Alimentarea Cu Energie Electrica a Unui Consumator Industrial Cu Puterea Instalata 40 MW

7/23/2019 Alimentarea Cu Energie Electrica a Unui Consumator Industrial Cu Puterea Instalata 40 MW

1/12

UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI

FACULTATEA DE ENERGETICA

Alimentarea cu Energie Electrica a unuiConsumator Industrial cu Puterea Instalata 40 Mw

RAUTU MATEIMUJESCU CATALIN

MS4


2/12

INTRODUCERE

Prin prezentul proiect se urmrete alimentarea cu energie electric a unui consumator

industrial cu puterea activ instalat Pi = 40 MW.

Consumatorul este situat n zona meteorologic B, creia i corespund urmtoarele

condiii climato-meteorologice de care trebuie s se in seama la dimensionarea liniei electrice

de alimentare cu energie electric a consumatorului:

presiunea dinamic de baz:- p(v) = 42 daN/cm2pentru vnt maxim nesimultan cu chiciur;- p (v+ch) = 16.8 daN/m2pentru vnt simultan cu chiciur;

grosimea stratului de chiciur pe conductoarele de 110 kV: 24 mm; altitudine: 800 m.

De asemenea, pentru aceast zon sunt caracteristice urmtoarele temperaturi ale aerului:

temperatura maxim: + 40 0C; temperatura minim: - 30 0C; temperatura medie: + 15 0C; temperatura de formare a chiciurii: - 5 0C;

Se poate considera c umiditatea relativ a aerului n mediul exterior, n zona n care este

amplasat consumatorul, este de 100 %.La alegerea aparatajului de comutaie primar i a dispozitivelor de legare la pmnt se

va avea n vedere ca umiditatea real s nu fie mai mare dect cea admis de ntreprinderea

constructoare.

n ceea ce privete gradul de poluare a zonei respective, conform se consider c aceasta

se situeaz la nivelul II (mediu) de poluare, adic este o zon cu industrie care nu produce fum

foarte poluant i n care exist o densitate medie de locuine dotate cu instalaii de nclzire.

Zona n care se afl amplasat cosumatorul nu prezint vecinti ce pot contribui la o

poluare a atmosferei peste limitele normale, deci nu sunt necesare masuri speciale de exploatare

i ntreinere

Pentru alimentarea cu energie electric a unui consumator trebuie ndeplinite urmtoarele

condiii:


3/12

asigurarea calitii energiei electrice - const n respectarea parametrilor decalitatepentru mrimile electrice n punctul de racordare a consumatorului;

asigurarea continuitii n alimentarea cu energie electric a consumatorului;realizarea unei ci de alimentare suplimentare, de rezerv, la cererea

consumatorului, asigur mbuntirea indicatorilor de continuitate (siguran) a

alimentrii de baz.

Calea de alimentare suplimentar se poate realiza:

din aceeai surs cu alimentarea de baz sau dintr-o surs diferit; cu rezervare parial sau total a sarcinii maxime de calcul.

Pentru o bun funcionare a echipamentelor din staie, instalaiile electrice trebuie s fie

dotate cu dispozitive de protecie prin relee, pentru evitarea unor defecte sau regimuri anormale

de funcionare care ar putea pune n pericol fie instalaia respectiv, fie viaa personalului de

deservire operativ sau, uneori, mediul nconjurator.

Scurtcircuitele pe barele colectoare reprezint unul dintre cele mai periculoase defecte

ntruct provoac ieirea din funcie a tuturor elementelor racordate la barele defecte i

perturbarea funcionrii consumatorilor la barele vecine, legate prin linii de barele defecte.

Transformatoarele electrice sunt echipamente foarte scumpe i de aceea este necesar s

fie echipate cu:

protecie de gaze; protecie diferenial longitudinal de curent; protecie de suprasarcin.n capitolul de dimensionare a prizei de legare la pmnt se fac referiri la unul dintre cele

mai importante scopuri care se urmresc n exploatarea instalaiilor din centrale, staii i posturi

de transformare, i anume electrosecuritatea personalului de exploatare i a tuturor celor ce

utilizeaz energia electric.

n cazul de fa s-a determinat valoarea rezistenei prizei de pmnt care este sub 0,5 ,

conform normelor n vigoare i s-au determinat tensiunile de atingere i de pas, ale cror valori s-

au ncadrat n limitele admise de standard.


