STACJE ELEKTROENERGETYCZNE ksiazka 2004 - ANDRZEJ KANICKI, JERZY KOZŁOWSKI.pdf

(13394 KB) Pobierz
ANDRZEJ KANICKI,
ANDRZEJ KANICKI, JERZY KOZŁOWSKI
STACJE ELEKTROENERGETYCZNE
Łódź, 2004
A. Kanicki, J. Kozłowski: STACJE ELEKTROENERGETYCZNE
Strona 2 z 294
A. Kanicki, J. Kozłowski: STACJE ELEKTROENERGETYCZNE
SPIS TREŚCI
strona
1. R OLA STACJI W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM .................................... 7
2. U KŁADY POŁĄCZEŃ STACJI ............................................................................... 14
2.1. U WAGI OGÓLNE ..................................................................................................................14
2.2. P OJEDYNCZY SYSTEM SZYN ZBIORCZYCH ...........................................................................14
2.3. P ODWÓJNY SYSTEM SZYN ZBIORCZYCH ..............................................................................15
2.4. R OZDZIELNIA Z SZYNAMI OBEJŚCIOWYMI I POŁĄCZENIAMI OBEJŚCIOWYMI ........................18
2.5. W IELOKROTNY SYSTEM SZYN ZBIORCZYCH ........................................................................18
2.6. U KŁADY BLOKOWE ............................................................................................................19
2.7. U KŁADY MOSTKOWE ..........................................................................................................20
2.8. U KŁADY WIELOBOKOWE ....................................................................................................21
2.9. P ODWÓJNY SYSTEM SZYN ZBIORCZYCH Z DWOMA WYŁĄCZNIKAMI NA JEDNO POLE ...........22
2.10. U KŁAD PÓŁTORAWYŁĄCZNIKOWY ..................................................................................22
2.11. U KŁADY POŁĄCZEŃ PÓL ..................................................................................................23
2.11.1. Pole liniowe SN..........................................................................................................23
2.11.2. PolelinioweWN ........................................................................................................25
2.11.3. Poletransformatorowe ...............................................................................................26
2.11.4. Polesprzęgła ..............................................................................................................27
2.11.5. Pole pomiaru napięcia ................................................................................................27
2.11.6. Poleodgromników .....................................................................................................28
2.12. P RZYKŁADY UKŁADÓW POŁĄCZEŃ STACJI .......................................................................28
3. R OZWIĄZANIA KONSTRUKCYJNE STACJI .......................................................... 37
3.1. U WAGI OGÓLNE ..................................................................................................................37
3.2. P ODSTAWOWY ODSTĘP IZOLACYJNY - ODSTĘP MINIMALNY ................................................38
3.3. D OSTOSOWANIE ROZDZIELNI DO WARUNKÓW ZWARCIOWYCH ...........................................40
3.4. K ONSTRUKCJE ROZDZIELNI ZE WZGLĘDU NA WYGODNĄ I BEZPIECZNĄ EKSPLOATACJĘ ......42
3.4.1. Uwagi ogólne ............................................................................................................42
3.4.2. Ochrona przed dotykiem bezpośrednim....................................................................44
3.4.2.1. Uwagi ogólne.....................................................................................................................44
3.4.2.2. Ochrona poza zamkniętymi obszarami ruchu elektrycznego ............................................46
3.4.2.3. Ochrona wewnątrz zamkniętych obszarów ruchu elektrycznego......................................46
3.4.2.4. Instalacje wnętrzowe otwarte ............................................................................................50
3.4.2.5. Instalacje napowietrzne otwarte ........................................................................................51
3.4.2.6. Porównanie wymagań ochrony podstawowej wg PBUE i normy PN-E 05115:2002 .......51
3.4.3. Ochrona przed zagrożeniem łukiem elektrycznym ...................................................54
3.4.4. Ochrona przed bezpośrednim uderzeniem pioruna ...................................................54
3.5. W ARUNKI ŚRODOWISKOWE STACJI .....................................................................................56
3.5.1. Posadowienie stacji ...................................................................................................56
3.5.2. Ochrona przeciwpożarowa ........................................................................................57
3.6. STACJE WNĘTRZOWE ŚREDNIEGO NAPIĘCIA ........................................................................58
3.6.1. Transformatory suche................................................................................................74
3.6.2. Odłącznik typu "Rotary" ...........................................................................................76
Strona 3 z 294
A. Kanicki, J. Kozłowski: STACJE ELEKTROENERGETYCZNE
3.7. S TACJE NAPOWIETRZNE WYSOKIEGO NAPIĘCIA ..................................................................77
3.8. S TACJE WNĘTRZOWE WYSOKIEGO NAPIĘCIA .......................................................................81
3.9. N APOWIETRZNE STACJE SŁUPOWE ......................................................................................82
3.10. N APOWIETRZNE URZĄDZENIA SŁUPOWE ..........................................................................89
3.10.1. Napowietrznerozłączniki średniego napięcia w izolacji SF 6 ....................................89
3.10.2. Łączniki napowietrzne SN .........................................................................................91
