Определение мощности подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обоснование и выбор основных потребителей электроэнергии

1.2 Характеристика и назначение районных потребителей

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Определение максимальных мощностей потребителей

2.2 Выбор трансформатора собственных нужд

2.3 Определение полных мощностей потребителей с учетом потерь

2.4 Определение полной мощности главного понизительного трансформатора

2.5 Выбор главного понизительного трансформатора

2.6 Определение мощности подстанции

2.7 Расчет токов короткого замыкания

2.8 Выбор оборудования подстанции

2.9 Выбор релейной защиты

3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1Устройство отделителя

3.2Монтаж,ремонт и эксплуатация отделителей

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

4.1 Капитальные вложения в проект

4.2 Определение текущих затрат в проект

4.3 Расчет эффективности проекта

5 OXPAНA ТРУДА И ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА

5.1 Охрана труда

5.2 Техника безопасности при монтаже трансформатора тока

5.3 Противопожарная защита

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Энергетическое производство охватывает широкую совокупность процессов, связанных с использованием энергетических ресурсов, производством и распределением электрической энергии и теплоты. Ведущим звеном энергетического производства является электроэнергетика. Предприятиями, преобразующими энергетические ресурсы и вырабатывающими электрическую энергию и теплоту, являются электрические станции.

В качестве энергетических ресурсов на электростанциях используются угли, торф, горючие сланцы, нефть, природный газ, механическая энергия рек, энергия расщепления атомов химических элементов и др. В зависимости от вида используемой энергии электростанции разделяют на тепловые (конденсационные КЭС и теплоэлектроцентрали ТЭЦ), гидравлические ГЭС и атомные АЭС.

Среди стран СНГ Казахстан занимает третье место по запасам и добыче угля и первое место - по добыче угля на душу населения. Наибольший объем добычи угля в республике приходится на Центральный (Караганда) и Северо-Восточные (Павлодар) регионы - 96,2%.Производство электрической энергии в Казахстане осуществляют 102 электрических станций различной формы собственности. Общая установленная мощность электростанций Казахстана составляет 20 844,2 МВт, располагаемая мощность -- 16 945,5 МВт.

Электрические станции разделяются на электростанции национального значения, электростанции промышленного назначения и электростанции регионального назначения.

К электрическим станциям национального значения относятся крупные тепловые электрические станции, обеспечивающие выработку и продажу электроэнергии потребителям на оптовом рынке электрической энергии Республики Казахстан.

К электростанциям промышленного значения относятся ТЭЦ, с комбинированным производством электрической и тепловой энергии, которые служат для электро-теплоснабжения крупных промышленных предприятий и близлежащих населенных пунктов.

Специфической особенностью электроэнергетики является то, что ее продукция не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление соответствует производству электроэнергии и во времени, и по количеству (с учетом потерь).

В промышленности электроэнергия применяется в действие различных механизмов и самих технологических процессах; без нее невозможно действие современных средств связи и развитие кибернетики, вычислительной и космической техники. Так же велико значение электроэнергии в сельском хозяйстве, транспортном комплексе и в быту.[1. с. 2-3; 8. с. 3-5]

электроэнергия мощность трансформатор

1 ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обоснование и выбор основных потребителей электроэнергии

Данная подстанция проектируется для Экибастузского района.

Данные по потребителям сведены в таблицу 1.1

Таблица 1.1 Потребители электрической энергии

Наименование потребителей	Установленная мощность Pv. кВт	Категория потребителей
Электроцех	1400	2
Электромеханический цех	1300	2
Насосная	1600	1
Столярный цех	1500	2

Рисунок 1.1 Структурная схема подстанций

1.2 Характеристика и назначение районных потребителей

Характеристики потребителей сведены в таблице 1.2



Таблица 1.2 Характеристика потребителей

Наименование потребителей	Коэффициент	Напряжение линии потребителя, кВ
	спроса Кс	мощности cosц
1.Электроцех 2. Электромеханический цех 3. Насосная 4. столярный цех	0,55 0,5 0,51 0,52	0,9 0,85 0,88 0,87	35 10 10 35

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Определение максимальных мощностей потребителей

Определяем мощность нагрузки подстанции [2, с 245]

S_пс= •U_dн•(2•I_эА•0,65•I_эВ)•0,83•К_М ;кВА (2.1)

где, U_dн- номинальное выпрямленное напряжение на шинах подстанции, кВ,

U_dн = 10кВ;

I_эА и I_эВ-эффективные токи подстанции, А;

К_М - коэффициент, учитывающий влияние внутри суточной неравномерности движения, К_М=1,45.

S_пс= 10•(2•470+0,65•540)•0,83•1,45 = 15537,18 кВА

Максимальную активную мощность потребителей определяем по формуле[2,с 160]

P_max=P_y•K_c, кВт (2.2)

где, P_y- установленная мощность потребителей электроэнергии, кВт;

К_с - коэффициент спроса, учитывающий режим работы, загрузку и к.п.доборудования.

Потребитель №1

P_max1=P_y1• К_с1 = 1400• 0,55 = 770кВт



Потребитель №2

P_max2 = P_y2•К_c2= 1300 • 0,5 = 650 кВТ

Потребитель №3

Р_mах3 = Р_уз•К_cз = 1600 • 0,51 = 816 кВт

Потребитель №4

Р_mах4 = Р_у4 •К_С4 = 1500 • 0,52 = 780 кВт

Определяем реактивную мощность потребителей[2,с 160]

Q = P_max•tgц кВар (2.3)

где tgц определяется по известному значению cosц.

P_max - активная мощность потребителя.