4/12

1. DIMENSIONAREA SECIUNII LEA SI ALEGEREATRANSFORMATOARELOR

Calculul electric al LEA trebuie s permit dimensionarea lor astfel nct sarcina

vehiculat s nu conduc la nclzirea conductoarelor peste limitele admisibile sau la pierderi de

putere i energie mai mari dect cele prevzute de normele n vigoare.

La dimensionarea LEA trebuie s se cunoasc:

sarcina maxim: Smax sau Imax; timpul de utilizare al puterii maxime: Tmax; dezvoltarea n perspectiv a consumului de 5 10 ani.

La dimensionarea liniilor electrice se ine cont de urmtoarele condiii tehnice impuse de

fabricantul de conductoare, precum i de prescripiile energetice ale furnizorului. Ele sunt:

nclzirea de durat a conductoarelor sau cablurilor n regim normal de funcionare;punnd condiia se obine seciunea tehnic stce presupune nclzirea la o limit admis

cnd se vehiculeaz sarcina maxim Smax;

funcionarea economic a LEA ce presupune pierderi minime de putere i energie;seciunea economic (sec) este impus de funcionarea liniilor electrice cu pierderi

minime i realizarea parametrilor nominali de calitate a energiei electrice.

Se adopt secinea maxim dintre sti sec.n cazul LEA se va ine seama, la alegerea seciunii conductoarelor, i de condiiile

mecanice de realizare liniilor i de traciunea ce trebuie realizat n conductor. Dac seciunea ce

rezult din calcule nu se gsete n cataloage, sealege seciunea imediat superioar pe treapta

dimensional de seciuni, astfel nct s fie respectat condiia:

admII max

Alegerea transformatoarelor

tiind c sarcina maxim absorbit de consumator este Smax = 45,97 MVA, din punct de

vedere tehnic putem alege un transformator cu Sn = 63 MVA.

Din punct de vedere economic se are n vedere ca n funcionare Smaxs reprezinte maxim

70 % din puterea nominal a transformatorului (funcionarea optim a transformatoarelor se

realizeaz pentru o sarcin cuprins ntre 45 % i


5/12

70 % din puterea aparent nominal a acestora) deci:

Sec= 1,45SmaxSec= 1,4545,97 = 66,65 MVA

Se poate alege o putere aparent economic Sn ec= 63 MVA i se adopt:

Sn = max(Snt; Sn ec) = 63 MVACaracteristicile tehnice ale transformatorului sunt prezentate n tabelul urmator :

nS

MVA

scu

%

kP

kW

0P

kW

0i

%

Fabricat n Tip

63 12 260 60 0,9 Romnia TTUS-FS

Semnificaia literelor:

T - transformator;

T - trifazat;

U - ulei (mediul izolant);

S - reglajul tensiunii n sarcin;

F - circulaia forat a uleiului de rcire;

S - cu rcirea aerului prin suflaj de aer;

P0pierderile de putere activ la funcionarea n gol;

Pscpierderile de putere activ la funcionarea n scurtcircuit;i0curentul de mers n gol, exprimat nprocente fa de curentul nominal;

usctensiunea procentual de scurtcircuit, determinat la proba de scurtcircuit a

transformatorului.

Regimul optim de funcionare pe staie a transformatoarelor se realizeaz pentru:

scsc

nQkP

QkPSS

00

lim 2

unde:

k = 0,07 (regimul optim de funcionare al transformatoarelor este la 70 % din

ncrcarea acestora);

Q0pierderile de putere reactiv n fierul transformatorului [kVAr];

Qscpierderile de putere reactiv n nfurrile transformatorului datorit

reactanei acestuia [kVAr]


6/12

nS

iQ

100

%0

0

kVArQ 5671063100

9,0 30

n

scsc S

uQ

100

%

kVArQsc 75601063100

12 3

MVAS 66,312,789

69,99263

756007,0260

56707,060263lim

n cazul n care sarcina vehiculat n staie depete Slimse va trece la funcionarea cu

ambele transformatoare n sarcin, pentru ca pierderile de putere s fie minime.