3.11. R OZDZIELNICE OSŁONIĘTE IZOLOWANE SZEŚCIOFLUORKIEM SIARKI ...............................92
3.11.1. Uzasadnienie wyboru SF 6 do budowy rozdzielnic.....................................................92
3.11.2. Zasady budowy rozdzielnic z SF 6 ..............................................................................93
3.11.3. Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych rozdzielni z SF 6 ............................................95
3.11.3.1. Rozdzielnia typu 8DN8 .....................................................................................................95
3.11.3.2. Rozdzielnia Rotoblok SF 6 .................................................................................................97
4. D OBÓR ELEMENTÓW TORÓW GŁÓWNYCH ..................................................... 100
4.1. D OBÓR MOCY ZNAMIONOWEJ TRANSFORMATORA ............................................................100
4.1.1. Założenia i uproszczenia metody ............................................................................100
4.1.2. Obliczanie temperatur transformatora.....................................................................102
4.1.2.1. Założenia .........................................................................................................................102
4.1.2.2. Równania stanu ustalonego .............................................................................................103
4.1.2.3. Równania stanu nieustalonego ........................................................................................104
4.1.2.4. Starzenie się cieplne izolacji transformatora ...................................................................104
4.1.2.5. Temperatura otoczenia ....................................................................................................105
4.1.3. Określenie zastępczego równoważnego dwustopniowego wykresu obciążenia.....106
4.1.4. Dobór transformatora dla normalnego obciążenia ciągłego ...................................108
4.1.5. Dobór transformatora dla normalnego obciążenia cyklicznego..............................108
4.1.6. Określenie awaryjnego obciążenia cyklicznego .....................................................117
4.1.7. Regulacja przekładni transformatora ......................................................................119
4.2. D OBÓR PRZEWODÓW SZYNOWYCH ZBIORCZYCH ..............................................................120
4.2.1. Uwagi ogólne ..........................................................................................................120
4.2.2. Obciążalność długotrwała prądem ciągłym ............................................................121
4.2.3. Wytrzymywanie skutków cieplnych prądu zwarciowego.......................................124
4.2.4. Wytrzymałość mechaniczną przy obciążeniach normalnych..................................129
4.2.5. Wytrzymałość mechaniczna przy zwarciu dla przewodów sztywnych ..................129
4.2.5.1. Wyznaczanie sił...............................................................................................................129
4.2.5.2. Wyznaczanie naprężeń....................................................................................................133
4.2.5.3. Sprawdzenie wytrzymałości mechanicznej .....................................................................136
4.2.5.4. Wyznaczanie częstotliwości drgań własnych szyn..........................................................138
4.2.6. Wytrzymałość mechaniczna przy zwarciu dla przewodów giętkich ......................141
4.2.6.1. Wprowadzenie [37] .........................................................................................................141
4.2.6.2. Postanowienia ogólne ......................................................................................................145
4.2.6.3. Parametry charakterystyczne ...........................................................................................146
4.2.6.4. Siły podczas zwarcia .......................................................................................................148
4.2.6.5. Siły po zwarciu ................................................................................................................149
4.2.6.6. Poziome wychylenie przewodów b h ................................................................................150
4.2.6.7. Minimalny odstęp izolacyjny występujący pomiędzy przewodami podczas zwarcia.....151
4.2.6.8. Siła naciągu spowodowana sklejeniem się przewodów wiązkowych podczas zwarcia ..152
4.2.7. Przykłady doboru szyn zbiorczych .........................................................................160
4.2.7.1. Dobór pojedynczej szyny sztywnej [14] .........................................................................160
4.2.7.2. Dobór szyny sztywnej wielopasmowej [14]....................................................................161
4.2.7.3. Dobór szyny rurowej w rozdzielni bez SPZ [14] ............................................................164
4.2.7.4. Dobór szyny rurowej w rozdzielni z SPZ [14] ................................................................165
4.2.7.5. Dobór szyn giętkich.........................................................................................................166
Strona 4 z 294
A. Kanicki, J. Kozłowski: STACJE ELEKTROENERGETYCZNE
4.3. D OBÓR IZOLATORÓW STACYJNYCH ..................................................................................173
4.3.1. Uwagi ogólne ..........................................................................................................173
4.3.2. Dobór typu izolatora................................................................................................174
4.3.3. Dobór wytrzymałości elektrycznej izolacji izolatora..............................................174
4.3.4. Dobór odporności na zabrudzenie izolatora............................................................174