Потребитель №1

Q₁= P_max1•tg_ц1 =770•0,48 = 369,6 кВар

Потребитель №2

Q₂=Р_max2•tg_ц2 = 650 • 0,62 = 403 кВар

Потребитель №3

Q₃ = Р_mах3•tg_ц3= 816• 0,54 = 440,64 кВар



Потребитель №4

Q₄= Р_mах4•tg_ц4= 780 • 0,57 = 444,6 кВар

Определяем активную суммарную нагрузку[2,с 160]

?Р_max = Р_mах1 + Р_mаx2 + Р_mахЗ + Р_mах4,+ Р_mах5, кВт (2.4)

?P_max= 770 + 650 + 816 + 780 = 3016 кВт

Определяем суммарную реактивную мощность потребителей[2,с 160]

?Q_max = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅, кВар (2.5)

?Q_max = 369,6 + 403 + 440,64 + 444,6 = 1657,84 кВар

На основании полученных максимальных мощностей и заданных типовых графиков нагрузки вычисляем активные мощности каждого потребителя для каждого часа суток по формуле [6, с 12]

кВт, (2.6)

где p_n - число процентов из типового графика для n - го часа;

100 - переводной коэффициент из процентов в относительные единицы.

Данные расчета активной нагрузки по часам суток для каждого потребителя сводим в таблицу 2.1



Таблица 2.1 Расчет активной нагрузки потребителей

Часы	Активная нагрузка, кВт	Суммарная
	Потребитель1	Потребитель2	Потребитель3	Потребитель4
1	2	3	4	5	6
0(24) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23	268,8 231 268,8 191,7 169,4 215,6 292,6 268,7 600,6 730,7 693 600,6 422,7 693 770 576,7 576,7 653,7 499,7 422,7 385 422,7 191,7 154	226,9 195 226,9 161,8 143 182 247 226,8 507 616,8 585 507 356,8 585 650 486,8 486,8 551,8 421,8 356,8 325 356,8 161,8 130	284,9 244,8 284,9 203,1 179,5 228,4 310,08 284,7 636,4 774,3 734,4 636,4 447,9 734,4 816 611,1 611,1 692,7 529,5 447,9 408 447,9 203,1 163,2	272,3 234 272,3 194,2 171,6 218,4 296,4 272,3 608,4 740,2 702 608,4 428,2 702 780 584,2 584,2 662,2 506,2 428,2 390 428,2 194,2 156	1052,9 904,8 1052,9 750,8 663,5 844,4 1146,08 1052,5 2352,4 2862 2714,4 2352,4 1655,6 2714,4 3016 2258,8 2258,8 2540,4 1957,2 1655,6 1508 1655,6 750,8 603,2

На основании данных таблицы 2.1 строим график суммарной нагрузки потребителей рис.2.1.

2.2 Выбор трансформатора собственных нужд

Определяем примерную мощность, расходуемую на собственные нужды и для питания автоблокировки.



S_сн = 0,005•S_mяг+ S_aбкВА, (2.7)

где S_aб - мощность автоблокировки, S_aб⁼ 100 кВА.

S_сн = 0,005• 15537,183 + 100 = 177,68 кВА

Рисунок 2.1 График активной нагрузки

Для окончательного выбора трансформатора собственных нужд необходимо учесть нагрузку на вентиляцию, освещение и отопление S'_CH,
S'_CH= 161,1кВА

S_тсн = S_CH+ S'_CH ,кВА (2.8)

S_тсн = 0,177,68 + 124,1= 301,78 кВА



Согласно условию S_нтр ? S_тсн, выбираем трансформатор собственных нужд типа ТМ 250/10 кВ, S_нтр=250 ?S_тсн=162,59 [3, с33].

2.3 Определение полных мощностей потребителей с учетом потерь

Определяем наибольшую полную мощность на шинах 10 кВ с учетом постоянных и переменных потерь в высоковольтных сетях и понижающих трансформаторах

(2.9)

где Р_пост и Р_пер - постоянные потери в стали трансформаторов и переменныепотери в сетях и трансформаторах, принимаемых соответственно равными2% и 8%;

К_рм - коэффициент разновременности максимумов нагрузки, К_рм = 0,95;

?Р²_mах -- максимальное значение суммарной нагрузки на 10 кВ, кВт;

?Q²_mах -- сумма реактивных мощностей всех потребителей в час максимума суммарной нагрузки, кВар.

Определяем наибольшую полную мощность на шинах 35 кВ с учетом постоянных и переменных потерь в высоковольтных сетях и понижающих трансформаторах [2,с159]

кВА (2.10)

кВА

2.4 Определение полной мощности главного понизительного трансформатора

Определяем полную мощность первичных обмоток главного понизительного трансформатора [2,с 159]

S_max110⁼ (S_max10+ S_mcн+ S_mяг+S_max35)•К_рт, кВА (2.10)

где, К_рт - коэффициент, учитывающий разновременность появления наибольших нагрузок на стороне 10 кВ и 35 кВ,К_рт = 0,95 + 0,98.

S_max110 ⁼ (1472,45 + 301,78 + 15537,185 + 1691,41) • 0,95 = 18421,14 кВА

2.5 Выбор главного понизительного трансформатора

Выбираем необходимую мощность главного понизительного трансформатора из условия[2,с 158]

S_ном.тр? S_{тр.расч} (2.12)

При питании потребителей первой категории на подстанции устанавливают не менее 2-х трансформаторов. Мощность их целесообразно принять такой, чтобы при отключении одного из них электроснабжение обеспечивалось оставшимся в работе трансформатором. Их мощность определяем по формуле[2,с 158]

(2.13)

где К_рез - коэффициент резерва, К_рез, = 1,25ч1,4;

S_max110 - суммарная максимальная нагрузка первичной обмотки трансформатора, кВА;

n - количество трансформаторов, n = 2.

Выбираем трансформатор типа ТДТН-20000/110 [3,с 40]. Данные трансформатора заносим в таблицу 2.2

Таблица 2.2 Характеристика силового трансформатора

Тип трансформатора	Номинальная мощность МВА	Напряжение обмоток	Напряжение к.з.,%	Ток х.х.
		ВН	СН	НН	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН

Выбор преобразовательных агрегатов и тяговых трансформаторов.

