projekt wykonawczy - Politechnika Krakowska

PROSERWIS
Szarski Leszek
PRACOWNIA PROJEKTOWA
31-302 Kraków ul.Wybickiego 32/79
tel/fax (0-12) 637-87-21 tel.kom. 0502 072758
NIP 734-101-85-13 REGON 490112558
e-mail: [email protected]
mBank 43 1140 2004 0000 3602 3326 1888
PROJEKT WYKONAWCZY
ZAMAWIAJĄCY:
Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki
31-155 Kraków
ul. Warszawska 24
TEMAT:
Modernizacja układu pomiarowo-rozliczeniowego na przedpolu stacji
elektroenergetycznej 110/15kV pod kątem zmniejszenia mocy z 1000kW
do 500kW.
NAZWA OPRACOWANIA: Przeniesienie układu pomiarowego ze stacji GPZ Politechnika w pole
nr 1 stacji 2282, mieszczącej się w budynku 17-46 Politechniki
Krakowskiej przy ul.Jana Pawła II-go 37.
BRANŻA:
Elektryczna
ZESPÓŁ PROJEKTOWY:
inż.Leszek Szarski
-upr.GP.IV-63/342/76
SPRAWDZAJĄCY:
mgr inż.Piotr Sieradzki
-upr.UAN-Upr/345/90
DATA:
lipiec 2016r.
1
Spis treści
1.Wstęp.
2.Podstawa opracowania.
3.Zakres opracowania
4.Opis techniczny.
4.1 Opis stanu istniejącego.
4.2 Opis stanu projektowanego.
4.3 Przyłącze kablowe SN.
4.4 Stacja transformatorowa.
4.5 Uziemienie stacji transformatorowej.
4.6 Zasilanie budynku mieszkalnego.
4.7 Wewnętrzna linia zasilająca do budynku.
4.8 Ochrona przed porażeniem.
4.9 Ochrona przeciwprzepięciowa.
4.10 Bezpieczeństwo i ochrona zdrowia.
4.11 Obliczenia.
4.12.Wykaz materiałów podstawowych.
Wykaz rysunków:
-Schemat zasilania stacji transformatorowej 2282-stan istniejący
-Plan stacji transformatorowej 2282-stan istniejący
-Schemat przebudowy stacji transformatorowej 2282
-Schemat pomiaru energii elektrycznej
-Tablica licznikowa TL
-Plan przebudowy stacji transformatorowej 2282
-Elewacja pola nr 1 rozdzielnicy 15kV
-E-1
-E-2
-E-3
-E-4
-E-5
-E-6
-E-7
2
Wstęp.
Przedmiotem niniejszego opracowania jest projekt wykonawczy modernizacja układu pomiaroworozliczeniowego na przedpolu stacji elektroenergetycznej 110/15kV pod kątem zmniejszenia mocy z
1000kW do 500kW.
W szczególności projekt dotyczy przeniesienia układu pomiarowego ze stacji GPZ Politechnika w pole
nr 1 stacji 2282, mieszczącej się w budynku 17-46 Politechniki Krakowskiej przy ul.Jana Pawła II-go
37.
Podstawa opracowania.
Podstawą opracowania niniejszego projektu jest:
a) zlecenie na prace projektowe
b) warunki przyłączenia-aktualizacja-wydane przez Tauron Dystrybucja S.A. Oddział w Krakowie
nr WP/038543/2016/O09R02 z dn.24.06.2016r.
c) inwentaryzacja dla celów projektowych
d) robocze uzgodnienia z Rejonem Dystrybucji S.A.
e) rozwiązanie techniczne przebudowy rozdzielnicy 15kV podane przez ZPUE Włoszczowa
f) normy i przepisy
g) potwierdzenie możliwości wykonania przekładników przez ABB z dn.19.07.2016r.
Zakres opracowania.
W ramach zadania projekt opracowano w zakresie:
-opisu stanu istniejącego
-opisu stanu projektowanego
-uziemienie stacji transformatorowej
-ochrony przed porażeniem
-ochrony przeciwprzepięciowa
-bezpieczeństwa i ochrony zdrowia
-obliczeń
-wykazu materiałów podstawowych
-uwag końcowych
3
Opis techniczny.
Opis stanu istniejącego.
Obiekty Politechniki Krakowskiej w Krakowie przy ul. Jana Pawła II 37 zasilane są ze stacji
elektroenergetycznej 110/15kV Politechnika, będącej w gestii Tauron.