2. ALEGEREA APARATAJULUI ELECTRIC2.1 Curenii de scurtcircuit

2.2 Cauzele i efectele curenilor de scurtcircuit

Curenii de scurtcircuit apar n instalaiile electrice accidental i produc perturbaii n

funcionarea acestora datorit valorii lor mari.

Cauzele producerii acestor cureni sunt:

deteriorarea instalaiei din punct de vedere mecanic; ruperea conductoarelor sau cablurilor electrice; conturnarea sau strpungerea la supratensiuni; realizarea de contacte ntre pri aflate sub tensiune i pmnt (datorit pasrilor,

copacilor sau interveniei omului).

Efectele acestor cureni sunt urmtoarele:

scderea tensiunii n instalaiile electrice n care are loc scurtcircuitul, iar n punctul dedefect, tensiunea poate ajunge la valoarea zero;

deteriorarea cilor de curent i a aparatelor electrice datorit efectului termic i efectuluitermodinamicprodus de aceti cureni.


7/12

Cunoaterea valorilor curenilor de scurtcircuit este necesar att pentru dimensionarea

cilor de curent i alegerea aparatajului electric, ct i pentru calculul reglajelor proteciilor prin

relee (pentru linii i transformatoare) i pentru alegerea siguranelor fuzibile.

n cazul reelelor electrice i n special n cazul reelelor de alimentare ale consumatorilor,

puterea sistemului la care sunt racordate instalaiile se consider infinit. Aceasta ne permite s

considerm c tensiunea la bazele sistemului electroenergetic ce alimenteaz defectul din

instalaie este constant.

Calculul curenilor de scurtcircuit

Calculul curentului de scurtcircuit pe bara de 110 kV (la consumator)

Mrimile de baz sunt:

MVASb 100

kVUb

115

n acest caz:

kAU

SI

b

bb 502,0

3

Schema de calcul a curentului de scurtcir cuit pe bara 110 kV


8/12

pentru sistem:031,0

3500

11100*

SX

pentru linii:040,0

115

1005,134,0

2

*LX

Reactana total:

071,0040,0031,0***

LStot XXX

Curentul de scurtcircuit trifazat simetric pe barele de 110 kV:

kAIsc 07,7071,0

502,0

Puterea de scurtcircuit:

MVAUIS scsc 13453

Calculul curenilor de scurtcircuit pe barele de 20 kV

n acest caz, mrimile de baz sunt:

MVASb 100

kVUb 21

Curentul de baz este:

kAU

SI

b

bb 752,2

3

Schema de calcul a curentu lu i de scurtcir cuit pe bara de 20 kV


9/12

Se calculeaz reactana relativ de scurtcircuit a elementelor:

sistem: 031,0* SX linie: 040,0*

LX

transformator: 3,0100

*

n

bSCL

T

S

SUX

Reactana total de scurtcircuit:

371,0*totX

kAX

II

tot

b

sc

417,7*

Valoarea instantanee a curentului de oc este:

kAIi scsoc 9,1855,2

Puterea de scurtcircuit pe barele de 20 kV este:

MVAUIS scsc 45,2693

Alegerea ntreruptoarelor

Condiiile de care se ine seama la alegerea ntreruptoarelor sunt:

altitudinea - ntreruptoarele pot fi montate fr restricii pn la altitudinea de 1000 m; tipul instalaiei n care ntreruptorul urmeaz s funcioneze: intern sau extern; caracteristicile mediului ambiant; frecvena nominal;


