Электрическая система подстанции

Выбираем выключатель нагрузки ВНР-10/400-10зУ3

6. Выбор токоведущих частей

Основное оборудование подстанций и аппараты в этих целях соединяются между собой проводниками разного типа, которые образуют токоведущие части электрической установки. При выборе токоведущих частей необходимо обеспечить ряд требований, вытекающих из условий работы.

Проводники должны:

1. Длительно проводить рабочие токи без чрезмерного повышения температуры.

2. Противостоять кратковременному электродинамическому и тепловому действию токов к.з.

3. Выдерживать механические нагрузки, создаваемые собственной массой и массой связанной с ними аппаратов, а также усилия, возникающие в результате атмосферных воздействий.

4. Удовлетворять требованиям экономичности электроустановки.

На подстанциях, в открытой части могут применяться провода АС или жёсткая ошинковка алюминиевыми трубами. Соединение трансформатора с закрытым РУ 6-10 кВ или КРУ 6-10 кВ осуществляется гибким подвесным токопроводом, шинным мостом или закрытым комплектным токопроводом. В РУ 6-10 кВ применяется жёсткая ошинковка.

6.1 Выбор сборных шин на стороне 35 кВ

Сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, так как нагрузка по длине шин неравномерна и на многих участках меньше рабочего тока. Поэтому сборные шины выбираются по допустимому току, т.е. шины должны удовлетворять условиям нагрева при максимальных нагрузках ремонтного или послеаварийного режима:

, (6.1)

где I_рабут - максимальный ток нагрузки при ремонтном или послеаварийном режиме, А;

I_доп - допустимый ток шин выбираемого сечения, А.

Шины проверяются: - по допустимому току из условий нагрева

- на термическую стойкость при воздействии токов к.з.;

- на динамическую стойкость при к.з. (механический расчет).

Рабочий утяжеленный ток определяется по выражению:

, (6.2)

где S - мощность, передаваемая через линии (шины), МВА;

U_н - номинальное напряжение, кВ;

n - количество линий (шин).

В РУ 35 кВ принимаются гибкие, круглого сечения из проводов марки АС.

Рабочий ток определим по формуле (6.2):

кА.

По таблице 7.35 [1] выбираем провод типа: АС-120/19, с I_доп = 390 А. Тогда количество проводов на фазу:

n= I_рабут/ I_доп (6.3)

n=855/390=2,2

Принимаем n=3.

Проверка на схлёстывание не производится так как мощность к.з. менее 6000 МВА.

Проверка на термическую стойкость не производится так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

Окончательно выбираем провод: 3хАС-120/19, с I_доп = 3·390=1170А.

6.2 Выбор гибких токопроводов на стороне 35 кВ

Токоведущие части от присоединений к сборным шинам до выводов к трансформаторам выполняются проводами.

Выбор токопроводов в цепи источника питания данной подстанции будем производить по экономической плотности тока.

Выбор сечения по экономической плотности тока производится по следующему выражению:

, (6.4)

где j_э - экономическая плотность тока, зависящая от продолжительности использования максимума нагрузки (Т_М), А/мм².

Рабочий ток равен:

кА.

По таблице 7.11 [1] определяем экономическую плотность тока j_э=1 А/мм².

Определяем расчетное сечение:

мм².

По таблице 7.35 [1] принимаем два несущих провода АС-120/19, тогда сечение алюминиевых проводов должно быть:

мм².

Число проводов А-240

Принимаем токопровод 2хАС-120/19+А-240 расстояние между фазами D=3 м.

Найдём допустимый ток:

А.

Найдём ток в послеаварийном режиме, когда один трансформатор отключен:

А;

Так как I_доп = 1370А > I_ав=855 А, то условие проверки выполняется, т.е. окончательно выбираем токопровод марки 2хАС-120/19+А-240.

6.3 Выбор сборных шин на стороне 10 кВ

Шины располагаем по вершинам прямоугольного треугольника. Расстояние между фазами 0,45 м и пролетом l=1,5 м.

Сборные шины по экономической плотности тока не выбирают, поэтому сечение шины выбираем по допустимому току.

Определи рабочий утяжеленный ток по формуле:

 кА.

Принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения 8010 с I_доп = 1480 А.

Выполним проверку шин:

1) Проверка на термическую стойкость при к.з. производится по формуле:

F_min<F_ст (6.6)

Где F_min - минимально допустимое сечение по условию термической стойкости, мм²:

, (6.7)

Где: В_к - тепловой импульс при протекании тока КЗ, А²·с,

С - коэффициент, С=90

, (6.8)

где I_кз - ток короткого замыкания, кА;

t_отл - полное время отключения выключателя, с;

T_а - постоянная времени затухания, с;

В_к - тепловой импульс к.з.

кА²·с

F_min=118,8мм²<F_ст=800мм²

Следовательно, шины термически устойчивы.

2) Проверка шин на электродинамическую стойкость.

При проверке шин на электродинамическую стойкость находится собственная частота колебаний шин по формуле:

, (6.9)

где l - длина пролета между изоляторами, м;

J - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см²;

q - поперечное сечение шины, см².

При расположении шин плашмя момент инерции поперечного сечения шины находится по следующей формуле:

, (6.10)

где b - толщина шины, см;

h - ширина шины, см;

Момент инерции шины по (6.9):

см⁴;

Собственная частота колебаний шин по (6.10)

Гц.

