Proiect Transofrmator N=12

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa CalculatoarelorCatedra de Electrotehnica

PROIECT STATII ELECTRICE

PECS

Indrumator :prof.ing. Scortaru PetreStudent :

Tema de proiectare :

Să se proiecteze o staţie de transformare, un post de transformare industrial (PTI) şi un post de transformare rural (PTR) dintr-un sistem de alimentare cu energie electrică a unei zone.

Staţia de transformare se alimentează dintr-un nod de sistem prin două linii de lungime D (Km), tensiunea nodului este 110 sau 220 kV.

Staţia mai cuprinde o bară de 20 kV pentru racordul rural şi una de 6 kV pentru racordarea unui număr de generatoare şi de la care sunt alimentate posturile de transformare. Aceste posturi industriale alimentează cîte o hală industrială în care avem motoare de 0,4 şi 6 kV.

1). D = 15 + n [Km];2). Sk =3000 +150 * n [MVA]3). Numărul de generatoare de pe bara de 6 kV : NG = 1+ int. [n / 10]4). PG = 3 + 3 int. [n / 10], [MW]5).Numărul de distribuitori urbani : NU = 4 + int. [n / 3]6). Numărul de distribuitori rurali : NR = 5 + int. [n / 10]7).Pe fiecare distribuitor urban avem un număr de posturi de transformare:

NPTU = 6 + int. [n / 2]8). Pe fiecare distribuitor rural avem un număr de posturi de transformare:

NPTR = 10 + int. [n / 2]

OBSERVAŢIE: - Dacă numărul de posturi de transformare pe fiecare distribuitor urban

PTU < 10, distribuitorul urban se leagă la bara de 6 kV.- Dacă numărul de posturi de transformare pe fiecare distribuitor urban

PTU ≥ 10, distribuitorul urban se leagă la bara de 20 kV.

9). Lungimea unui distribuitor urban : LU =2 + n / 10 [Km];10). Lungimea unui distribuitor rural : LR =10 + n [Km];11).Puterea unui transformator dintr-un post de transformare urban: PPTU = 250 kVA12). Puterea unui transformator dintr-un post de transformare rural: PPTR = 100 kVA13). Numărul de hale industriale : NH = 1 + int. [n / 20]14).Dimensiunile unei hale : L = 20 + n [m]; l = 10 + n [m];15). Numărul de motoare din hală : NH = 10 + n

OBSERVAŢIE: - Gama de puteri mecanice, PM din care se vor alege motoarele din hală sunt de :10000, 5000, 1000, 600, 500, 400, 250, 150, 100, 60, 25, 15, 10, 5, 3, 1 kW- Motoarele cu o putere mai mare de 400 kW se alimentează de pe bara de 6 KV, iar cele cu o

putere mai mică sau egală cu 400 kW se alimentează de pe bara de 0,4 kV.- Dacă numărul de motoare este mai mic sau egal cu 15 puterea se va alege în ordine

descrescătoare.- Dacă numărul de motoare este mai mare decît 16, se aleg cele 16, iar diferenţa se alege din

motoarele de putere mai mică.

16). Factorul de putere : cos φ = 0,7517). Randamentul motoarelor : η = 0,818).Coeficientul de încărcare : Kî = 0,[n]19). Coeficientul de simultaneitate : KS = 1- kr

n = 122

ETAPA I

1). D = 15 + n= 15 + 12 = 27 [Km];2). Sk =3000 +150 * n = 3000 +150 * 12 = 3000 +1800 = 4800 [MVA]3). Numărul de generatoare de pe bara de 6 kV :

NG = 1+ int. [n / 10] = 1+ int. [12 / 10] = 1+1 = 24). PG = 3 + 3 int. [n / 10] = 3 + 3 int. [12 / 10] = 3+3 = 6 [MW]5).Numărul de distribuitori urbani :

NU = 4 + int. [n / 3] = 4 + int. [12 / 3] = 4 + 4 = 86). Numărul de distribuitori rurali :

NR = 5 + int. [n / 10] = 5 + int. [12 / 10] = 5 + 1 = 67).Pe fiecare distribuitor urban avem un număr de posturi de transformare:

NPTU = 6 + int. [n / 2] = 6 + int. [12 / 2] = 6 + 6 = 12N PTU ≥10, distribuitorul urban se leagă la bara de 20 kV.

