Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

подстанция трансформатор ток замыкание

Важнейшие задачи, решаемые энергетиками и энергостроителями, состоят в непрерывном увеличении объёмов производства, в сокращении сроков строительства новых энергетических объектов и реконструкции старых, уменьшение удельных капиталовложений, в сокращении удельных расходов топлива, повышении производительности труда. Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии.

В перспективе энергетики стоит задача всемирного развития и использования возобновляемых источников энергии, солнечной, геотермальной, ветровой, приливной и др.

Энергетической программой предусматривается дальнейшее развитие энергосберегающей политики.

1. Выбор принципиальной схемы подстанции

Составление возможных вариантов принципиальной схемы подстанции выполняется на основании следующих данных:

- Назначение подстанций в энергосистеме

- Перетоки мощностей через подстанцию

- Наличие одного или двух распределительных устройств повышенных напряжений подстанций

Принципиальная схема подстанции определяет выполнение трансформаторных и автотрансформаторных связей между распределительными устройствами, и выбор её базируется на технико-экономических расчетах. Для подстанций с двумя или тремя напряжениями принципиальная схема определяется практически однозначно. Проектирование их сводится к выбору числа, типа и номинальной мощности необходимых трансформаторов (автотрансформаторов).

Энергия, поступающая из сети высшего напряжения (ВН), может быть распределена как на одном низшем напряжении (НН) 6-10 кВ, так и на двух напряжениях: среднем (СН) 35 кВ и более и низшем (НН) 6-10 кВ. В зависимости от количества РУ устанавливают двухобмоточные трансформаторы, трехобмоточные, или автотрансформаторы. В зависимости от режима нейтрали сети среднего напряжения.

Установка одного трансформатора возможна только на подстанции, питающей неответственные потребители (потребители третьей категории). Для электроснабжения потребителей первой и второй категории по условию надёжности, как правило, устанавливают два трансформатора. Установка большего количества трансформаторов допускается только при соответствующих технико-экономических обоснованиях.

В некоторых случаях, если мощность сети СН резко отличается (составляя не более 15%) от мощности сети НН, боле экономичным может оказаться применение 4 двухобмоточных трансформаторов вместо 2 трехобмоточных.

Трехобмоточные трансформаторы устанавливают, если Uсн = 35 кВ, при более высоком Uсн устанавливают автотрансформаторы.

2. Технико-экономический расчёт подстанции. Расчёт нагрузок

По исходным данным, принимаемым в соответствии с вариантом,

рассчитываются мощности подстанции по напряжениям. Описанная методика выполнена для подстанции на 4 напряжения.

Полные мощности подстанции по ступеням напряжения определяются по формуле (схема 1):

(2.1)

где Р_М - максимальная активная мощность на данной ступени напряжения, МВт.

Полная мощность на стороне высшего напряжения



Реактивные мощности подстанции рассчитываются по формуле:

(2.2)

По данным вычисленных мощностей строят графики нагрузок для всех напряжений подстанций.

Для каждой ступени напряжения принимается расчетный максимум равный Р_М, МВт, исходя из которого, суточная продолжительность потребления мощности распределяется пропорционально графику. По расчетным графикам рассчитывается годовая энергия потребления.

Энергия зимних суток рассчитывается по формуле:

(2.3)

Энергия летних суток определяется по формуле:

(2.4)



Электрическая энергия потреблённая за год по каждому графику определяется по формуле:

(2.5)

Время максимума потребления нагрузки определяется по формуле:

(2.6)

 (2.7)

Время максимальных потерь энергии - рассчитывается, за год на каждом напряжении. Годовая продолжительность времени потерь принимается календарная Т=8760 часов

(2.8)

для каждого напряжения свое время максимальных потерь

Выбор трансформаторов (автотрансформаторов)

Мощность трансформатора определяется его нагрузкой и определяется по формуле

S_Н.ТР (0,7 - 0,65) S_М (2.9)

- Мощность трансформаторов 110/10 кВ

S_Н.ТР 0,7 S_М = 0,7•13,74 = 9,618 МВА

Принимается два трансформатора ТДН-10000/110 [3].

- Мощность трансформаторов 35/10 кВ

S_Н.ТР 0,7 S_М = 0,7•13,74 = 9,618 МВА

Принимается два трансформатора ТДН-6000/35 [3]

- Мощность автотрансформаторов со стороны 220 кВ

S_Н.ТР 0,7 S_М = 0,7•164,03= 114,82 МВА

S_Н.ТР 0,7 S_М = 0,7•35,94= 25,16 МВА

Принимается два автотрансформатора АТДЦТН-125000/230/121/38,5 [3].

