoare supratranzitorie in unitati relative

S -puterea absorbita de consummator in MVA

AUTOTRANSFOMATOR (AT)

X=

Pentru nivelul I

G,G: U=

U u.r.

X

X=0,0807 u.r.

T,T X

X=0,0438 u.r.

Pentru nivelul II

L X= u.r.

X=0,4

L=14 Km circuit dublu

T,T Xu.r.

A.T.    X u.r.

C110 U u.r.

X u.r.

Pentru nivelul III

G,G U

U u.r.

X u.r.

S.P. U u.r.

X u.r.

S MVA n=2- nr de cabluri pentru servicii proprii

CMT U u.r

X u.r.

Sc-puterea care revine pe un cablu

Sc= MVA

n-nr de cabluri si se obtine din conditiile I400 A

n-par

n=; I A

n==>n=10

Pentru nivelul IV

L Xu.r. unde X

L=29 Km

L Xu.r. unde X

L=44 Km

S Uu.r.

Xu.r. unde S=3500 MVA

S-puterea de scurtcircuit a sistemului

Cu valorile obtinute mai sus se poate construi schema de calcul a schemei de baza din enunt

Dupa construirea schemei de calcul se realizeaza reducerea schemei de calcul si calcularea curentului de scurtcircuit supratranzitoriu.

Formulele de calcul care se folosesc pentru reducerea schemei de calcul sunt prezentate mai jos:

X-pt.reactantele in serie

Pentru calculul reactantei :

X-pt. reactantele in paralel

Pentru calculul tensiunii U

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 1 la schema 2

X u.r.

X u.r.

X u.r.

X u.r.

X u.r.

U u.r.

X u.r.

U u.r.

X u.r

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 2 la schema 3

U u.r.

X u.r.

X u.r.

X u.r.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 3 la schema 4

X u.r.

X u.r.

X u.r.

IV Reducerea schemei de calcul si calcularea curentului de sc.supratranzitoriu

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 4 la schema 5

X u.r.

X u.r.

Relatii de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 5 la schema 6

X u.r.

U u.r.

Relatii de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 6 la schema 7

X u.r.

Relatii de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 7 la schema 8

Xu.r

Uu.r.

Iu.r

Curentul calculate este obtinut in unitati relative.pentru a afla valoarea absoluta a curentului de scurtcircuit se inmulteste cu curentul de baza.

IKA

Pentru o valoare asa mare a curentului de scurtcircuit este necesara introducerea bobinelor de reactanta pe cablurile de consumatori din nivelul III bobine care au rolul de a micsora curentul de scurtcircuit.

Bobina de reactanta se alege in functie de tensiune care este 6KV si curentul nominal pentru un cablu care este 400A.

X u.r.

X-reactanta bobinei de reactanta

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 1la schema 2

    Xu.r.

Xu.r.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 2 la schema 3

Xu.r.

Xu.r.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 3 la schema 4

Xu.r.

Uu.r.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 4 la schema 5

Xu.r.

Uu.r.

In urma reducerii schemei de calcul valoarea curentului de scurtcircuit este:

Iu.r.

IKA

V Calculul curentului de scurtcircuit stabilizat

In acest caz la unele componente ale schemei se produc modificari ale marimilor si valorilor cu care ele intervin in schema de calcul.

In acesasta situatie se gasesc:

G1,G2 care in cazul nostru se considera” departe” de locul scurtcircuitului

Uu.r.

Xu.r.

G3,G4 se considera “aproape” de locul scurtcircuitului si sunt cu regulator automat de excitatie

Uu.r.

Uu.r. –tensiune de excitatie plafonata.

Xu.r.

C110

Xu.r.

Cmt

Xu.r.

SMVA

SP

Xu.r.

Celelalte elemente raman nemodificate.Se va realize schema de calcul a curentului de scurtcircuit stabilizat si se va reduce exact ca si in cazul calculului curentului de scurtcircuit tranzitoriu. Precizez ca schema de calcul pentru calculul curentului de scurtcircuit stabilizat va cuprinde si bobinele de reactanta.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 1 la schema 2

Xu.r.

Xu.r.

Xu.r.

Xu.r.

Xu.r.

Uu.r.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 2 la schema 3

Xu.r.

Xu.r.

Xu.r.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 3 la schema 4

Xu.r.

Uu.r

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 4 la schema 5

Xu.r.

Xu.r.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 5 la schema 6

Xu.r.

Uu.r.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 6 la schema 9

Xu.r.