8). Pe fiecare distribuitor rural avem un număr de posturi de transformare: NPTR = 10 + int. [n / 2] = 10 + int. [12 / 2] = 10 + 6 = 16

9). Lungimea unui distribuitor urban :LU =2 + n / 10 = 2 + 12 / 10 = 2 + 1 = 3 [Km];

10). Lungimea unui distribuitor rural :LR =10 + n = 10 + 12 = 22 [Km];

11).Puterea unui transformator dintr-un post de transformare urban:PPTU = 250 kVA

12). Puterea unui transformator dintr-un post de transformare rural:PPTR = 100 kVA

13). Numărul de hale industriale : NH = 1 + int. [n / 20] = 1 + int. [12 / 20] = 1 + 0 = 1

14).Dimensiunile unei hale :L = 20 + n = 20 + 12 = 32 [m];l = 10 + n = 10 + 12 = 22 [m];

15). Numărul de motoare din hală : NH = 10 + n = 10 + 12 = 22 motoare

16). Factorul de putere : cos φ = 0,7517). Randamentul motoarelor : η = 0,818).Coeficientul de încărcare : kî = 0,[n] = 0,1219). Coeficientul de simultaneitate : kS = 1- kî = 1- 0,12 = 0,88

Alegerea motoarelor din hala industrială după puterea mecanică de la arbore

Se va calcula:

- Puterea electrică:

3

- Puterea absorbită de motoare:

kc = kî * ks = 0,12*0,88 = 0,1

- Curentul absorbit :

Un = 0,4 sau 6 kVDupă alegerea receptoarelor se trece la realizarea Schemei de aniplasare şi trasee in Anexa 1 ,

schemă ce va cuprinde amplasarea receptoarelor electrice, precum si traseele legăturilor prin conductoare.

Planul instalatiei se intocmeste de obicei la scara 1:100 sau 1:50, utilizând pentru conductoare si receptoare simboluri standardizate sau precizate într-o legenda. Planul cuprinde: principalele elemente ale constructiei (pereti, stalpi, usi, etc.); pozitionarea utilajelor cu indicarea puterilor nominale ale acestora, amplasarea posturilor de transformare si a tablourilor de distributie, indicându-se puterea si curentul cerut, traseele cablurilor de forţă, indicându-se tipul, numărul si sectiunea conductoarelor.

In cazul în care amplasarea tablourilor de distributie si a posturilor de transformare nu este specificată, atunci acestea se vor amplasa cât mai aproape de centrul de greutate al sarcinii, acesta determinându-se cu ajutorul relaţiilor:

Tipul receptoarelor (motoarelor din hală), puterile si curentii calculati se centralizează într-un tabel de forma:

Nr. mot.

Puterea mecanică

Pm

[kW]

Tensiunea racordului

Un

[kV]

Puterea electrică

[kW]

Puterea aparentă

[kVA]

Curentul absorbit

[kA]

Xi

[m]Yi

[m]

12345

1000050001000600500

66666

1250062501250750625

1499,99749,99149,99

9074,99

144,3372,1614,438,667,21

2.59.52.59.56

15.515.510.510.5

8678910

40025015010060

0,40,40,40,40,4

500312,5187,512575

59,9937,4922,514,99

9

86,5854,1132,4721,6312,99

1315.518.521.524

1818181818

1112131415

25151053

0,40,40,40,40,4

31,2518,7512,56,253,75

3,742,251,490,740,45

5,393,242,151,060,64

2628282624

16141086

1617

11

0,40,4

1,251,25

0,140,14

0,20,2

21.518.5

66

4

1819202122

35101525

0,40,40,40.40,4

3,756,2512,518,7531,25

0,450,741,492,253,74

0,641,062,153,245,39

15.513133030

66121410

ETAPA II

STABILIREA SCHEMEI DE PRINCIPIU A STAŢIEI

Aceasta etapă urmareşte stabilirea schemei de principiu a zonei de alimentare cu energie electrica, precum si modul de alegere si dimensionare a generatoarelor si transformatoarelor.

Instalatia electrica de înalta tensiune a unui zone de alimentare cu energie electrica se compune din:

a) instalatia de racordare la sistemul energetic (racordul), reprezentand liniile electrice care fac legatura dintre reteaua sistemului energetic si statia de distributie sau transformare (statia de primire);

b) statia de transformare cu energie electrica de la inalta la medie tensiune, reprezinta elemental de legatura dintre instalatia de racord la sistem si instalatia de distributie in medie tensiune.

c) instalatia de distributie de medie tensiune la consumatorii din zona de alimentare, reprezentand totalitatea retelelor care leaga posturile de transformare si receptoarele de inalta tensiune la barele statiei de distributie sau transformare.