10/12

tensiunea nominal a ntreruptorului s fie mai mare sau egal cu cea a instalaiei; curentul nominal s fie mai mare dect curentul maxim de durat; puterea de rupere a ntreruptorului s fie mai mare dect puterea de scurtcircuit n locul

de montare;

realizarea ciclului de RAR1 RAR: DT1AD

sau

2 RAR: DT1ADT2AD,

n care:

RARreanclanare automat rapid;

D - declanare;

A - anclanare;

T1prima pauz de RAR (mai mic sau egal cu 3 secunde);

T2a doua pauz de RAR (ntre 5 i 10 secunde)

stabilitate termic; este stabil din punct de vedere termic dac este ndeplinit condiia:ltmII

Alegerea separatoarelor

Condiiile de care se ine seama la alegerea separatorului de nalt tensiune sunt:

tensiunea nominal; tensiunea nominal a separatorului sau a dispozitivului delegare la pmnt se va alege corespunztor cu cea a reelei; n acest caz trebuie

respectat condiia:

nreteansep UU .

frecvena nominal; frecvena nominal sau domeniul de frecven pentru careeste garantat separatorul va corespunde frevenei nominale a reelei;

curentul nominal; curentul nominal al separatorului trebuie s ndeplineasccondiia:

nmd II

n care:

nI - curentul nominal al separatorului;


11/12

mdI - curentul maxim de durat al reelei;

stabilitatea termic; pentru ca un separator s fie stabil termic, trebuie ndeplinitcondiia:

ltmII

n care:

mI - curentul echivalent al curentului de scurtcircuit;

ltI - curentul limit termic al separatorului pentru 1s;

stabilitatea electrodinamic; aparatul este stabil electrodinamic dac estendeplinita condiia:

dsII

Alegerea transformatoarelor de tensiune

Transformatoarele de tensiune se aleg n funcie de urmtoarele condiii:

frecvena; frecvena nominal a transformatoruluitrebuie s fie egal cu cea a reelei; tensiunea primar nominal a transformatorului de tensiune trebuie s fie mai mare sau

egal cu cea a reelei n care este montat;

tensiunea de inere la 50 Hz; tensiunea de inere la impuls de forma 1,2/50 s; puterea secundar nominal.

n funcie de criteriile prezentate mai sus, se aleg transformatoare de tensiune de tipul

TECU110 kV (T - transformator de tensiune; Ede exterior;

C - capacitiv; U - izolaie n ulei), cu urmtoarele caracteristici:

tensiunea nominal primar: kV3/100 ; tensiunea nominal a nfurrii de msur: V3/110 ; tensiunea nominal secundar a nfurrii de protecie: 100/3 V; tensiunea de inere la frecven industrial sub ploaie: 230 kV ef.; tensiunea de inere la impuls de trsnet: 550 kV; capacitatea nominal: 8800 10% pF; clasa de precizie a nfurrii de protecie: 1;


12/12

puterea nominal a nfurrii de msur: 100 VA; puterea maxim pentru nfurarea de protecie: 160 VA; linia de conturare: 2,75 cm/kVmax.

CONCLUZII

Conform temei s-a realizat alimentarea cu energie electric a unui

consumator industrial cu puterea instalat Pi = 40 MW, amplasat ntr-o zon ale

crei caracteristici au fost prezentate n introducere.

S-a vorbit despre dedicarea alegerii soluiei de alimentare cu energie

electric a consumatorului, n funcie de puterea maxim simultan absorbit i

timpul de utilizare a puterii maxime.

Apoi s-a realizat calculul curenilor de scurtcircuit, pentru scurtcircuit pe barele de

110 kV i 20 kV ale staiei consumatorului. n funcie de valorile curenilor de

scurtcircuit s-a ales aparatajul de comutaie ce va echipa staia consumatorului,

aparataj care a fost verificat din punct de vedere termic i electrodinamic.

Alimentarea Cu Energie Electrica a Unui Consumator Industrial Cu Puterea Instalata 40 MW

Documents

Transcript of Alimentarea Cu Energie Electrica a Unui Consumator Industrial Cu Puterea Instalata 40 MW