Zasilanie to przedstawia się następująco:
-z pola nr 39 tej stacji elektroenergetycznej wyprowadzony jest kabel 3xYHAKX120mm2
jako przyłącze nr 1 – zasilanie podstawowe mocą 1000kW
Kabel ten wprowadzony jest do stacji transformatorowej OST-18 (2282)
-z pola nr 12 tej stacji elektroenergetycznej wyprowadzony jest kabel 3xYHdAKX120mm2
jako przyłącze nr 2 – zasilanie rezerwowe mocą 500kW
Kabel ten wprowadzony jest do stacji transformatorowej OST-20 (2373)
Zadaniem inwestora jest zmniejszenie mocy przyłączeniowej na zasilaniu podstawowym z 1000kW do
500kW. W związku z tym Tauron wydał odpowiednie warunki przyłączenia.
Pole nr 39 stacji elektroenergetycznej Politechnika zbudowane jest z rozdzielnicy firmy SIEMENS
typu 8DC11, które wyposażone jest m.in. w układ pomiaru energii elektrycznej z przekładnikami
prądowymi 300/5/5A, 7,5VA, kl.0,5.
Zmniejszenie mocy przyłączeniowej w tym polu z 1000kW do 500kW powoduje, iż pomiar energii dla
tego zakresu mocy tym przekładnikiem staje poza zakresem pomiarowym przekładników prądowych i
staje się pozaklasowy.
Powoduje to konieczność wymiany tych przekładników na przekładniki o odpowiednio mniejszej
przekładni prądowej, np.2x25/5, kl.0,2.
Przeprowadzono konsultacje z firmą SIEMENS, z której wynika, że dla tego typu rozdzielnicy 15kV
aktualnie firma nie produkuje przekładników prądowych o żądanej przekładni prądowej.
W związku z tym przeprowadzono wizję lokalną z przedstawicielem firmy ZPUE Włoszczowa,
z której wynika, iż możliwa jest przebudowa układu zasilania i pomiaru energii elektrycznej w tym
zmniejszenie mocy przyłączeniowej z 1000kW do 500kW na zasilaniu podstawowym.
Przebudowa układu zasilania, w tym układu pomiaru energii elektrycznej polegać ma na:
-w stacji transformatorowej OST-18 (2283) istniejące pole liniowe nr 1 wyposażone w rozłącznik
starego typu LHTCJ należy zdemontować
-w to miejsce należy zabudować nowe pole liniowe typu RLP2 firmy ZPUE Włoszczowa wyposażone
w rozłącznik typu GTR 2
-pole to wyposażone jest również w przekładniki prądowe TPU 50.12 firmy ABB i przekładniki
napięciowe UMZ24-1 firmy ABB - do pomiaru energii elektrycznej
Gabaryty nowego pola liniowego są na tyle ograniczone, że w miejsce zdemontowanego pola
liniowego będzie można zabudować nowe pole liniowe bez konieczności interwencji w pozostałych
polach rozdzielnicy.
Opis stanu projektowanego.
Demontaż pola liniowego nr 1
Istniejące pole liniowe nr 1 w stacji transformatorowej OST-18 (2282) należy zdemontować.
Czynność tę należy dokonać po uprzednim wyłączeniu napięcia na sekcji rozdzielnicy 15kV
i dokonaniu odpowiednich uziemień.
Operacja ta ma być skoordynowana przez służby Tauron i odbiorcy i po dopuszczeniu do pracy przez te
służby.
4
Należy zachować jedynie uziemienia konstrukcji celki, które będą wykorzystane do uziemienia nowej
celki.
Montaż pola liniowego typu RLP2
W miejsce zdemontowanego pola nr 1 rozdzielnicy należy zabudować nowe pole typu SLP2 produkcji
ZPUE Włoszczowa.
Pole to należy podłączyć od góry do systemu szyn prądowych, oraz uziemić do bednarki uziemiającej.
Wyposażenie pola liniowego typu RLP2
Pole liniowe typu RLP2 ma być wyposażone w:
-rozłącznik GTF 2
-uziemnik
-przekładniki prądowe typu TPU 50.12 o następujących danych:
-przekładnia 2x25/5A
-moc 7,5VA
-klasa 0,2 legalizowany
-współczynnik bezpieczeństwa FS5
-przekładniki napięciowe typu UMZ 24-1 o następujących danych:
-przekładnia 15000/√3/100/√3
-moc 5VA
-klasa 0,2 legalizowany
Podłączenie istniejącego kabla 15kV
Zakłada się, że istniejący kabel 15kV posiadaj na tyle wystarczającą rezerwę w kanale kablowym stacji,
że nie nie będzie potrzeby jego mufowania.