Xu.r.

Uu.r.

Xu.r.

Relatiile de calcul pentru reducerea schemei de calcul de la schema 9 la schema 10

Xu.r.

Uu.r.

In urma calculelor facute rezulta ca curentul de scurtcircuit stabilizat este:

I u.r.

I7,9525=7.9088 KA

Cu ajutorul curentului de scurtcircuit stabilizat se poate obtine valoarea tensiunii pe bara de medie tensiune

V KV

V u.r

VI Verificarea alegerii generatoarelor “aproape” sau” departe “ de locul

scurtcircuitului

Generatoarele 3,4 s-au considerat aproape fata de locul scurtcircuitului. Pentru verificarea corectitudinii alegerii trebuie satisfacuta conditia

II I- curentul de scurtcircuit

I-curentul critic

I

I u.r

I

I u.r

0,1646>0,1505

Inegalitatea este adevarata generatoarele au fost alese bine

I u.r

Iu.r

Iu.r

Determinam I din conditia pentru a face verificarea in punctual A

I+I=I+I+I => I =I+I +I-I

I=0.0108+0.2016+0.9945-0.3292=0.8777.r

Iconform schemei 9 este Iu.r

Determinam I din conditia pentru a face verificarea in punctual B

I=I +I=1.8209+0.8777=2.6986u.r

I u.r

U=V+U=V+I*X=0.6563+0.8777*0.2841=0.903u.r

Iconform schemei 7 este I u.r

Generatoarele G 1,2 sau considerat “departe” fata de locul scurtcircuitului.Pentru verificarea corectitudinii alegerii trebuie satisfacuta conditia

I< I

I u.r

Uu.r

Iu.r

Inegalitatea este adevarata generatoarele au fost alese bine

Determinam I pentru a face verificarea in punctual C

I u.r

I

2.5583+0.3874=3.0007u.r

VII Verificarea la stabilitate dinamica si termica a intreruptorului IO-10/400

Verificarea la stabilitate dinamica

i k

Alegem k=> iKA Pentru a verifica daca intreruptorul este bun trebuie indeplinita conditia

i Pentru intreruptoarele de tip IO 10/400 curentul dinamic i KA

In acest caz i< i=> intreruptorul bun

Verificarea la stabilitate termica

I unde:

I-- curentul echivalent de o secunda

I -- valoarea efectiva a componentei periodice a curentului de scurtcircuit supratranzitoriu => I=8.9283 KA

m -- coeficientul care tine seama de aportul componentei aperiodice a curentului de scurtcircuit

n -- coeficientul care tine seama de variatia in timp componentei periodice

t -- timpul de scurtcircuit =2s

m=f(t,k=> m=0,06

k-- factor de soc

n=f(t,=> n=0,95

I KA

Verificarea termica consta in verificarea inegalitatii

I unde I -- current de stabilitate termica

t -- timpul de stabilitate termica

efect termic    efect termic

produs de I suportat de I

I si t sunt marimi de catalog

)(14,4)

VIII Alegerea intreruptoarelor la medie tensiune

La medie tensiune consideram dublu sistem de bare colectoare sectionate(schema de mai jos).

Trebuie determinati curentii pe ramuri intregul calcul se face in urmatoarele variante:

Regim de scurtcircuit supratranzitoriu cu ambele transformatoare in functiune( I,2TR )

    Iu.r

=0,0216u.r

u.r

u.r

Regim de scurtcircuit supratranzitoriu cu un singur transformator in functiune( I,1TR )

u.r

0,0216 u.r

u.r

u.r

Regim de scurtcircuit stabilizat cu ambele transformatoare in functie( I,2TR )

u,r

u.r

u.r

Regim de scurtcircuit stabilizat cu un transformator in functiune( I,1TR )

u.r

u.r

u.r

Cu valorile obtinute putem calcula curentii prin intreruptoare luand in evidenta pentru alegerea intreruptoarelor cazul cel mai defavorabil ( curentul cel mai mare )

1. I,2TR :

Itu.r

Igu.r

CL = 0.4785+0.0216+0.7399+1.5293=2.7693 u.r

CT =2*2.7693=5.5389.ur

2. I ,1TR :

It u.r

Ig u.r

CL u.r

CT =2*2.8498-1.6098=4.0898 u,r

3. I,2TR :

It u.r

Ig u.r

CL u.r

CT u.r

I,1TR :

It u.r

Igu.r

CL u.