Для этого выбираем выпрямитель типа ПВЭ-5А, работающий по трехфазной мостовой схеме, ток I_dn⁼ 3000 А.

Определяем расчетное количество рабочих выпрямителей [2, с 412]

(2.14)

Принимаем два выпрямителя.

Определяем минимальную мощность преобразовательного трансформатора

(2.15)

Выбираем тяговый трансформатор типа ТМРУ-16000/10, который комплектуется с выбранным выпрямителем [3,с 116). Данные тягового трансформатора заносим в таблицу 2.3

Таблица 2.3 Характеристика тягового трансформатора

Тип трансформатора	Номинальная мощность SH, кВА	Номинальный ток преобразователя Idn, А	Напряжение к.з. Uk, %
ТМРУ-20000/10	11100	3000	7

2.6 Определение мощности подстанции

Определяем полную мощность подстанции, которая зависит от количества и мощности понижающих трансформаторов и схемы электроснабжения подстанции [2.c 414]

S_mn = n·S_нmp, МВА (2.16)

где, n-число главных понижающих трансформаторов, n=2

S_нтр - мощность главного понижающего трансформатора, кВА

S_mn = 2·10000 =20000 МВА

2.7 Расчет токов короткого замыкания

Для расчета токов короткого замыкания составляем однолинейную расчетную схему с указанием всех элементов цепи короткого замыкания (рисунок 2.2)

Рисунок 2.2 Расчетная схема

Определяем относительные сопротивления.

При вычислении относительных сопротивлений за базисную мощность принимаем S_баз = 100 тыс .кВА.

Определяем относительные сопротивления системы [2, с 184]

По расчетной схеме составляем электрическую схему замещения одной фазы (рисунок 2.3).

(2.17)



Определяем относительные сопротивления линий электропередач [2, с 179]

(2.18)

где, Х₀ - индуктивное сопротивление 1 км линии, для ВЛ 6ч220 кВ,

Х₀ = 0,4 Ом/км;

L-длина линии, км;

S_баз-базисная мощность, тыс.кВА, S_6aз=100 тыс.кВ;

U_ср - среднее расчетное напряжение линии, кВ, U_cp= 115кВ.

Определяем расчетные напряжения обмоток трехобмоточного трансформатора [2,с181]

(2.19)

(2.20)

(2.21)

Определяем относительные сопротивления обмоток трансформатора

(2.22)

(2.23)

(2.24)

Рисунок 2.3 Схема замещения для максимального режима

Преобразуем схему замещения. Определяем относительное соотношение в точке К1.

Рисунок 2.4 Схема преобразования 1

Рисунок 2.5 Схема преобразования 2

Определяем относительное сопротивление в точке К2 Для того, чтобы определить относительное сопротивление в точке К2 пренебрегаем третьей обмоткой трансформатора.

Рисунок 2.6 Схема преобразования 3

Для того чтобы определить относительное сопротивление считаем, что по 3 обмотке трансформатора ток не проходит.

Определяем относительное сопротивление в точке КЗ. Для того, чтобы определить относительное сопротивление в точке КЗ пренебрегаем второй обмоткой трансформатора.

Рисунок 2.7 Схема преобразования 4

Расчет относительных сопротивлений по минимальному режиму По минимальному режиму расчет ведем с учетом одной линии и одного трансформатора (рисунок 2.8)

Рисунок 2.8 Схема замещения для минимального режима

Определяем относительное сопротивление в точке К1 (рисунок 2.9)

Определяем относительное сопротивление в точке К2

Определяем относительное сопротивление в точке К3

Рисунок 2.9 Схема преобразования

Относительные сопротивления, соответствующие минимальному и максимальному значению токов к.з., сводим в таблицу 2.4



Таблица 2.4 Относительное сопротивление для токов к.з.

Точки к.з	Максимальное значение токов к.з	Минимальное значение токов к.з
К1	0,26	0,14
К2	0,66	0,965
К3	1,11	1,84

Вычисление токов короткого замыкания для всех характерных точек сводим в таблицу 2.5

Таблица 2.5 Расчет токов короткого замыкания

Точка к.з.	Расчетная формула	Максимальное значение токов к.з. в кА	Минимальное значение токов к.з. в кА
1	2	3	4
Kl
К2
К3

Расчет максимального тока к.з. в тяговой сети 10 кВ постоянного тока.

Определяем относительные сопротивления тяговой сети .[2,с 455]

(2.25)

где, I_dn- номинальный выпрямленный ток одного выпрямительного преобразователя подстанции, А;

N - количество выпрямительных преобразователей на подстанции;

?S_n.a - номинальная мощность всех трансформаторов выпрямительных преобразователей, МВА;

S_k - мощность к.з. на шинах, от которых питаются трансформаторы выпрямительных преобразователей, МВА;

U_k - напряжение к.з. этих трансформаторов. %.

2.8 Выбор оборудования подстанции

Максимальные рабочие токи определяем с учетом перегрузочных способностей оборудования по присоединениям, перспективы развития потребителей и распределения нагрузки на шинах:

Таблица 2.6 Расчет максимальных рабочих токов

Наименование присоединений	Расчетные формулы и числовые значения	Значения максимального рабочего тока, А
1	2	3
1 Ввод подстанции		138,46
2 Первичная обмотка ВН понижающего транс- форматора		236,18
3 Перемотка транзитной подстанции		138,46
4 Вторичная обмотка СН- понижающего трансформатора		674,82
5 Вторичная обмотка НН- понижающего трансформатора		4123,93
6 Первичная обмотка ТСН		1,96
7 Сборные шины 10 кВ		591,95
8 Ввод РУ 10 кВ		98,92
9 Районные потребители
Потребитель 1		18,34
Потребитель 2		57,39
Потребитель 3		69,59
Потребитель 4		19,22
10 Сборные шины 35 кВ		79,19
11 Ввод РУ 35 кВ		98,92
12 Питающая линия (фидер контактной сети)	По заданию	2500

где К_п- коэффициент перспективы развития потребителей, К_п=1,3;

К_рн- коэффициент распределения нагрузки по шинам первичного напряжения, К_рн= 0,6 + 0,8;

К_пер-коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов, К_пер=1,5;

U_H1 - номинальное напряжение первичной обмотки ВН трансформатора;

U_H2- номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора СН или НН.