Все параметры выбранных трансформаторов и автотрансформаторов сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Параметры трансформаторов и автотрансформаторов

Марка	UВН, кВ	UСН, кВ	UНН, Кв	PКЗ, кВт	Px, кВт	PВ-с, кВт	PВ-с, кВт	PС-н, кВт	UКВ-С, %	UКВ-Н, %	UКС-Н, %	IХХ, %
АТДЦТН- 125000/220	230	121	10,5		65	315	…	…	11	45	28	0,4
АТДЦТН- 125000/220	230	121	10,5		65	315	…	…	11	45	28	0,4
ТДН- 10000/110	115		10,5	58	14				-	10,5	-	0,7
ТДН- 16000/35				175	42	-	-	-		10,4	-	0,65

Для каждой ступени напряжения с учетом установки двух трансформаторов. Выбранный трансформатор (автотрансформатор) проверяют на аварийные перегрузки при выходе одного трансформатора (автотрансформатора) из работы.

Коэффициент аварийной перегрузки определяется по формуле:

(2.10)

Для каждой ступени напряжения с учетом установки двух трансформаторов. Выбранный трансформатор (автотрансформатор) проверяют на аварийные перегрузки при выходе одного трансформатора (автотрансформатор) из работы.

Коэффициент аварийной перегрузки определяется по формуле:

(2.11)

- для трансформатора 110/10

- для автотрансформатора 220/110/35

Расчёт потерь электроэнергии для двух вариантов

Намечаем два варианта схем подстанции, выполняем их технико-экономический расчет, на основании которого выбираем один из расчетных вариантов. При выборе схем электрических соединений РУ всех напряжений нет необходимости подходить к разработке конструкции каждого РУ. Проектными организациями разработаны типовые конструкции РУ. Окончательное решение по конструкции РУ применяют на основании технико-экономического решения ряда эскизно-проработанных вариантов компоновок: РУ должны удовлетворять ряду требований согласно ПУЭ. Основные требования: надежность, экономичность, удобство и безопасность обслуживания, пожаробезопасность. Следует учитывать ряд утвердившихся в практике положений, а также некоторые рекомендации: для РУ 35 кВ не применяют схемы с обходной системой шин, для РУ 110 кВ и выше схемы с одной и двумя системами сборных шин рекомендуется применять только с обходной системой шин.

В схеме с двумя системами сборных шин секционируют одну систему шин при числе присоединений 12-16: обе системы шин - при числе присоединений более 16. При наличии секционирования в схеме с обходной системой шин функции обходного и шиносоединительного выключателя совмещают в одном выключателе.

Схемы многоугольников рекомендуется применять при одинаковом количестве трансформаторов и линий.

Подключение линий к РУ повышенного напряжения желательно выполнять не более чем двумя выключателями, а подключение трансформаторов - не более чем четырьмя.

Расчет потерь мощности Рк в автотрансформаторах по обмоткам определяется по формуле:

Орамалы автотрансформаторларда?ы Рк ?уаты шы?ыныны? есебі

?Р_К,В = кВт

?Р_К,В =

?Р _К,С = кВт

?Р _К,С =

?Р _К,Н = кВт

?Р _К,Н ⁼

Потери энергии в автотрансформаторах по каждому варианту - W_I, Вар и W_II, Вар:

(2.13)

где N - количество трансформаторов на ПС

Потери энергии в двухобмоточных трансформаторах рассчитываются по формуле:

(2.14)

где Т = 8760 час

Приведенные затраты

Стоимость потерь электроэнергии вычисляется для двух вариантов по формуле:

 (2.15)

Где - стоимость потерь энергии в трансформаторах (автотрансформаторах)

=5 рубль/кВт час - стоимость потерь электроэнергии

Капитальные затраты на основное оборудование ПС вычисляются в соответствии с укрупненными показателями стоимости по [3]. Сравнение капитальных затрат показаны в таблице 2.2 - Затраты по вариантам.

Стоимость ячейки одного комплекта выключателя в ОРУ 35-1150 кВ (цены 2000 г.)