CT u.r

Realizam schema pentru verificarea generatoarelor G1 si G2 daca au ramas” departe” de locul scurtcircuitului .Generatoarele G3 si G4 sunt aproape de locul scurtcircuitului punctual de scurtcircuit apropiindu-se si mai mult in acest caz.

u.r

u.r

u.r

u.r

u.r

u.r

u.r

u.r

=> G1,G2 se afla in continuare” departe” de locul scurtcircuitului

u.r

Verificare in nodul B:

In urma calculelor facute se pot alcatui tabele cu valorile curentilor de scurtcircuit

In unitati relative

In KA se inmulteste cu = 7,9525 KA

Folosind formula se calculeaza curentul nominal petru determinarea intrerupatoarelor

G: A

T A

CL A

La cupla transversala avem acelasi curent ca si la cupla longitudinala

Urmeaza alegerea intrerupatoarelor in functie de Un,In,Inr

Pentru IG

Verificarea la satabilitate dinamica

Conditia :i,i=120 KA

i=k *I 

Verificarea la stabilitate termica

Conditia :I I*t

I m=0,03 n=0,73 t=2s

I

Pentru I

Verificarea la satabilitate dinamica

Conditia :i,i=120 KA

i=k *I =1,8**31.884=81.1634<Id

Verificarea la stabilitate termica

Conditia :I I*t

I m=0,03 n=0,58 t=2s

I= *=34.6364

(34.6364)*1(42)*5

Pentru I

Verificarea la satabilitate dinamica

Conditia :i,i=120 KA

i=k *I =1,8**22.663=57.6905<Id

Verificarea la stabilitate termica

Conditia :I I*t

I m=0,03 n=0,69 t=2s

I= *=27.1956

(27.1956)*1(42)*5

Pentru I

Verificarea la satabilitate dinamica

Conditia :i,i=200 KA

i=k *I  *44.0457=112.122<i

Verificarea la stabilitate termica

Conditia :I I*t

I m=0,03 n=0,64 t=2s

I= *=50.9866

(50.9866)*1(120)*5 (A)

IX Alegerea intrerupatoarelor de inalta tensiune

1. Schema de calcul pentru secvent direca

De aici reducerea se face la bara de 110 KV

Calcule aferente reduceri de la schema 1 la schema 2:

Xe ur

Ue=

Relatii de calcul pentru trecerea de la schema 2 la schema 3 :

Xe=0,2841+0,3563=0.6404 ur

Relatii de calcul pentru trecere de la schema 4 la schema 5:

Xe=( ur

Ue= ur

2. Schema de calcul pentru secventa indirecta

G:X=X*()*= ur

G:X= X*()*= ur

C:X=0,45* ur

SP: X=0,35* ur

Urmeaza schema de calcul de la care lipsesc sursele pentru reactantele aferente :

ur

ur

ur

Xe= ur

Rezulta schema 2:

Xe=0,2841+0,3954=0.6795

Rezulta schema 3:

Relatii de calcul pentru trecerea de la schema 4 la schema 5:

Xe= ur

Xe=0.0293+0.0115=0.0408 ur

3. Schema de calcul pentru secventa homopolara

Schema cu reactante de scccesiune difera atat ca valoare cat si ca configuratie fata de schema anterioara:

X=

Deci : La T X =0,8*0,0438=0,035 ur

La T X =0,8*0,5682=0,4546 ur

Apoi :X=3 pentru linii simple

X=6*X pentru linii duble

Deci : L :X =6*X=6*0,0217=0.1302 X=0,0217 ur

L :X =6*X=6*0,0382=0.2292ur X=0,0382 ur

L :X =3,5*X=3,5*0,033=0,1155 ur X=0,033 ur

Considera in acelasi timp :X =1,1*X adica

X =0,1446*1,1=0,1591 ur

ATR-urile se caracterizeaza prin 3 tensiuni de scurtcircuit rezultand 3 reactante X,X,X . Cu ajutorul acestora se pot determina reactantele X ,X ,X care vor figura in schema:

X ur

X ur

X ur

X ur

X ur

X ur

X ur

X ur

Xur

unde :Xur

Prin reducerea reactantelor care sunt in paralel se poate face trecerea de la schema 1 la schema 2

Transfigurarea 1

X ur

X ur

X ur

Transfigurarea 2

X ur

X ur

X ur

Din transfigurarile de mai sus rezulta schema 3 :

-0,0047+0.051=0.0463ur

-0,0007+0.1146=0.1139 ur

X ur

X ur

X ur

Mai departe urmeaza schema 4:

X ur

X ur

Se poate construi schema urmatoare :

X ur

U ur

Xur

X ur

Din schema de mai sus rezulta o alta schema :

I ur

I ur

Din schema rezulta :ur

ur

Cu ajutorul celor doua caderi de tensiune se pot calcula curentii:I

ur

ur

ur

ur

ur

ur

ur

ur

ur

ur

ur

ur

La scurtcircuit trifazat nu avem decat secventa directa, astfel se poate construi schema :

ur

ur

ur

Pentru a putea alege intreruptoarele trebuie sa determinam curentii prin ATR si separat prin linia 2 (ramura II le contine)

Deoarece vom considera doar secventa directa:

ur

ur

Prin transfigurarea se obtin curentii necesari

ur

ur

ur

In principiu schema arata astfel:

C-consumator generalizat

LD-linia dubla

ATR-autotransformator

CT- cupla transversala

TR-tansformator

Se poate calcula conditii de scurtcircuit care vor trebui rupti de intrerupatoare pe fiecare element in parte

1 Pentru consumatorul reprezentat prin line dubla se lucreaza cu scurtcircuit trifazat deoarece acesta este mai mare decat scurcircuit monofazat

ur

Deoarece consumatorul este reprezentat printr-o linie dubla valoarea lui Isc se imparte la 2 : ur

2 Pentru linia dubla

ur

La fel ca si la consumator,pt a afla curentul care trece prin intrerupator valoarea se imparte la 2 : ur

3 Pentru ATR

ur

4 Pentru TRAFO curentul de scurcircuit monofazat este mai mare : ur

Deoarece sunt doua TRAFO valoarea se imparte la 2 :

ur

Valoarea totala a curentului este :

ur

Valoarea curentilor de rupere in unitati relative vor fi :

ur

ur

ur

ur

ur

Valoarea curentilor de rupere in KA se obtine imultind valorile relative cu ur

KA

KA

KA

KA

KA

Deoarece intrerupatoarele se aleg in functie de Un,Insi Ir,trebuie calculat In pentru fiecare :

A

A

Valoarea lui se obtine considerand ca puterea debitata de cele doua generatoare G1 si G2 ,deci se scade puterea necesara serviciilor proprii ,se transporta pe un singur transformator al liniei duble,adica se considera situatia in care atat ATR-urile care fac legatura cu S.E cat si o linie a LD nu functioneaza :

A

A

A

Pentru CT se va lua valoarea cea mai mare a In dintre cele 4 valori

A

X Alegerea interuparoarelor . Verificarea la stabilitate

dinamica si termica

Verificarea se face pe baza marimilor de catalog :Imax,Ist,Tst

Pentru C110

Verificarea la satabilitate dinamica

Conditia :i,i=50 KA    KA

i=k *I  *7.8354=19.9457 KA<i

Verificarea la stabilitate termica

Conditia :I*I*t

(7.8354) A

Pentru LD(L2)

Verificarea la satabilitate dinamica

Conditia :i,i=80 KA    KA

i=k *I  *7.2419=18.4532 KA<i

Verificarea la stabilitate termica

Conditia :I*I*t

(7.2419) A

Pentru ATR

Verificarea la satabilitate dinamica

Conditia :i,i=50 KA    KA

i=k *I  *8.0675=20.5365 KA<i

Verificarea la stabilitate termica

Conditia :I*I*t

(8.0675) A

Pentru TRAFO

Verificarea la satabilitate dinamica

Conditia :i,i=33 KA    KA

i=k *I  *8.2121=20.9046 KA<i

Verificarea la stabilitate termica

Conditia :I*I*t

(8.2121) A

Pentru CT

Verificarea la satabilitate dinamica

Conditia :i,i=80 KA    KA

i=k *I  *9.1101=23.1905 KA<i

Verificarea la stabilitate termica

Conditia :I*I*t

(9.1101) A

Bibliografie

1. Henrich I si altii-Partea electrica a centralelor electrice, statiilor si posturilor de transformare. Indrumator de proiectare UPT “67
2. Gheju P si Dusa P-Partea electrica a centralelor electrice, statiilor si posturilor de transformare. Circuite principale. Indrumator de proiectare UPT ‘67
3. Buhush P si altii-Indrumator pentru proiectare. Instalatii electrice din centrale si statii IPB ‘73
4. Preda L-Partea electrica a centralelor electrice si statiilor. Indrumator de proiectare IPI ‘77