Так как f₀ > f_доп=200 Гц - шины удовлетворяют условию электродинамической стойкости.

3) Механический расчет шин.

Шины являются механически прочными при выполнении условия:

_{расч доп}, (6.11)

где _доп - допустимое механическое напряжение в материале шин (для алюминиевых шин 82,3 МПа по табл. 4-3, [3]);

_расч - расчетное напряжение в материале шин:

, (6.12)

где f_max - максимальное распределенное усилие на единицу длины средней фазы при трехфазном КЗ

l - пролет между изоляторами, м;

W_a - момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию силы, см;

При расположении шин плашмя момент сопротивления находится по формуле:

, (6.13)

Максимальное распределенное усилие на единицу длины средней фазы при трехфазном КЗ:

(6.14)



Момент сопротивления шин по (6.12):

см³;

_расч=1,65 _доп=82,3.

Следовательно, шина механически прочна.

6.4 Выбор гибких токопроводов на стороне 10кВ для соединения трансформаторов с РУ

Гибкие токопроводы для соединения генераторов и трансформаторов с РУ 10 кВ выполняются пучком проводов, закрепленных по окружности в кольцах-обоймах. Два провода из пучка - сталеалюминиевые - несут в основном механическую нагрузку от собственного веса, гололёда и ветра. Остальные провода - алюминиевые являются токоведущими. Сечение отдельных проводов в пучке рекомендуется выбирать возможно большими (500, 600мм²), так как это уменьшает число проводов и стоимость токопровода.

1) Выберем токопроводы для соединения трансформаторов с РУ.

Рабочий ток по формуле равен:

кА.

Определяем расчетное (экономическое) сечение:

мм².

Принимаем два несущих провода АС-120/19, тогда сечение алюминиевых проводов должно быть:

мм².

Число проводов А-240

Принимаем токопровод 2хАС-120/19+2хА-240 расстояние между фазами D=3 м.

Найдём допустимый ток:

А.

Найдём ток в послеаварийном режиме, когда один трансформатор отключен:

А;

Так как I_доп = 1960А > I_ав=1497 А, то условие проверки выполняется, т.е. окончательно выбираем токопровод марки 2хАС-120/19+2хА-240.

Заключение

При разработке курсового проекта были рассмотрены следующие вопросы:

- выбор основного оборудования;

- выбор и обоснование главной схемы электрических соединений подстанции;

- выбор проводников ЛЭП и расчет токов короткого замыкания;

- расчет режимов электрической сети;

- выбор коммутационных аппаратов;

- выбор токоведущих частей;

- выбор измерительных приборов и измерительных трансформаторов;

- выбор конструкции РУ.

При выполнении данного курсового проекта были решены следующие задачи: были выбраны и разработаны две схемы подстанции (с двумя трансформаторами ТДНС-40000/35/10 и с тремя трансформаторами ТРДНС - 25000/35/10,), произведено их технико-экономическое сравнение и на его основании выбрана для дальнейшего расчета схема подстанции с наименьшими приведенными затратами - с двумя трансформаторами ТДНС-40000/35/10. Затем для выбранной схемы произведен расчет токов короткого замыкания. Произвели расчет режимов электрической сети, осуществили регулировку РПН и ПБВ. Были выбраны проводники ВЛЭП (марки АС-120/19), кабели (АСБ-50) коммутационные аппараты (на стороне 35 кВ выбран маломасляный выключатель ВМКЭ-35-16/1000У1 и разъединители РНД-35/1000У1; на стороне 10 кВ выбраны вакуумные выключатели ВВЭ-10-31,5/1600У3, ВВЭ-10-20/630У3, на ТП1 и ТП2 выбраны выключатели нагрузки ВНР-10/400-10зУ3 и предохранители ПКТ 103-10-100-12,5У3, ПКТ 103-10-80-20У3)

Произведен выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также всей контрольно-измерительной аппаратуры на подстанции.

Разработана полная схема подстанции. Данная подстанция имеет два номинальных напряжения: 35 кВ и 10 кВ. Имеется 4 линии, питающих РП 2 линии, питающих ТП1, 1 линия, питающая ТП2, 10 линий, питающих мощность Р1.

Курсовой проект выполнен с учетом всех норм проектирования и в соответствии с требованиями ЕСКД, а разработанная подстанция удовлетворяет современным техническим требованиям.

Список литературы

1. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Учебное пособие для электроэнергетических специальностей вузов / Под ред. Неклепаева Б.Н. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1978.

2. Методические указания для курсового проектирования по курсу «Элетрические станции и подстанции систем электроснабжения» для студентов специальности 0303. - Гомель, 1988.

3. Методические указания по выбору токоведущих частей и кабелей по курсу «Элетрическая часть станций и подстанций систем электроснабжения» для студентов специальности Т0101. - Гомель, 2002

4. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. - 2-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1980.

5. Правила устройства электроустановок. 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

6. Электрическая часть станций и подстанций: Практическое пособие

к решению задач по одноименному курсу для студентов дневной и заочной форм обучения по специальности 42.01.03 «Электроснабжение» /Авг.-сост.: АН. Бохан, В.В. Кротенок. Гомель: ГГТУ им. ПО. Сухого, 2004. 55 с.

Размещено на Allbest.ru

...