Выбор токоведущих частей.

Для открытого распределительного устройства 110 кВ принимаем гибкую ошиновку. В качестве гибких шин принимаем голый многожильный провод АС -35 с I_доп=175А.

Ошиновку выбираем по условию

I_доп?I_раб.м (2.26)

где, I_доп-длительно допускаемый ток, А

I_доп= 175А>I_раб._м= 138А

Гибкую ошиновку присоединений открытых РУ на динамическую и термическую устойчивость не проверяют.

В закрытых РУ 10 кВ сборные шины выполняем жесткими алюминиевыми шинами.

Выбираем сборные шины 10 кВ марки А80x6 мм с I_доп = 1170 А.

Проверяем сборные шины на механическую прочность по условию

G_don?G_pacч (2.27)

гдеG_доп = 650 Н/см².

Определяем действующую силу на длине пролета между двумя опорами

,Н (2.28)

где l - длина пролета, т.е. расстояния между соседними опорными изоляторами, см;

а - расстояние между осями шин, см .

Принимаем для шин 10 кВ: l = 100см, а = 25 см.

Н



Определяем изгибающий момент при числе пролетов n>2

Н.см (2.29)

Н.см

Определяем момент сопротивления при расположении шин плашмя

W= 0,167•h²•bсм² (2.30)

W= 0,167• 8² • 0,6 = 0,47 см²

Определяем механическое напряжение в материале шин

Н/см² (2.31)

Н/см²

Сборные шины 10 кВ механически устойчивы, так как

G_доп = 650 Н/см²?G_pacч = 2,46 Н/см²

Проверка сборных шин на термическую устойчивость по условию

q_в?q_min (2.32)

где q_в-сечение шины, выбранное по наибольшему рабочему току, мм²;

q_min^_ наименьшее допустимое сечение шины при нагреве её токами к.з.,мм²



q_в = h b, мм² (2.33)

q_min⁼, мм² (2.34)

где t_ф - фиктивное время, с;t_ф=1 с;

I_k - ток короткого замыкания, А;

С - коэффициент для алюминиевых шин, С= 88 АС^1/2/мм²

q_в = 80,6=4,80 мм²

q_min=

Сборные шины 10 кВ термически устойчивы, так как
q_B = 480мм²?q_min = 53 мм²

Выбор шин сводим в таблицу 2.7

Таблица 2.7 Выбор шин

Наименование присоединений	Iраб.м, А	Материал и сечение токоведущих частей	Iдоп,А
1	2	3	4
1 Вводы и перемычка РУ 110 кВ	273	АС-95	330
2 Сборные шины 10 кВ	769	А60х6	880
3 Вводы РУ 10 кВ	1431	А100х6	1455
4 Вводы РУ 35 кВ	314	А30х4	365
5 Сборные шины 35 кВ	727	А40х5	540
6 Районные потребители
Потребитель 1 Потребитель 2 Потребитель 3 Потребитель 4 Потребитель 5	487 274 534 445	А40х5 А30х4 А40х5 А40х4	540 365 540 480
	380	А30х4	365



Выбор изоляторов.

Изоляторы служат для механического крепления токоведущих частей и электрической изоляции их от заземленных конструкций и друг от друга.

Для этого изоляторы должны обладать достаточной электрической и механической прочностью, теплостойкостью и влагостойкостью.

Гибкие шины открытых РУ подстанций крепим на гирляндах подвесных изоляторов типа ПС-70 . Количество подвесных изоляторов в гирлянде при напряжении 110кВ принимаем 8 шт.

В аппаратуре применяют изоляторы различной конструкции - опорные и проходные.

Опорные и проходные изоляторы выбираем из условий

U_h? U_сети, (2.35)

I_н ?I_раб.м (2.36)

0,6 F_раз ? F_расч, (2.37)

где F_paз - разрушающая нагрузка на изгиб изолятора по справочнику, Н;

F_pacч^_сила, действующая на изолятор при к.з., Н.

Для опорных изоляторов

(2.38)

Для проходных изоляторов

F_pacч= 0,088 i²_у,Н (2.39)



Для опорных изоляторов

F_pacч= 0,178 i²_у,Н (2.40)

Выбор изоляторов сводим в таблицу 2.8

Таблица 2.8 Выбор изоляторов

Наименование присоединений	Тип изолятора
1	2	3	4
1 Вводы подстанции РУ110 кВ	ПС-70
2 Сторона ВН понизительного трансформатора	ОНСМ-110-300
3 Сторона СН понизительного трансформатора	ОНС-35-500
4 Сторона НН понизительного трансформатора	ОНС-10-2000
5 Сборные шины РУ-10 кВ	ОФ-10-750	-
6 Сборные шины РУ-35 кВ	ОФ-35-750	-
7 Ввод РУ-10кВ	ПНМ/10-400/750	-
8 Ввод РУ-35кВ	ОФ-35-750
9 Первичная обмотка ТСН	ОНС-10-300
10 Районные потребители
Потребитель 1	ПНМ-10/630-750
Потребитель 2	ПНМ-10/630-750
Потребитель 3	ПНМ-10/630-750
Потребитель 4	ПНМ-10/630-750

Выбор разъединителей, короткозамыкателей и отделителей.

Разъединители предназначены для оперативного переключения под напряжением участков сети с малыми токами замыкания на землю и создания видимого разрыва.

Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного к.з. на подстанциях без выключателей со стороны высшего напряжения.