5

Exemplu de schema monofilara

Alegerea generatoarelor

Pentru producerea energiei electrice in curent alternativ trifazat, in centralele electrice se folosesc in majoritatea cazurilor generatoarele sincrone (GS). Cele care debiteaza pe o retea proprie sunt intalnite destul de des in instalatiile mobile sau in retelele izolate, adesea fiind utilizate ca surse de rezerva pentru alimentarea cu energie electrica a unor obiective mai importante in caz de avarii ale sistemului energetic.

Alegerea GS se face in functie de:- puterea nominala Sn;- puterea activa Pn;- nivelul de tensiune la care este racordat generatorul; - factorul de putere;

Din tabelele date de fabricantii de generatoare, se aleg marimile caracteristice nominale utile pentru elaborarea etapelor de calcul: UnG, cos φnG ,x"d etc.

Se vor alege generaloarele racordate la cele trei sisteme de bare.Alegerea generatoarelor se va face in functie de Sn şi Un .

6

Alegerea transformatoarelor

Transformatorul este un echipament electric destinat sa transforme doi dintre parametrii energiei electrice (tensiunea si curentul), frecventa ramanand aceeasi. Functionarea sa se bazeaza pe principiul inductiei electromagnetice

Se vor alege transformatoarele de racord al generatoarelor si transformatoarele de interconexiune.

Alegerea transformatoarelor se face în functie de UnÎT / UnMT / UnJT, grupa de conexiuni şi Sn .Se vor alege cate doua transformatoare, unul de baza si unul de rezerva (rezerva va fi identica

cu baza).

Alegerea secţiunii LEC ce alimentează hala

Se vor alege două LEC, unul de bază şi unul de rezervă (rezerva va fi identică cu baza)

Jec = 1,8 A / mm2

«»-

Pentru racordul urban:- Pentru racordul rural:

- -

7

Nr.Crt.

Sn

[MVA]Tipul Un [KV] Reglaj IT

(%)

Grupa de conexiuni

Pierderi nominale

KVUsc

(%)Io

(%)ÎT JT ΔP0 ΔPSC

1 0,16 TTU-NL 6 0,4 ± 5 0,500 3,1 4 2,9

2 40 TTU-FS 110 22 ±9*1.78Ynd11

52 180 12 1

3 16 TTU-NS 110 22 ± Ynd11 24 97 11 1.24 0,25 TTU-NL 20 0,4 ± 5 0,680 4,4 6 2,9

5 0,10 TTU-NL 6 0,4 ± 5 0,310 2,3 4 3

G1 = G2

Tipul Sn

[MVA]Un [KV] Cos φ

T2-6-2 7,5 6,3 0,8 0,11

-rezultă secţiunea LEC = 150mm2

Jec = 1,8 A / mm2

ETAPA III

CALCULUL CURENŢILOR DE SCURTCIRCUIT TRIFAZAT

Calculul reactantelor de baza in valori relative

Pentru fiecare element/component (sistemul,generatoarele, liniile electrice, transformatoarele,

etc.) din schema monofilara se calculeaza reactantele echivalente în unitati relative de baza.

Se alege puterea de baza Sb =100 sau 1000 [MVA]

1. sistemul: ; Sk = puterea de scurtcircuit

2. generatoarele:

3. transformatoarele:

8

4. liniile electrice: cu

Se vor calcula reactantele echivalente ale linilor:

- care alimentează bara de IT LEA.

- care alimentează hala industrială LEC.

- care alimentează posturile de transformare rurale PTr.

- care alimentează posturile de transformare urbane Ptu.

«»

1. sistemul: ;

Sk = puterea de scurtcircuit

Sk = 4500 [MVA]

2. generatoarele:

3. transformatoarele:

4. liniile electrice: cu

9

Schema echivalentă la scurtcircuit

Schema echivalentă redusă de scurtcircuit

10

ETAPA IV

CALCULUL CURENTULUI DE SCURTCIRCUIT TRIFAZAT

METODA CURBELOR DE CALCUL

Etapele calculului de scurtcircuit folosind curbele de calcul:

• Întocmirea schemei echivalente în valori relative

• În schema echivalentă redusă de scurtcircuit se vor alege 7 puncte de defect pentru calculul

curentului de scurtcircuit.