4.3.5. Dobór wytrzymałości mechanicznej izolatora ........................................................176
4.3.6. Dobór izolatorów przepustowych ...........................................................................180
4.4. D OBÓR APARATURY ŁĄCZENIOWEJ ..................................................................................180
4.4.1. Warunki pracy aparatów .........................................................................................180
4.4.2. Wielkości znamionowe wspólne dla aparatury rozdzielczej...................................183
4.4.2.1. Wprowadzenie .................................................................................................................183
4.4.2.2. Napięcie znamionowe U r .................................................................................................183
4.4.2.3. Poziom znamionowy izolacji...........................................................................................183
4.4.2.4. Częstotliwość znamionowa f r ..........................................................................................185
4.4.2.5. Prąd znamionowy ciągły I r ..............................................................................................185
4.4.2.6. Prąd znamionowy krótkotrwały wytrzymywany I k .........................................................185
4.4.2.7. Prąd znamionowy szczytowy wytrzymywany I p .............................................................186
4.4.2.8. Czas znamionowy trwania zwarcia t k ..............................................................................186
4.4.2.9. Wielkości znamionowe napędów i obwodów pomocniczych .........................................186
4.4.3. Dobór wyłącznika ...................................................................................................187
4.4.3.1. Wprowadzenie .................................................................................................................187
4.4.3.2. Prąd znamionowy ciągły wyłącznika I r ...........................................................................189
4.4.3.3. Prąd znamionowy wyłączalny zwarciowy ......................................................................189
4.4.3.4. Napięcie powrotne...........................................................................................................191
4.4.3.5. Szereg przestawieniowy ..................................................................................................192
4.4.3.6. Zwarcia pobliskie ............................................................................................................192
4.4.3.7. Prąd znamionowy wyłączalny przy niezgodności faz .....................................................192
4.4.3.8. Prąd znamionowy wyłączalny przy łączeniu małych prądów .........................................193
4.4.3.9. Czasy znamionowe ..........................................................................................................193
4.4.4. Dobór rozłącznika ...................................................................................................194
4.4.5. Dobór odłącznika lub uziemnika.............................................................................196
4.5. D OBÓR BEZPIECZNIKÓW WYSOKIEGO NAPIĘCIA ...............................................................200
4.5.1. Wielkości znamionowe wspólne dla bezpieczników ..............................................200
4.5.1.1. Wprowadzenie .................................................................................................................200
4.5.1.2. Napięcie znamionowe i znamionowy poziom izolacji ....................................................201
4.5.1.3. Prąd wyłączalny znamionowy (I nws ) ................................................................................201
4.5.1.4. Charakterystyka czasowo-prądowa .................................................................................201
4.5.1.5. Charakterystyka prądów ograniczonych .........................................................................202
4.5.1.6. Całka Joule'a....................................................................................................................203
4.5.1.7. Współczynnik K ..............................................................................................................203
4.5.1.8. Wybijak i inne urządzenia instalowane w bezpiecznikach..............................................203
4.5.2. Bezpieczniki ograniczające prąd .............................................................................204
4.5.2.1. Ogólna charakterystyka ...................................................................................................204
4.5.2.2. Prąd znamionowy ciągły przy zabezpieczaniu transformatora .......................................207
4.5.2.3. Prąd znamionowy ciągły przy zabezpieczaniu silników .................................................210
4.5.2.4. Prąd znamionowy ciągły przy zabezpieczaniu baterii kondensatorów ...........................213
4.5.3. Bezpieczniki gazowydmuchowe .............................................................................213
4.5.4. Bezpieczniki przekładnikowe .................................................................................217
4.5.5. Dobór podstawy bezpiecznikowej ..........................................................................217
4.6. D OBÓR DŁAWIKÓW PRZECIWZWARCIOWYCH ...................................................................217
4.6.1. Wprowadzenie.........................................................................................................217
4.6.2. Reaktancja dławika .................................................................................................218
4.6.3. Znamionowy prąd krótkotrwały..............................................................................219
Strona 5 z 294
Zgłoś jeśli naruszono regulamin