Короткозамыкатель включается автоматически под действием защиты, а отключается вручную.

Отделители представляют собой двухколонковые разъединители с ножами заземления или без них.

Выбор отделителей, разъединителей, короткозамыкателей производим по условиям [2, с 220]

U_н?U_p, (2.41)

I_н?I_раб.м (2.42)

I²_m•t_m ? B_k (2.43)

i_p.c ? i_y, (2.44)

где I_т - предельный ток термической стойкости по справочнику, кА;

t_т - время прохождения тока термической стойкости по справочнику, с;

i_npc-предельный сквозной ток по справочнику, кА;

U_H и I_Н - номинальные напряжение и ток, В и А;

В_к - тепловой импульс тока к.з., кА² с.

B_k=I²_кt_ткА²с, (2.45)

где t_т = 4 с для разъединителей

t_r= 3 с для отделителей, короткозамыкателей

Выбор отделителей, разъединителей, короткозамыкателей сводим в таблицу 2.9

Таблица 2.9 Выбор отделителей, разъединителей и короткозамыкателей

Наименование присоединений	Тип аппарата	Тип привода	Соотношение справочных и расчетных данных
			кВ	А	кА	кА2с
1	2	3	4	5	6	7
1 Вводы подстанции	РНДЗ-110/630	ПРН-110
2 Первичная обмотка понижающего трансформатора	РНДЗ-110/630	ПРН-110
	ОДЗ-110М	ШПОМ			-
	КЗ-110М	ШПКМ		-
3 Ввод РУ-35 кВ	РНДЗ-35	ПРН-220
4 Ввод РУ-35 кВ	РВЗ-10	ПР-10
5 Сборные шины 35 кВ	РНД(З)-35	ПРН-220
6 Районные потребители Потребитель №1	РНД(З)-35	ПРН-220
7 Питающая линия (фидер) контактной сети	РВК-10	ПР-3

Выключатели высокого напряжения предназначены для переключения электрических цепей переменного тока под нагрузкой.

Выбор высоковольтных выключателей производят по условиям [2, с 219]



u_н ?u_p, I_н ?I_рабм (2.46)

I_н.отк?I_{k ,} I_пр.с?I_к (2.47)

i_прс?i_y, I²_k•t_m? в_к (2.48)

где I_пр._с- предельный периодический ток к.з. по справочнику, кА.

Выбор высоковольтных выключателей сводим в таблицу 2.10

Таблица 2.10 Выбор высоковольтных выключателей

Наименование присоединений	Тип аппарата	Тип привода	Соотношение справочных и расчетных данных
			кВ	а	кА	кА	кА	кА2с
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1 Ввод РУ10 кВ	ВМП-10-1500-20	ПП-67
1 Сборные шины-10 кВ	ВМП-10-1000-20	ПП-67
3Обмотка ТСН 10 кВ	ВМГ-10-630-20	ПЭ-11
4 Перемычка подстанции	МКП-110-М-630-20	ПЭ-33
5 Районные потребители:
Потребитель 1	ВМП-10-630-20КУ	ПЭ-11У
Потребитель 2	ВМП-10-630-20КУ	ПЭ-11У
Потребитель 3	ВМП-10-630-20КУ	ПЭ-11У
Потребитель 4	ВМП-10-630-20КУ	ПЭ-11У
Потребитель 5	С 35М-630-10У1	ПЭ-12
7 Ввод РУ-35кВ	ВБЗЕ	ЭМ				-	-	-
8 Питающая линия контактной сети	ВР-2	ЭМ				-	-	-

Трансформаторы тока предназначены для измерения тока, питания цепей релейной защиты, а также для изоляции измерительных приборов, реле и обслуживающего персонала от высокого напряжения.

Трансформаторы тока надежно изолируют приборы от высокого напряжения, обеспечивают безопасность обслуживания и позволяют применять стандартные приборы и реле.

Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока обычно составляет 5 А.

Выбор трансформаторов тока производят по условиям [2,с 220]

U_н ?U_p, I_н ?I_раб (2.49)

Кроме того трансформатор тока выбирают по роду уставки, конструкции, классу точности.

Выбранный отдельно стоящий трансформатор тока проверяют на динамическую устойчивость

K_qI_lH?i_y (2.50)

на термическую устойчивость[2,с 220]

(K_m•I_lH)^{2 •}t_m?В_к (2.51)

где, K_q. -кратность электродинамической стойкости по справочнику;

I_1н-номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока, кА;

К_т - кратность термической стойкости по справочнику.

Принимаем, что в силовом трансформаторе на 110кВ встроен трансформатор тока ТВТ -110/600/5. Встроенные трансформаторы тока на динамическую и термическую устойчивость не проверяют.

Выбор трансформаторов тока сводим в таблицу 2.11

Таблица 2.11 Выбор трансформаторов тока

Наименование присоединений	Тип трансформатора	Соотношение паспортных и расчетных данных		Kq	Проверка на устойчивость
					Термическую (KTI1H)2•tT? ВК	Динамическую Kq••I1H?iу
		кВ	А
1	2	3	4	5	6	7	8
1 Первичная обмотка понижающего трансформатора	ТВТ-110			Не проверяется
2 Ввод РУ-35кВ	ТПОЛ-35				250	(90 0,1)2•1 = 81 > 22	250• •0,1 =35 > 12
3 Обмотка ТСН	ТПЛУ-10				250	(90• 0,1)2 •1= 81 > 22	250• • 0,1 = 35 > 12
4 Сборные шины 10 кВ	ТПОФ-10				90	(36• 1,5)2 •1 = 324>169	90• •1,5 =192 > 12-
5 Районные потребители
Потребитель №1	ТПОФ-10				250	(90• 0,1)2 •1= 81 > 22	250• • 0,1 = 35 > 34
Потребитель №2	ТПОФ-10				250	(90• 0,1)2 •1= 81 > 22	250• • 0,1 = 35 > 34
Потребитель №3	ТПОФ-10				250	(90• 0,1)2 •1= 81 > 22	250• • 0,1 = 35 > 34
Потребитель №4	ТПОФ-10				250	(90• 0,1)2 •1= 81 > 22	250• • 0,1 = 35 > 34
Потребитель №5	ТПОЛ-35				150	(65• 0,1)2 •1= 42 > 4,2	150• • 0,1 = 21 > 5,2
6Питающая линия контактной сети	ТПОЛ-10				250	(90• 0,2)2 •1= 324 > 22	250• • 0,2 = 71 > 34
7 Сборные шины 35 кВ	ТФНД-35				150	(65 0,4)2•1 = 676 > 4,2	150• • 0,4 = 85 > 5,2

Выбор трансформаторов напряжения.