Напряжение, кВ	Стоимость ячейки одного комплекта выключателя, тыс. руб.
	воздушный	масляный	вакуумный	элегазовый
10	-	210	85-160	500
35	-	1150	200	600
110	4150	3450	-	7300
220	8800	9650	-	15000
330	18400	-	-	20 000
500	34 400	-	-	23400

Таблица 2.2. Затраты по вариантам

Наименование оборудования	Стоимость единицы оборудования рубль	Первый вариант.	Второй вариант.
		Кол-во	Общая стоимость рубль	Кол-во	Общая стоимость рубль
АТ1	195000	2	390000	2	390000
Т1	48000	2	96000
Т2	57400			2	114800
Ячейка ОРУ-220	124000	4	496000	4	496000
Ячейка ОРУ-110	46000	6	276000	6	276000
Ячейка ОРУ-35	26000	4	104000	4	104000
Ячейка ОРУ-10	13000	4	42000	4	42000
К СН	-	-	380000	-	380000
К ВН	-	-	496000	-	496000
КОБЩ	-	-	817600	-	817600

Стоимость отчислений на амортизацию ремонт и обслуживание вычисляется по формуле:

(2.16)

где - норма амортизационных отчислений от капитальных затрат, %

(для ОРУ-220кВ и выше) - норма отчислений на обслуживание, %

К - сумма полученных капитальных затрат из таблицы 2.2

Приведённые затраты вычисляются по формуле:

, тг (2.17)



где - нормативный коэффициент экономической эффективности

Для дальнейшего расчёта выбирается первый вариант схемы подстанции, так как яаляется наиболее надежным.

3. Расчёт токов короткого замыкания

Для выбранного второго варианта составляется схема замещения, показанная на рисунке 3.1. По схеме заещения производится расчет сопротивлений в относительных единицах с приближенным приведением параметров.

Для расчета заданы базисные величины: S_б = 10000 - базисная мощность, МВА; U_б - базисное напряжение для каждой точки КЗ, кВ; I_б - базисный ток каждой точки КЗ, кА.

Рисунок 3.1 - Схема замещения

Расчет сопротивлений схемы замещения

Сопротивление системы рассчитывается по формуле:



Сопротивления обмоток автотрансформатора рассчитываются по формуле:

Сопротивления обмоток трансформатора рассчитываются по формуле:

Преобразование схемы замещения. Расчет точек КЗ

Сопротивления соединены звездой и параллельны сопротивлениям , которые соеденены звездой, и равны, заменим эквивалентным Х_экв1:



Сопротивления соеденены параллельно и равны, заменим эквивалентным Х_экв2:

Сопротивления х_экв1 и х_экв2 соеденены параллельно и равны (3.7), заменим эквивалентным х_экв3:

Результирующее сопротивление схемы замещения:

Расчет точки К1

Значение базсного тока рассчитывается по формуле:

(3.8)



Начальное значение периодической составляющей тока КЗ рассчитывается по формуле:

(3.9)

Значение мгновенного амплитудного ударного тока рассчитывается по формуле:

(3.10)

где К_у = 1,8 [1, таблица П-1]

Действующее значение ударного тока определяется по формуле:

(3.11)

Расчет точки К2

Значения базисного тока рассчитывается по (3.8) и равно:

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ рассчитывается по (3.9) и равно:

Значение мгновенного амплитудного ударного тока рассчитывается по (3.10) и равно:

где К_у = 1,85 [1, таблица П-1]

Действующее значение ударного тока рассчитывается по (3.11) и равно:

Расчет точки К3

Значение базисного тока рассчитывается по (3.8) и равно:

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ рассчитывается по (3.9) и равно:

Значение мгновенного амплитудного ударного тока рассчитывается по (3.10) и равно:

где К_у = 1,7 [1, таблица П-1]

Действующее значение ударного тока рассчитывается по (3.11) и равно:

Расчет точки К4

Значение базисного тока рассчитывается по (3.8) и равно:

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ рассчитывается по (3.9) и равно:

Значение мгновенного амплитудного ударного тока рассчитывается по (3.10) и равно:

где К_у = 1,37 [1, таблица П-1]

Действующее значение ударного тока рассчитывается по (3.11) и равно:

Все значения составляющих токов КЗ на всех ступенях напряжения подстанций сведены в таблицу 3.1

Таблица 3.1. Значения составляющих токов КЗ

Напряжение ПС, кВ	Iпо, кА	iу, кА	Iу, кА
220	5,3	13,5	13,2
110	10,6	25,4	25,2
35	33,2	87	85
10	117	227	226

Список иоспользуемой литературы

1. Методические указания и задания к курсовой работе для студентов специальностей 050718 - Электроэнергетика.

2. Л.Д. Рожкова; В.С. Козулин «Электрооборудование станций и подстанций» Москва. Энергоатомиздат 1987 г.

3. Б.Н. Неклепаев; И.П. Крючков «Электрическая часть электростанций и подстанций» Москва Энергоатомиздат 1989 г.

4. ПУЭ (шестое издание) Санкт - Петербург ДЕАН 1987 г.

Размещено на Allbest.ru

...