• Plecând de la schema de scurtcircuit redusă, se reduce schema privind din punctul de defect

către sursele ce alimentează defectul.

• Se calculează reactanţa relativa totală:

• Calculăm coeficienţii de repartiţie:

11

Pentru sistem :

Pentru generatoare :

• Se calculează reactanţele relative nominale de calcul:

Pentru sistem :


• Folosind reactanţele relative nominale de calcul, se vor determina din curbele sau

tabelele de calcul (tabelele) valorile relative nominale ale componentelor periodice ale

curentului de scurtcircuit ( ) la t = 0 ; 0,1 ; 0,2 ; şi ∞.

• Curbele de calcul, aşa cum se observă din figura/tabel, sunt trasate numai pentru

.În cazul obţinerii unor reactanţe nominale mai mari decât 3, variaţia în timp a componentei periodice

se poate neglija, deci sursa se poate considera fiind de pute infinita.

Pentru

• Se vor calcula valorile absolute ale curenţilor de scurtcircuit:

şi

Se completează tabelul:

Defect în punctul K...

t = 0 t = 0,1 t = 0,2 t = ∞

[kA]

[kA] [kA]

[kA]

[kA]

S

G

Σ - - - -

• Calcularea curentului de scurtcircuit la diverse momente pentru fiecare punct de

scurtcircuit din schema, sumând curentii de pe ramurile care alimenteaza defectul.

12

Pana acum a fost prezentat modul de utilizare a curbelor de calcul pentru calculul curentilor de

scurtcircuit intr-o schema cu generatoare diferite, ceea ce a impus analiza individuala a fiecarui

generator. Daca schema contine generatoare asemanatoare si aflate in aceleasi conditii de scurtcircuit

se pot considera unitar, ca un generator echivalent determinand

în consecinta o variatie general valabila pentru toate.

Se calculeaza urmatoarele marimi în cele 7 puncte de defect:

Puterea de scurtcircuit:

Curentul de soc:

«»

Defectul K1

Calculul coeficienţilor de repartiţie: c1 = csistem

c2 = cgenerator

c1 * 0,032 = (1- c1)*1,006

c1 ( 0,032 + 1,006 ) = 1,006

Calculul reactanţelor relative nominale de calcul

13

Pentru sistem :


t = 0s t = 0,1s t = 0,2s t = ∞s

[kA]

[kA] [kA]

[kA]

[kA]

S 11 0,29 6,84 1,79 5,9 1,55 2,89 0,76

G 6,8 0,27 5 0,19 4,35 0,17 2,71 0,11

Σ - 0,56 - 1,98 - 1,72 - 0,87

şi

t = 0 s

t = 0,1 s

t = 0,2 s

t = ∞ s

14


Curentul de soc:

Defectul K2


c2 = cgenerator

c1 * 0,272 = (1- c1)*0.766

c1 ( 0.272+0.766) = 0.766

15


Pentru sistem :


t = 0s t = 0,1s t = 0,2s t = ∞s

[kA]

[kA] [kA]

[kA]

[kA]

S 3.75 36.12 3.1 29.86 2.82 27.16 2.39 23.02

G 10 14.45 6.3 9.1 5.45 7.87 2.83 4.08

Σ - 50.57 - 38.96 - 35.03 - 27.1

şi

t = 0 s

t = 0,1 s

t = 0,2 s

t = ∞ s

16


Curentul de soc:

Defectul K3


c2 = cgenerator

c1 * 0,032 = (1- c1)*1,006

17

c1 ( 0,032 + 1,006 ) = 1,006

Calcul ul reactanţelor relative nominale de calcul

Pentru sistem :


t = 0s t = 0,1s t = 0,2s t = ∞s

[kA]

[kA] [kA]

[kA]

[kA]

S 4.6 13.29 3.7 10.69 3.25 9.39 2.5 7.22

G 0.97 0.42 0.877 0.38 0.87 0.377 1.008 0.43

Σ - 13.71 - 11.07 - 9.767 - 7.65

şi

t = 0 s

t = 0,1 s

t = 0,2 s

t = ∞ s

18


Curentul de soc:

Defectul K4


c2 = cgenerator

c1 * 0,272 = (1- c1)*0.766

19

c1 ( 0.272+0.766) = 0.766


Pentru sistem :


t = 0s t = 0,1s t = 0,2s t = ∞s

[kA]