Трансформаторы напряжения предназначены для питания напряжением 100В измерительных приборов, цепей защиты, автоматики и сигнализации. В цепях защитных устройств применяют трансформаторы напряжения с дополнительной вторичной обмоткой.

Номинальное вторичное напряжение трансформатора напряжения равно 100 В.

Для катушек напряжения счетчиков и других приборов принимаем трансформаторы напряжения для РУ 10 кВ - НТМИ-10сS_2h = 120 ВА.

Проверку на соответствие работы в принятом классе точности производим с учетом резерва подключения перспективных потребителей.Определение суммарной активной и реактивной мощностей приборов, присоединяемых к трансформатору напряжения НТМИ-10 сводим в таблицу 2.12

Таблица 2.12 Выбор суммарной активной и реактивной мощностей приборов

Прибор	Тип	Число катушек напряжения в приборе шт.	Число приборов шт.	Потребляемая мощность, ВА	cosцприб	sinцприб	Общая
							мощность
				Одного прибора	Всех приборов			Вт	ВАр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Счетчик актив ной энергии	САЗУИ670	2	3	4	24	0,38	0,93	9,12	22,3
Счетчик реактивной энергии	СРЧИ673	3	3	7,5	45	0,38	0,93	17,1	41,8
Вольтметр	Э378	1	1	2	2	1	-	2,0	-
Реле напряжения	РН-54	1	3	1	3	1	-	3	-
	Итого	31,22	64,1

Полная мощность, подключенная к трансформатору напряжения НТМИ-10

S₂ = ВА (2.52)

S₂ = ВА

Условия выбора удовлетворяется, так как S_2h= 120ВА ?S₂= 71,3 ВА.

Определение суммарной активной и реактивной мощностей приборов, присоединяемых к трансформатору ЗНОМ-35, сводим в таблицу 2.13

Таблица 2.13 Выбор суммарных мощностей приборов

Прибор	Тип	Число катушек напряжения в приборе шт.	Число приборов шт.	Потребляемая мощность, ВА	cosцприб	sinцпр	Общая
							мощность
				Одного прибора	Всех приборов			Вт	ВАр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Счетчик актив ной энергии	САЗУ- И 670	2	3	4	24	0,38	0,93	9,12	22,3
Счетчик реактивной энергии	СРЧИ-673	3	3	7,5	45	0,38	0,93	17,1	41,8
Вольтметр	Э378	1	1	2	2	1	-	2	-
Реле напряжения	РН-54	1	3	1	3	1	-	3	-
	Итого	31,22	64,1



Полная мощность, подключенная к трансформатору напряжения ЗНОМ-35

S₂ = ВА (2.53)

S₂ = ВА

Условия выбора удовлетворяется, так как

S_2h= 150ВА ?S₂= 71,3 ВА.

Выбор устройств защиты от перенапряжений.

Здания и РУ подстанций защищаются от прямых ударов молнии от волн перенапряжений, набегающих с линии, а также от коммутационных перенапряжений. Защита от прямых ударов молнии открытых подстанций и ОРУ выполняется молниеотводами, устанавливаемыми на конструкциях открытых распределительных устройств или отдельно.

В настоящее время для защиты от коммутационных и атмосферных (грозовых) перенапряжений на подстанции применяются вентильные разрядники и ограничители перенапряжений (ОГШ).

Ограничители перенапряжений представляют собой разрядники без искровых промежутков. Основным отличием ОГШ от разрядников являются более низкие уровни (на 3ч50%) ограничения перенапряжений (до 1,8ч2,0U_H). Показатели надежности грозозащиты при установке ОПН в два раза выше, чем при установке вентильных разрядников.

Ограничители перенапряжений выбираются в зависимости от вида защищаемого оборудования, рода тока и значения рабочего напряжения по условию



U_н = U_pa6 (2.54)

где U_н- номинальное напряжение ограничителя, кВ;

U_pa6- рабочее напряжение на шинах установки, кВ.

Выбор ограничителей сводим в таблицу 2.14

Таблица 2.14 Выбор ограничителей

Наименование присоединения	Тип ограничителя	UH/Upa6кВ
1 Первичная обмотка понижающего трансформатора	ОПН-110	110/110
2 Ввод РУ-10кВ	ОПН-10	10/10
3 Ввод РУ-35 кВ	ОПН-35	35/35
4 Трансформатор напряжения на 10 кВ	ОПН-10	10/10
5 Трансформатор напряжения на 35 кВ	ОПН-35	35/35
6 Трансформатор напряжения на 110 кВ	ОПН-110	110/110

Расчет заземляющих устройств.

Расчет заземляющих устройств подстанции заключается в определении количества заземляющих элементов для принятого их расположения в зависимости от удельного сопротивления грунта и от наибольшего допустимого сопротивления заземляющего устройства.

Определяем периметр защищаемой зоны

L_n = 2•(110+155) = 530 м

Выполняем заземлитель из круглых стальных электродов диаметром
12мм и длиной 5 м. Так как площадь контура заземления превышает 1000 м ² по всей площади на глубине 0,7 м прокладываются горизонтальные полосы сечением 40x4 мм, образуя сетку с размерами ячеек 6x6 м.