Natomiast przy podłączeniu go do nowego pola nr 1 kabel ten należy podłączyć poprzez nowe głowice
kablowe typu CELLPACK CHE-I 24kV 25-150.
Tablica licznikowa TL
W pomieszczeniu sąsiadującym z pomieszczeniem sekcji rozdzielnicy 15kV należy zabudować tablicę
licznikową TL.
Tablica ta wyposażona ma być w:
-licznik energii elektrycznej typu ZMD405CT44.0459 trójfazowy, do pomiaru energii czynnej i biernej
(indukcyjnej i pojemnościowej) z liczydłem strat
-jednostka komunikacyjna CU-P41 z anteną GSM
-listwa SKa-P1
-synchronizator czasu US-162 DCF
-gniazdo wtykowe 230V-serwisowe
-UPS do zasilania urządzeń tablicy licznikowej
Schemat tablicy licznikowej, jej gabaryty, podany został przez ZPUE, jako ustalony standard z Tauron.
Okablowanie tablicy licznikowej TL
Okablowanie tablicy licznikowej polega na:
-podaniu zasilania 230V,AC z istniejącej obok rozdzielnicy nN
-podaniu sygnałów pomiarowych z pola nr 1 rozdzielnicy 15kV do tablicy licznikowej TL
5
Typy przewodów podane są na schemacie pomiaru energii elektrycznej załączonym do niniejszego
projektu.
Tablica monitoringu TM
W pomieszczeniu sąsiadującym z pomieszczeniem sekcji rozdzielnicy 15kV należy obok tablicy
licznikowej TL zabudować tablicę monitoringu TM.
Tablica ta wyposażona ma być w:
-konwerter 2xSR232
-dodatkowe zabezpieczenie w obudowie S2
Konieczność dodatkowego pomiaru energii elektrycznej z przesłaniem jej do zakładowego systemu
BMS została podana przez inwestora na etapie projektowania.
Okablowanie tablicy monitoringu TM
Okablowanie tablicy monitoringu polega na:
-podaniu zasilania 230V,AC z istniejącej obok rozdzielnicy nN
-podaniu sygnałów pomiarowych z tablicy licznikowej TL do tablicy monitoringu TM
Typ przewodu podany jest na schemacie pomiaru energii elektrycznej załączonym do niniejszego
projektu.
Likwidacja układu pomiarowego w polu nr 39 rozdzielnicy 15kV w GPZ Politechnika.
Zgodnie z wydanymi warunkami przyłączenia-aktualizacja-istniejący układ pomiaru energii
elektrycznej w polu nr 39 rozdzielnicy 15kV w GPA Politechnika należy zlikwidować.
Uziemienie stacji transformatorowej.
Uziemienie wewnętrzne
Przebudowane pole liniowe nr 1 należy połączyć do systemu uziemienia wewnętrznego stacji
transformatorowej.
Uziemienia należy wykonać zgodnie z „Wytycznymi budowy uziemienia stacji transformatorowych....”
nr 4/DS/2002 opracowanych przez Zakład Energetyczny Kraków.
Zmierzona rezystancja uziemienia nie może przekraczać uziemienia określonego dla tej stacji.
Ochrona przed porażeniem.
W sieci o napięciu 15kV przyjmuje się ochronę przeciwporażeniową jako uziemienie ochronne.
W sieci o napięciu do 1kV w układzie sieciowym TN-C przyjmuje się ochronę od porażeń prądem
elektrycznym jako szybkie wyłączenie napięcia.
Bezpieczeństwo i ochrona zdrowia.
Zakres robót
-przebudowa stacji transformatorowej
6
Wykaz istniejących obiektów budowlanych
-brak
Niebezpieczne elementy zagospodarowania terenu
-brak
Przewidywane zagrożenia
Podczas wykonywania prac mogą wystąpić następujące zagrożenia:
-niebezpieczeństwo związane z możliwością wystąpienia elementów instalacji elektrycznych
znajdujących się pod napięciem przy pracach rozruchowo-pomiarowych
-niebezpieczeństwa związane z koniecznością używania elektronarzędzi oraz możliwością
niespodziewanego kontaktu z ostrymi przedmiotami.
Instruktaż pracowników przed przystąpieniem do realizacji robót
-przed przystąpieniem do prac należy dokładnie przeszkolić pracowników odnośnie
wykonywanych przez nich zadań.
-w każdym zespole powinna być osoba posiadająca właściwe świadectwo kwalifikacyjne SEP.