[kA] [kA]

[kA]

[kA]

S 2.97 28.61 2.49 23.98 2.3 22.15 2.2 21.19

G 7.4 10.69 5.23 7.55 4.6 6.64 2.75 3.97

Σ - 39.3 - 31.53 - 28.79 - 25.06

şi

t = 0 s

t = 0,1 s

t = 0,2 s

t = ∞ s

20


Curentul de soc:

Defectul K5


c2 = cgenerator

21

c1 * 0,272 = (1- c1)*0.766

c1 ( 0.272+0.766) = 0.766


Pentru sistem :


t = 0s t = 0,1s t = 0,2s t = ∞s

[kA]

[kA] [kA]

[kA]

[kA]

S 0.057 8.23 0.057 8.23 0.057 8.23 0.057 8.23

G 0.13 2.81 0.13 2.81 0.13 2.81 0.13 2.81

Σ - 11.04 - 11.04 - 11.04 - 11.04

şi

t = 0 s 0,1 s 0,2 s ∞ s


22

Curentul de soc:

Defectul K6


c2 = cgenerator

c1 * 0,032 = (1- c1)*1,006

23

c1 ( 0,032 + 1,006 ) = 1,006


Pentru sistem :


t = 0s t = 0,1s t = 0,2s t = ∞s

[kA]

[kA] [kA]

[kA]

[kA]

S 0.481 69.5 0.46 66.47 0.458 66.18 0.506 73.12

G 1.16 25.14 1.06 22.97 1.02 22.1 1.285 27.85

Σ - 84.64 - 89.44 - 88.28 - 100.97

şi

t = 0 s

t = 0,1 s

t = 0,2 s

t = ∞ s

24


Curentul de soc:

Defectul K7


c2 = cgenerator

25

c1 * 0,032 = (1- c1)*1,006

c1 ( 0,032 + 1,006 ) = 1,006

Calcu lul reactanţelor relative nominale de calcul

Pentru sistem :


t = 0s t = 0,1s t = 0,2s t = ∞s

[kA]

[kA] [kA]

[kA]

[kA]

S 0.009 1.3 0.009 1.3 0.009 1.3 0.009 1.3

G 0.021 0.45 0.021 0.45 0.021 0.45 0.021 0.45

Σ - 1.75 - 1.75 - 1.75 - 1.75

şi

t = 0 s 0,1 s 0,2 s ∞ s


26

Curentul de soc:

ETAPA IV

Alegerea si verificarea aparatelor electrice de inalta tensiune

1) Intrerupatoare

Nr.crt

TIP Un (kV) Inl

(A)Srupere

(MVA)Id

(kA)Ilt

(kA)tet (s)

1 IUP-110 110 1250 12000 250 31.5 4

27

Verificare :

a). la stabilitate electrodinamică:

Id ≥ Işoc ↔ 80 ≥ 1,5 (kA)

b). la stabilitate termică:

m = 0,6

n = f (β, td =0.2 )

→ n = 0.97

2) Separatoare

Nr.crt

TIP Un (kV) Ins

(A)Id

(kA)Ilt

(kA)Tlt (s)

1SME,SMEP,

SMED110 1600 80 31.5 3

Unsep ≥ Uncirc ↔ 110 ≥ 110

Insep ≥ Incirc ↔ 1600 ≥ 210,16

Verificare :


Id ≥ Işoc ↔ 80 ≥ 1,5 Satisface condiţiile


Satisface condiţiile

3) Transformatoare de curent

Nr.crt

TIP Tc I1n (A) I2n(A)Clasa de precizie

Coef.desaturaţie

S2(VA)Id

(kA)Iet

(kA)

tet

(s)

28

1CESU MK

110kV166/800/4

00/5:10

0,5/1(IOP)/0,5P(IOP)/

10P

30/30/30(60)/30

32 32 2

UnTC ≥ Uncirc ↔ 245 ≥ 110

InTC ≥ Incirc ↔ 400 ≥ 83,97

Verificare :


Id ≥ Işoc ↔ 32 ≥ 0,719 Satisface condiţia


Satisface condiţia

4) Transformatoare de tensiune

Nr.crt

TIP TT U1n (A) U2n(A)Clasa de precizie

S2(VA)

1 TC 123 kV 0,5/0,5/3P 120

29

Proiect Transofrmator N=12

Documents

Transcript of Proiect Transofrmator N=12