Общая длина горизонтальных заземлителей

L_г=18•110+25•155 = 5855 м



Определяем число вертикальных заземлителей

n'_в= ,шт (2.55)

где а - расстояние между вертикальными заземлителями, а=6 м.

n'_в== 89шт

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта

с_расч = К_сс, Ом м (2.57)

где, с - удельное сопротивление грунта, Ом м, для суглинка р = 100 Ом м;

К_с - коэффициент сезонности, учитывающий просыхание и промерзание грунта, для третьей климатической зоны.

с_расчв= 1,45•100 = 145 Ом;

с_расчг= 2,8•100 = 280 Ом

Рассчитываем сопротивление горизонтальных заземлителей

Ом (2.57)

где,?_г - коэффициент использованиягоризонтальныхзаземлителей,
?_г = 0,20;L_r- длина горизонтальных заземлителей, м;

b- ширина полосы., b= 0,04 м;

h- глубина заложения полосы, h= 0,7 м.

Ом

Определяем необходимое сопротивление вертикальных заземлителей

r_b?, Oм (2.58)

где, r_э- требуемое по нормам значение сопротивления заземляющего
устройства, Ом,r_э? 0,5 Ом.

r_b?=1,281 Ом

Определяем сопротивление одного вертикального заземлителя

R_зст= 0,226 с_расч, Ом (2.59)

R_зст = 0,226 •145 = 32,8 Ом

Определяем уточненное количество вертикальных заземлителей

n_B=шт (2.60)

где ?_в - коэффициент использования вертикальных заземлителей, ?_в = 0,35.

n_в ==89шт

Принимаем в контуре 83вертикальных заземлителя.

2.9 Выбор релейной защиты

Релейной защитой называется совокупность специальных устройств, контролирующих состояние всех элементов системы электроснабжения и реагирующих на возникновение повреждения или ненормальный режим работы систем.

Назначением релейной защиты (РЗ) является выявление поврежденного элемента и быстрейшее его отключение от энергосистемы. Кроме того, устройства релейной защиты должны предупреждать повреждение элемента энергосистемы в случае возникновения ненормального и опасного для него режима работы (перегрузка, неполнофазный режим и др.).

Основные требования, предъявляемые к устройствам релейной защиты:

Селективность -- способность устройства релейной зашиты выявить и отключить именно поврежденный элемент энергосистемы, а не какой-либо иной, хотя при наличии короткого замыкания нарушается нормальная работа многих элементов энергосистемы.

Быстродействие -- способность релейной защиты в кратчайший промежуток времени (лучше всего мгновенно) выявить и отключить поврежденный элемент энергосистемы.

Чувствительность -- способность устройства релейной защиты четко отличать режим короткого замыкания любого вида (трехфазное, двухфазное, однофазное короткое замыкание) от всевозможных, даже утяжеленных режимов работы защищаемого объекта при отсутствии короткого замыкания.

Надежность -- отсутствие отказов или ложных срабатываний релейной защиты, что обеспечивается как функциональной, так и аппаратной надежностью устройства защиты.

Релейную защиту подстанции выполняют по схемам, предусматривающим применение постоянного оперативного тока.

Виды релейных защит каждого присоединения зависят от схем питания линии или мощности трансформаторов.

Расчет защит начинаем с наиболее удаленных присоединений от ввода подстанции.

Выбранную релейную защиту сводим в таблицу 2.15

Таблица 2.15 Расчет релейной защиты

Наименование присоединения	Вид защиты	Ток срабатывания Iсз, А	Коэффициент чувствительности Кч	Ток установки Iуср, А
1	2	3	4	5
1. Районные потребители Потребитель№1 Потребитель№2 Потребитель№3 Потребитель№4		где Кн=1,1ч1,2 Кв=0,85 Кз=1,5ч3		где Кхс=1
2. Сборные шины РУ 10кВ	МТ3 Токовая отсечка	где Кс=1,1		где Ксх=1
3. Ввод РУ 10кВ	МТ3 с пуском по напряжению Напряжение пуска защиты	где Кн=1,1ч1,2; Кв=1,2		г де Ксх=1 где Кн=1,1ч1,2
4. ТСН	Токовая отсечка без выдержки времени МТ3 с с выдержкой времени	где Кн=1,3ч1,4 где Кн=1,15ч1,25; Кв=0,85
5. Первичная обмотка понижающего трансформатора	МТ3 с пуском по напряжению	где Кн=1,1ч1,2; Кв=0,85 где Кс=1,05ч1,1		где Ксх=
	Напряжение пуска защиты Защита о...

Подобные документы

• Проектирование районной понизительной подстанции напряжения в 35 КВ разных мощностей

  Расчет максимальных режимов присоединений и токов короткого замыкания на подстанции. Анализ выбора силового электрооборудования: высоковольтных выключателей, трансформаторов тока и напряжения, силовых трансформаторов, трансформаторов собственных нужд.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.09.2017
  

• Выбор и расчёт электрической части подстанции

  Изучение схемы электроснабжения подстанции, расчет электрических нагрузок. Выбор числа и мощности трансформаторов. Составление схемы РУ высокого и низкого напряжений подстанции. Расчёт токов короткого замыкания. Подбор выключателей, кабелей и их проверка.
  
  курсовая работа [571,1 K], добавлен 17.02.2013
  

• Проектирование трансформаторной подстанции 35/10 кВ

  Выбор трансформаторов, выключателей, разъединителей, короткозамыкателей, коммутационных аппаратов и их проверка на систематическую перегрузку, расчет токов короткого замыкания и теплового импульса с целью проектирование трансформаторной подстанции.
  