Zapobiegawcze środki techniczne i organizacyjne
-zabrania się wykonywania jakichkolwiek prac montażowych pod napięciem.
-zabrania się stosowania niesprawnych narzędzi i urządzeń. Należy stosować wyłącznie
narzędzia wyposażone w uchwyty z materiału izolacyjnego.
-rozdzielnice budowlane muszą być wyposażone w wyłączniki różnicowo-prądowe i uziemione.
-zadbać o właściwy strój roboczy oraz odpowiednie przerwy w pracy.
-prace w polu rozdzielnicy 15kV należy wykonywać przy wyłączonym napięciu na tym polu,
po jego uziemieniu, oraz po dopuszczeniu do pacy przez służby inwestora
Pomiary elektryczne
Po wykonaniu robót należy wykonać pomiary elektryczne celem sprawdzenia uzyskania prawidłowych
parametrów elektrycznych stacji.
4.6 Obliczenia.
Obliczenie układu pomiarowego pośredniego
Po=500kW, Un=15kV, cosΦ=0,93
Przekładniki prądowe są wykonane jako jednordzeniowe dwuuzwojeniowe i zasilają obwody
pomiarowe.
Przekładniki napięciowe są wykonane jako jednordzeniowe i zasilają tylko obwody pomiarowe.
7
Dobór przekładników prądowych.
PoNT
500
I1obl ≥ ---------------------- = -------------------- = 20,7A
1,73 x UN x cosΦN 1,73 x 15 x 0,93
Dobiera się przekładniki prądowe typu TPU 5 o przekładni prądowej 2x25/5A, kl.0,2, legalizowane,
S=7,5VA, FS=5
Dobór znamionowego prądu pierwotnego.
Prąd pierwotny przekładnika dla klasy 0,2 powinien zawierać się w przedziale określonym następującą
zależnością:
0,05 x I1n < I1obl < 1,2 x I1n
gdzie:
I1n
-prąd znamionowy przekładnika po stronie pierwotnej
I1obl
-maksymalny obliczeniowy prąd obciążeniowy po stronie pierwotnej
Sprawdzenie
0,05 x 25 < 20,7 < 1,2 x 25
1,25 < 20,7 < 30
warunek spełniony
Dobór znamionowego prądu wtórnego.
Winien być spełniony następujący warunek:
I2obl ≤ I2n
gdzie:
I2n
-prąd znamionowy przekładnika po stronie wtórnej
I2obl
-maksymalny obliczeniowy prąd obciążeniowy po stronie wtórnej
Odległość przekładników prądowych w polu pomiarowym w rozdzielnicy RG-15kV od tablicy
licznikowej wynosi około 12m.
Ze względu na niewielką odległość przekładników od licznika dobrano przekładniki o znamionowym
prądzie wtórnym I2n = 5A.
Maksymalny prąd obciążenia przekładnika po stronie wtórnej wynosi dla Pz=500kW:
I2obl = I1obl / ( I1n / I2n ) = 20,7 / 25 / 5 = 4,14 < 5A
długotrwałej przekładnika 120% czyli 6A.
warunek spełniony przy przeciążalności
Dobór ze względu na moc znamionową Sn.
Ze względu na zachowanie klasy dokładności konieczne jest spełnienie następującego warunku
obciążenia przekładnika:
0,25 x Sn ≤ S2obl ≤ Sn
gdzie:
Sn
-moc znamionowa przekładnika prądowego
S2obl -maksymalna obliczeniowa moc obciążenia przekładnika
8
Moc S2obl można wyliczyć:
S2obl = SZMD + SZMD + SZEST + SP
gdzie:
SZMD -moc pobierana przez obwody prądowe licznika typu ZMD ( na fazę) = 0,125VA
SZEST -moc tracona na zestykach = 1,8VA
SP
-moc tracona na przewodach = ( I2n2 x RP )
I2n
-znamionowy prąd przekładnika po stronie wtórnej = 5A
RP
-rezystancja zastępcza obwodów wtórnych RP = l / γ x s
Dla przewodów wtórnych obwodów prądowych przyjęto następujące parametry:
s = 2,5mm2, l = 2 x 12m, γ = 57 /Ωmm2
Dla tych parametrów moc tracona na przewodach wynosi:
SP = 4,21VA
Moc obciążenia uzwojenia wtórnego przekładnika dla mocy Pz = 500kW wyniesie:
S2obl = 0,125 + 0,125 + 1,8 + 4,21 = 6,26VA
Sprawdzenie:
0,25 x 7,5 ≤ 6,26 ≤ 7,5
1,875 ≤ 6,26 ≤ 7,5
warunek spełniony
Dobór przekładników napięciowych.
Dobiera się przekładniki napięciowe UMZ 24-1, 15000/1,73/0,1/1,73 kl.0,2 legalizowane, S=5VA.
Ze względu na zachowanie klasy dokładności konieczne jest spełnienie następującego warunku
obciążenia przekładnika:
0,25 x Sn ≤ S2obl ≤ Sn
gdzie:
Sn
-moc znamionowa przekładnika napięciowego - 5VA
S2obl -maksymalna obliczeniowa moc obciążenia przekładnika
Moc obciążającą przekładnik w stanie pracy normalnej S2obl można wyrazić następującą zależnością:
S2obl = SZMD + Szest
gdzie:
SZMD -moc pobierana przez obwody napięciowe licznika typu ZMD około 2,2VA
Szest -moc tracona na zestykach = 0,1VA
Dla powyższych danych:
S2obl = 2,2 + 0,1 = 2,3VA
Obciążenie minimalne:
0,25 x Sn = 0,25 x 5 = 1,25VA
Sprawdzenie:
0,25 x 5 ≤ 2,3 ≤ 5
1,25 ≤ 2,3 ≤ 5
warunek jest spełniony
9
Obliczenia zwarciowe.
Dane do obliczeń przyjęte z warunków przyłączenia.
Rozdzielnica RG-15kV
Moc zwarcia 3-faz..dla przyłącza
Szw=250,0 MVA
Obliczenie reaktancji układu
Rozdzielnica RG-15kV
1,1 x 152
XU11 = ---------- = 0,99Ω
250
Obliczenie prądów zwarciowych. Prąd zwarcia 3-f początkowy Ip3max
Sn
250
IP3max = ---------- = ------------- = 9,63kA – prąd zwarcia 3-fazowego
√3 x U
1,73 x 15
Do dalszych obliczeń przyjęto:
maksymalny prąd zwarcia 3-fazowego Imax3f = 9,63kA,
Prąd udarowy:
ip = χ x √2 x IP3max = 1,5 x 1,41 x 9.63 = 20,37kA
Prąd cieplny 1-sek.
Ith1s = IP3max x √m+n = 9,63 x √0,02+1 = 9,73kA
m=0,02 dla   1,5 i dla Tk=1s
n=1 dla sieci rozdzielczych
Dobór przekładników na warunki zwarciowe.
Dobrano przekładniki prądowe typu TPU 5 o przekładni prądowej 2x25/5A, kl.0,2, legalizowane,
S=7,5VA, FS=5
Współczynnik K = 400
Ith1s
9,73
gdzie K = ------ = -------- = 389
IN
0,025
Prąd cieplny 1-sek
Ith1s = K x IN = 400 x 25 = 10kA
Warunek spełniony
10
Prąd dynamiczny:
Idyn = 2,5 x Ith1s = 2,5 x 10 = 25kA
Warunek spełniony
4.7 Wykaz materiałów podstawowych.
Wykaz materiałów podstawowych do montażu przez Inwestora.
L.p.
Wyszczególnienie
Jedn.
miary
Ilość
jedn.
1
Pole nr 1 rozdzielnicy 15kV
kpl.
1
2
Głowica kablowa CELLPACK CHE-I 24kV 25-150
kpl..
1
3
Tablica licznikowa TL
kpl.
1
4
Okablowanie tablicy licznikowej
kpl.
1
5
Tablica monitoringu TM
kpl.
1
6
Okablowanie tablicy monitoringu
kpl.
1
Uwagi
ZPUE Włoszczowa
ZPUE Włoszczowa
4.8 Uwagi końcowe.
1. Zastosowane w niniejszym projekcie materiały i urządzenia określonych producentów mogą być
zastąpione materiałami i urządzeniami innych producentów, lecz o parametrach nie gorszych niż
zastosowane w projekcie.
2. Tablicę monitoringu TM należy sprefabrykować zgodnie ze schematem pomiaru energii
elektrycznej ujętym w niniejszym projekcie.
3. Dobrano przekładniki prądowe o przekładni 2x25/5A, dwuuzwojeniowe, aby w przyszłości można
było zwiększyć moc przyłączeniową bez konieczności wymiany przekładników prądowych, jedynie
poprzez dokonanie przełączenia na przekładnikach prądowych.
Wynika to z potrzeb inwestora sygnalizowanych w tym zakresie.
11