  курсовая работа [182,0 K], добавлен 26.04.2010
  

• Проектирование тяговой подстанции

  Однолинейная схема главных электрических соединений подстанции. Расчет токов нормального режима и короткого замыкания. Выбор и проверка токоведущих частей и изоляторов, электрических аппаратов, контрольно-измерительной аппаратуры, трансформаторов.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.09.2015
  

• Электроснабжение

  Анализ и расчет электрических нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Выбор типа и числа подстанций. Расчет и питающих и распределительных сетей до 1000В, свыше 1000В. Расчет токов короткого замыкания. Расчет заземляющего устройства. Вопрос ТБ.
  
  курсовая работа [100,4 K], добавлен 01.12.2007
  

• Проектирование масляного трансформатора типа ТМН 2500/35

  Устройство силовых трансформаторов. Расчет исходных данных, коэффициентов и основных размеров. Расчёт обмоток, параметров короткого замыкания, магнитной системы трансформатора, потерь и тока холостого хода. Общее описание конструкции трансформатора.
  
  курсовая работа [156,5 K], добавлен 13.06.2010
  

• Расчет электромагнитного переходного процесса

  Определение периодической, апериодической составляющих тока симметричного короткого замыкания, ударного тока короткого замыкания, отдельных составляющих несимметричного короткого замыкания. Вычисление напряжения, построение его векторной диаграммы.
  
  дипломная работа [2,5 M], добавлен 17.08.2009
  

• Реконструкция СЭС обогатительной фабрики

  Технико-экономический расчет электрической части распределительного устройства главного корпуса обогатительной фабрики. Определение рабочих токов, токов короткого замыкания, подбор устройства релейной защиты, автоматики, расчет и безопасность проекта.
  
  дипломная работа [431,5 K], добавлен 26.08.2009
  

• Расчет показателей трансформатора

  Определение параметров и основных характеристик трансформатора. Методы расчета тока холостого хода, а также напряжения короткого замыкания. Параметры приведенного трансформатора. Способы приведения асинхронного двигателя к эквивалентному трансформатору.
  
  контрольная работа [2,2 M], добавлен 13.02.2015
  

• Электроснабжение кузнечного цеха машиностроительного завода

  Картограмма и определение центра электрической нагрузки кузнечного цеха. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Расчет токов короткого замыкания. Расчет питающей и распределительной сети по условиям допустимой потери напряжения.
  
  дипломная работа [538,0 K], добавлен 18.05.2015
  

• Электрооборудование электрического мостового крана

  Критерии и обоснование выбора мощности и двигателей, обеспечивающих надежную работу в заданном режиме. Расчет и выбор защиты от токов перегрузки, короткого замыкания, нулевой защиты и блокировки. Подтверждение правильности выбора элементов схемы.
  
  курсовая работа [168,3 K], добавлен 24.02.2012
  

• Расчет силового трехфазного двухобмоточного трансформатора с естественным масляным охлаждением

  Тепловой расчет силового трехфазного трансформатора с плоской шихтованной магнитной системой и основных размеров электрических величин. Определение изоляционных расстояний. Расчет параметров и напряжения короткого замыкания, потерь и тока холостого хода.
  
  курсовая работа [389,9 K], добавлен 26.03.2015
  

• Расчет и конструктивная разработка трансформатора

  Расчет основных электрических величин и размеров трансформатора. Определение параметров короткого замыкания и магнитной системы исследуемого устройства. Тепловой расчет трансформатора: обмоток, бака, а также превышений температуры обмоток и масла.
  
  курсовая работа [228,8 K], добавлен 21.10.2013
  

• Реконструкция электроснабжения г. Барнаула

  Вопросы реконструкции электроснабжения восточной части г. Барнаула. Расчет электрических нагрузок потребителей и района в целом. Выбор количества и мощности трансформаторов потребителей и трансформаторов ГПП, высоковольтной аппаратуры и кабеля.
  
  дипломная работа [418,1 K], добавлен 19.03.2008
  

• Проектирование электрической станции

  Выбор генератора, главной схемы станции, основных трансформаторов, выключателей и разъединителей. Технико-экономический расчет выбора главной схемы станции, определение отчислений на амортизацию и обслуживание. Расчет токов короткого замыкания в системе.
  
  дипломная работа [269,6 K], добавлен 19.03.2010
  

• Компрессорный цех

  Характеристика компрессорного цеха, классификация его помещений. Расчёт электрических нагрузок, компенсирующих устройств, выбор трансформаторов. Определение токов короткого замыкания. Расчет автоматического выключателя. Проектирование систем молниезащиты.
  
  курсовая работа [615,4 K], добавлен 05.11.2014
  

• Проектирование схемы управления станком-качалкой

  Разработка электрической схемы управления станком-качалкой. Обоснование выбора необходимого оборудования в соответствии с требованиями. Расчет токов короткого замыкания и заземляющего устройства. Общая характеристика сметы затрат на оборудование.
  
  курсовая работа [686,0 K], добавлен 03.04.2014
  

• Реконструкция системы электроснабжения завода ОАО "Тагат" имени С.И. Лившица

  Проектирование внутрицеховых электрических сетей завода ОАО "Тагат" имени С.И. Лившица. Определение силовой и осветительной нагрузок; выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции. Расчет релейной защиты и автоматики; меры электробезопасности.
  
  дипломная работа [2,5 M], добавлен 18.02.2013
  

• Расчет сварочного контура и трансформатора для точечной контактной машины

  Расчет и проектирование сварочного контура. Эскизирование сварочного контура. Расчет сопротивления вторичного контура. Расчет трансформатора контактной машины: определение токов, сечений обмоток, сердечника магнитопровода, потерь электроэнергии.
  
  курсовая работа [146,7 K], добавлен 14.12.2014
  

• Электроснабжение цементного завода

  Проектирование электроснабжения цехов цементного завода. Расчет электрических нагрузок: цехов по установленной мощности и коэффициенту спроса, завода в целом, мощности трансформаторов. Определение центра нагрузок и расположения питающей подстанции.
  
  курсовая работа [142,1 K], добавлен 01.02.2008
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам