Система электроснабжения завода электротехнического оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Перечень принятых сокращений

Введение

1. Расчёт электрических нагрузок

1.1 Расчёт силовых нагрузок

1.2 Расчёт осветительной нагрузки

1.3 Построение картограммы и определение центра электрических нагрузок

2. Система внутреннего электроснабжения

2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов КТП

2.2 Расчёт числа и мощности батарей низковольтных конденсаторов

2.3 Выбор и проверка сечений кабельных линий

3. Система внешнего электроснабжения

3.1 Выбор мощности трансформаторов ГПП

3.2 Расчет токов короткого замыкания

3.3 Выбор выключателей на стороне ВН

3.4 Выбор выключателей на стороне HН

3.2 Разработка принципиальной схемы ГПП

3.3 Разработка схемы низшего напряжения

3.4 Выбор вида оперативного тока

3.5 Выбор трансформаторов собственных нужд

3.6 Выбор схемы питания ТСН

3.7 Выбор предохранителей и плавких вставок

4. Выбор и проверка электрических аппаратов

4.1 Выбор и проверка оборудования на стороне ВН

4.2 Выбор и проверка оборудования на стороне НН

5. Разработка конструкции подстанции

Заключение

Список используемых источников

Перечень принятых сокращений

ВЛ - воздушная линия электропередачи;

ВН - высшее напряжение;

ГПП - главная понизительная подстанция;

ДСП - дуговая сталеплавильная печь;

КЗ - короткое замыкание;

КЛ - кабельная линия;

КРУ - комплектное распределительное устройство;

КТП - комплектная трансформаторная подстанция;

КУ - компенсирующее устройство;

НН - низшее напряжение;

ОПН - ограничитель перенапряжений нелинейный;

ОРУ - открытое распределительное устройство;

РПН - устройство регулирования напряжения под нагрузкой;

РТМ - руководящий технический материал;

СД - синхронный двигатель;

СЭС - система электроснабжения;

ТН - трансформатор напряжения;

ТП - трансформаторная подстанция;

ТСН - трансформатор собственных нужд;

ТТ - трансформатор тока;

ЦЭН - центр электрических нагрузок;

ЭП - электроприёмник.

Введение

Система электроснабжения завода состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей и токопроводов высокого и низкого напряжения. Система электроснабжения строится таким образом, чтобы она была надежна, удобна и безопасна в обслуживании и обеспечивала необходимое качество энергии и бесперебойность электроснабжения в нормальном и послеаварийном режимах. В то же время система электроснабжения должна быть экономичной по затратам, ежегодным расходам, потерям энергии и расходу дефицитных материалов и оборудования. Экономичность и надежность системы электроснабжения достигается путем применения взаимного резервирования сетей предприятий и объединения питания промышленных, коммунальных и сельских потребителей. При сооружении на предприятиях собственных электростанций, главных понизительных подстанций и других источников питания учитываются близлежащие внезаводские потребители электроэнергии.

Целью данной курсовой работы является разработка системы электроснабжения завода электротехнического оборудования.

Для её выполнения необходимо решить следующие задачи:

- Провести расчёт электрических нагрузок.

- Разработать систему внутреннего электроснабжения предприятия.

- Разработать систему внешнего электроснабжения предприятия.

1.Расчёт электрических нагрузок

1.1 Расчёт силовых нагрузок

Цель расчёта - поцеховое определение нагрузок до и выше 1000 В.

Исходные данные для расчетов:

- номинальная установленная мощность:

;

-коэффициент использования;

-коэффициент мощности: cosц = 0,8;

-коэффициент расчетной нагрузки.

Алгоритм расчёта покажем на примере сварочного цеха. Расчёты остальных цехов аналогичны ему. Результаты сведены в таблицу 1.

Определяем расчетные величины по формуле:

(1.1)

где P_Н - номинальная мощность; К_И - коэффициент использования.

(1.2)

Вычислим расчетную мощность:

Активная:

(1.3)

Реактивная:

(1.4)

Полная:

(1.5)

Расчётный ток:

(1.6)

Найдём суммарную активную, реактивную, полную мощность и расчетный ток всего завода, суммируя их цеховые значения. [3]

Все результаты расчётов сведены в таблицу 1.1

Таблица 1.1 - Расчет электрических нагрузок до 1000 В.(Ф636 - 92)

Наименование ЭП	Исходные данные	Расчётные величины	Эффективное число ЭП	Коэффициент расчётной нагрузки Кр	Расчётная мощность	Расчётный ток Iр, А
	По заданию технологов	По справочным данным	Ки*Рн	Ки*Рн*tgц	n*Pн^2			Активная, кВт	Реактивная, кВАр	Полная, кВА
	ЭП n, шт	Номинальная (установленная) мощность, кВт	Коэффициент использования Ки	Коэффициент реактивной мощности tgц
		Одного ЭП рн	Общая Рн
Сварочный	-	-	1700	0,45	0,6/1,33	765	1017,45	-	-	1	765	1017,45	1272,96	1936,36
Заготовительный	-	-	1500	0,6	0,75/0,88	900	792,00	-	-	1	900	792	1198,86	1823,64
Штамповочный	-	-	1100	0,2	0,65/1,2	220	264,00	-	-	1	220	264	343,65	522,74
Механический	-	-	2800	0,3	0,7/1,02	840	856,80	-	-	1	840	856,8	1199,88	1825,19
Сборочный	-	-	2900	0,45	0,6/1,33	1305	1735,65	-	-	1	1305	1735,65	2171,52	3303,19
Испытательный	-	-	2000	0,35	0,8/0,75	700	525,00	-	-	1	700	525	875	1331
Малярный	-	-	500	0,25	0,7/1,02	125	127,50	-	-	1	125	127,5	178,55	271,6
Инструментальный	-	-	600	0,3	0,7/1,02	180	183,60	-	-	1	180	183,6	257,12	391,12
Заводуправление	-	-	90	0,65	0,8/0,75	58,5	43,88	-	-	1	266,5	199,88	333,13	506,74
Термический	-	-	1200	0,45	0,75/0,88	540	475,20	-	-	1	540	475,2	719,32	1094,19
Насосная	-	-	600	0,65	0,7/1,02	390	78,00	-	-	1	390	78	397,72	604,99
Электроремонтный	-	-	410	0,35	0,75/0,88	143,5	126,28	-	-	1	143,5	126,28	191,15	290,77
Ремонтно-механический	-	-	440	0,25	0,67/1,12	110	123,20	-	-	1	110	123,2	165,16	251,23
Компрессорная 0,4 кВ	-	-	25	0,65	0,75/0,88	16,25	14,30	-	-	1	16,25	14,3	21,65	32,93
Компрессорная 10 кВ	-	-	4000	0,75	-	3000	1860,00	-	-	1	3000	1860	3529,82	5369,36
Транспортный	-	-	55	0,35	0,6/1,33	19,25	25,60	-	-	1	19,25	25,6	32,03	48,72
Склад	-	-	30	0,35	0,8/0,75	10,5	7,88	-	-	1	10,5	7,88	13,13	19,97
Деревообрабатывающий	-	-	180	0,3	0,7/1,02	54	55,08	-	-	1	54	55,08	77,13	117,33
Гальванический	-	-	350	0,5	0,85/0,62	175	108,50	-	-	1	175	108,5	205,91	313,22
Модельный	-	-	440	0,3	0,7/1,02	132	134,64	-	-	1	132	134,64	188,55	286,81
Итого	-	-	20920	0,46	-	9684,00	8554,55	-	-	1	9892,00	8710,55	13372,24	20027,88
Наименование ЭП	Исходные данные	Расчётные величины	Эффективное число ЭП	Коэффициент расчётной нагрузки Кр	Расчётная мощность	Расчётный ток Iр, А
	По заданию технологов	По справочным данным	Ки*Рн	Ки*Рн*tgц	n*Pн^2			Активная, кВт	Реактивная, кВАр	Полная, кВА
	Количество ЭП n, шт	Номинальная (установленная) мощность, кВт	Коэффициент использования Ки	Коэффициент реактивной мощности tgц
		Одного ЭП рн	Общая Рн
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
КТП 1	-	-	3200	0,56	-	-	-	-	-	-	1780,02	1501,05	2328,44	-
КТП 2	-	-	4105	0,32	-	-	-	-	-	-	1294,75	624,18	1437,35	-
КТП 3	-	-	2330	0,55	-	-	-	-	-	-	1289,90	708,32	1471,58	-
КТП 4	-	-	2845	0,44	-	-	-	-	-	-	1253,19	746,37	1458,61	-
КТП 5	-	-	4440	0,49	-	-	-	-	-	-	2187,50	2030,72	2984,79	-
СД	4,00	-	4000	0,76	0,8/-0,5	3031,45	-1515,73	-	-	-	3031,45	-1515,73	3389,26	-
Итого	-	-	20920	0,46	-	-	-	-	-	-	10836,81	4094,92	13070,04	-

1.2 Расчёт осветительной нагрузки

система электроснабжения электротехническое оборудование

Целью расчёта является определение значений установленной мощности светильников и расчетной осветительной нагрузки.

Определение осветительных нагрузок для всех цехов предприятия выполняются аналогично, поэтому расчет установленной мощности светильников и расчетной осветительной нагрузки будет проведён только для сварочного цеха.

Исходные данные для проведения расчета:

- коэффициент спроса: ;

- удельная осветительная нагрузка:

-площадь цеха: = 3931 м²(определяется в соответствии с масштабом, принятым для генерального плана предприятия).

Установленная мощность светильников:

кВт (1.7)

где F- площадь цеха м²; P_уо- удельная осветительная нагрузка

Определим расчетную осветительную нагрузку:

(1.8)

Для остальных цехов расчет проводим аналогично, результаты расчета сводим в таблицу 1.2.[3]

Таблица1. 2. Расчёт осветительной нагрузки.

Исходные данные	Расчетные величины
По заданию технологов	Справочные данные	Установленная мощность светильников Рно = Руо*F*10-3, кВт	Расчетная освети-тельная нагрузка Рро= Ксо*Рно , кВт
№№ цехов	Наименование цеха	Площадь цеха, м2	Коэффициент спроса, КСО	Удельная осветительная нагрузка Руо, Вт/м2
1	2	3	4	5	6	7
1	Сварочный	3931	0,9	13	51,1	45,99
2	Заготовительный	3931	0,9	13	51,1	45,99
3	Штамповочный	3931	0,9	13	51,1	45,99
4	Механический	3920	0,9	13	50,96	45,86
5	Сборочный	2483	0,9	14	34,76	31,28
6	Испытательный	4900	0,9	14	68,6	61,74
7	Малярный	4900	0,85	12	58,8	49,98
8	Инструментальный	2973	0,85	16	47,57	40,43
9	Заводуправление	2842	0,95	16	45,47	43,2
10	Термический	5924	0,85	11	65,16	55,39
11	Насосная	3920	0,8	10	39,2	31,36
12	Электроремонтный	5793	0,85	13	75,31	64,01
13	Ремонтно-механический	8429	0,85	13	109,58	93,14
14	Компрессорная	3931	0,8	10	39,31	31,45
15	Транспортный	6534	0,8	10	65,34	52,27
16	Склад	3659	0,8	10	36,59	29,27
17	Деревообрабатывающий	2897	0,9	14	40,56	36,5
18	Гальванический	3746	0,9	11	41,21	37,09
19	Модельным	2646	0,9	12	31,75	28,58
	Итого	-	-	-	918,69	869,52

1.3 Построение картограммы и определение центра электрических нагрузок

Целью данного пункта является определение месторасположения ГПП и КТП с помощью картограммы нагрузок.

Картограмма нагрузок - это окружность, радиус которой пропорционален расчетной мощности каждого цеха, а центр окружности совпадает с центром цехов. Осветительная нагрузка представляют в виде сектора, угол которого пропорционален осветительной нагрузке.

Исходными данными для построения картограммы нагрузок являются:

- активная силовая расчетная нагрузка:

- расчетная осветительная нагрузка

- координаты центров площади цехов Х_i= 54 м, Y_i= 178 м

Данные приведены для сварочного цеха, на примере которого проведём расчёт. Для остальных цехов расчёт аналогичен, результаты сведены в таблицу 1.3.

Определяем распределение нагрузок сварочного цеха по формуле:

(1.9)

Масштаб нагрузки принимаем: m = 1 кВт/мм².

Определяем радиус окружности административного корпуса.

(1.10)

Определим угол осветительной нагрузки б по формуле:

 (1.11)

Вычислим моменты нагрузки:

(1.12)

(1.13)

Для остальных цехов расчеты производим аналогично, результаты сведем в таблицу 3.Эти моменты суммируются отдельно по нагрузкам до и выше 1000 В. [2]

Координаты ЦЭН находим по итоговой строке:

(1.14)

(1.15)

Таблица1.3. Определение условного центра электрических нагрузок.

Исходные данные	Расчетные величины
№№	Наименование	РР, кВт	РРО, кВт	Хi, м	Уi, м	r, мм	?, град	Ррi? Хi	Ррi•Уi кВт?м
цехов								кВт?м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	Нагрузка до 1000 В
1	Сварочный	765	45,99	54	178	15,6	20,42	41310	136170
2	Заготовительный	900	45,99	132	178	16,93	17,5	118800	160200
3	Штамповочный	220	45,99	191	300	8,37	62,24	42020	66000
4	Механический	840	45,86	69	304	16,35	18,64	57960	255360
5	Сборочный	1305	31,28	399	195	20,38	8,43	520695	254475
6	Испытательный	700	61,74	264	132	14,93	29,18	184800	92400
7	Малярный	125	49,98	264	195	6,31	102,83	33000	24375
8	Инструментальный	180	40,43	224	505	7,57	66,03	40320	90900
9	Заводуправление	266,5	43,2	406	17	9,21	50,22	108199	4530,5
10	Термический	540	55,39	502	99	13,11	33,49	271080	53460
11	Насосная	390	31,36	264	248	11,14	26,79	102960	96720
12	Электроремонтный	143,5	64,01	396	132	6,76	111,05	56826	18942
13	Ремонтно-механический	110	93,14	96	53	5,92	165,06	10560	5830
14	Компрессорная 0,4 кВ	16,25	31,45	271	300	2,27	237,36	4403,75	4875
15	Транспортный	19,25	29,27	264	53	2,48	217,17	5082	1020,25
16	Склад	10,5	52,27	482	300	1,83	299,78	5061	3150
17	Деревообрабатывающий	54	36,5	89	241	4,15	145,19	4806	13014
18	Гальванический	175	37,09	92,4	119	7,46	62,96	16170	20825
19	Модельный	132	28,58	40	66	6,48	64,07	5280	8712
	Итого:	6760	869,52	241,03	193,93	-	-	1629333	1310959
	Нагрузка выше 1000 В
1	Компрессорная 10 кВ	3000	31,45	271	300	30,9019362	3,73484636	813000	900000
	Итого:	3000	31,45	271	300			813000	900000
	Всего:	9760	900,97	250,239011	226,532659			2442333	2210959

2. Система внутреннего электроснабжения

2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов КТП

Целью данного расчета является выбор КТП 10/0,4 кВ для питания низковольтных потребителей на территории предприятия с расчетом их числа и мощности и выбор средств компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ.

Расчет ведем для одного цеха, например, для сварочного цеха, по остальным цехам расчет производится аналогично.

Исходные данные для расчета:

- завод работает в 2 смены;

- эквивалентная температура среды внутри цеха равна 20° С (приложение Н 14209-97)

- для сварочного цеха: F_ц = 3931 м², S_р = 1301,12 кВА;

- коэффициент аварийной перегрузки: К_ав=1,3.

коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме работы.

коэффициент загрузки траснформатора в режиме аварийной перегрузки.

Рассчитаем КТП 1. От КТП 1 будут питаться цеха №1 и №2. Сама КТП1 будет установлена в цеху №1.

Расчетная мощность потребителей КТП1:

(2.1)

Расчетная мощность трансформаторов КТП1:

 (2.2)

Выберем трансформатор ТМН-1600/10/0,4

Его паспортные данные: S_НОМ=1600 кВА, u_К=6%, P_X=2,8 кВт, P_К=12,5 кВт.

Проведя аналогичный расчёт для всех остальных КТП выберем трансформаторы ТМН-1600/10/0,4

Их паспортные данные: S_НОМ=1000 кВА, u_К=6%, P_X=2,1 кВт, P_К=9,6 кВт.

Цеха №5,7,11,12,16 будут запитаны от двух КТП №5 и №6.

Результаты расчёта сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.Расчёт числа трансформаторов.

Наиме-нование	РР, кВт	QР, кВАр	SР, кВАр	FЦ, м2	SУД, кВА/м2	SН, кВА	вН	NТминР	NТминФ
2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Сварочный	810,99	1017,4	1301,12	3931	0,33	1600	0,65	0,81	2
Заготовительный	945,99	792	1233,76	3931	0,31	1600	0,65	0,77	2
Штамповочный	265,99	264	374,76	3931	0,1	1000	0,65	0,37	2
Механический	885,86	856,8	1232,42	3920	0,31	1000	0,65	1,23	2
Сборочный	1336,28	1735,65	2190,46	2483	0,88	2000	0,65	1,09	2
Испытательный	761,74	525	925,13	4900	0,19	1000	0,65	0,93	2
Малярный	174,98	127,5	216,5	4900	0,04	2000	0,65	0,11	2
Инструментальный	220,43	183,6	286,88	2973	0,1	1000	0,65	0,29	2
Заводуправление	309,7	199,88	368,6	2842	0,13	1000	0,65	0,37	2
Термический	595,39	475,2	761,78	5924	0,13	1000	0,65	0,76	2
Насосная	421,36	78	428,52	3920	0,11	2000	0,65	0,21	2
Электроремонтный	207,51	126,28	242,91	5793	0,04	2000	0,65	0,12	2
Ремонтно-механический	203,14	123,2	237,58	8429	0,03	1000	0,65	0,24	2
Компрессорная 0,4 кВ	47,7	14,3	49,8	3931	0,01	1000	0,65	0,0498	2
Компрессорная 10 кВ	3031,45	1860	3556,58	3931	0,9	-	-	-	-
Транспортный	71,52	25,6	75,96	6534	0,01	1000	0,65	0,08	2
Склад	39,77	7,88	40,54	3659	0,01	2000	0,65	0,02	2
Деревообрабатывающий	90,5	55,08	105,94	2897	0,04	1000	0,65	0,11	2
Гальванический	212,09	108,5	238,23	3746	0,06	1000	0,65	0,24	2
Модельный	160,58	134,64	209,56	2646	0,08	1000	0,65	0,21	2
Итого	10792,97	8710,6	14077,03	85221	-	-	-		-

2.2 Расчёт числа и мощности батарей низковольтных конденсаторов

Цель данного расчёта - определить количество и мощность конденсаторных батарей, используемых для компенсации реактивной мощности.

Исходные данные:

- суммарная активная мощность КТП.

- суммарная реактивная мощность КТП.

- мощность трансформаторов на КТП

Определяем максимальную реактивную мощность, которую можно пропустить через КТП:

 (2.3)

Найдем мощность компенсирующих устройств на стороне 0,4 кВ:

КТП1:

(2.4)

Для компенсации принимаем батареи низковольтных конденсаторов типа: УКМ 58-0,4-350-25

Таблица 2.2. Результаты расчёта БНК предприятия.

№ КТП			Применяемая БНК
КТП №1	1465,6	343,9	УКМ 58-0,4-350-25
КТП №2	617	573,2	УКМ 58-0,4-600-50
КТП №3	625	368,1	УКМ 58-0,4-375-50
КТП №4	697,3	85	УКМ 58-0,4-100-50
КТП №5,6	1851,4	223,9	УКМ 58-0,4-225-50

Суммарная мощность компенсирующих устройств на стороне 0,4 кВ определяется по формуле:

(2.5)

где мощности компенсирующих устройств на стороне 0,4 кВ.

2.3 Выбор и проверка сечений кабельных линий

Для электроснабжения КТП и СД компрессоров будем использовать смешанную схему прокладки кабелей, подключая потребителей как радиально так и магистрально. Расчет КЛ производится по экономической плотности тока. По территории предприятия для КЛ применяем прокладку в кабельных каналах из железобетона.

Рассчитаем ток нормального режима в кабельных линиях, питающих КТП и СД.

Для КЛ 1( ГПП-КТП 1):

I_Р.нр1 =в_ФКТП1•(S_НКТП1+ S_НКТП2)/(v3•U_Н)=0,714•(1600+1000)/(v3•10)=107А

(2.6)

Для КЛ 7 - 10 (ГПП-СД):

(2.7)

Расчетный ток аварийного режима в кабельных линиях:

Для КЛ 1:

(2.8)

Определяем экономическое сечение кабельных линий. Предприятие работает в две смены, поэтому число часов использования максимумов нагрузки Тм = 4000 ч/год.

Применим кабель, с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвП-10.

Так как жилы кабеля алюминиевые, экономическая плотность тока для него будет равна Jэк=1,7.

Рассчитаем экономическое сечение кабельных линий.

Для КЛ 1:

(2.9)

Ближайшее фактическое сечение кабеля АПвП-10 - 70 .

Длительно-допустимый ток в нормальном режиме:

Для КЛ 1:

(2.10)

где Кп- поправочный коэффициент на прокладку кабеля

Т.к. для КЛ1 число кабелей в канале равняется двум, Кп=2.

Iд.д- длительно допустимый ток кабеля.

Длительно-допустимый ток в аварийном режиме:

Для КЛ 1:

(2.11)

Дальнейшие расчёты сечения кабельных линий ведутся по вышеуказанному алгоритму. Их результаты сведены в таблицу 2.3. [4]

Таблица 2.3. Результаты расчёта сечения кабельных линий.

№ КЛ	Участок сети	Iр.нр,А	Iр.ар,А	Jэк,	Fэк,	Fф,	Кп	Iдлд.нр,А	Iдлд.ар,А
1	ГПП-КТП№1	107	150	1,7	63	70	0,85	144,5	202
2	КТП№1-КТП№2	41	57	1,7	24	50	0,85	144,5	202
3	ГПП-КТП№3	41	58	1,7	24,25	50	0,85	144,5	202
4	ГПП-КТП№4	123	172	1,7	72	95	0,85	144,5	202
5	КТП№4-КТП№5	82	115	1,7	48	50	0,85	144,5	202
6	КТП№5-КТП№6	41	58	1,7	24	50	0,85	144,5	202
7-10	ГПП-СД	64,2	89,88	1,7	37,8	50	0,75	127,5	178,5

3.Система внешнего электроснабжения.

3.1 Выбор мощности трансформаторов ГПП.

Экономическое значение реактивной мощности передаваемое из энергосистемы в сеть предприятия:

(3.1)

где тангенс ц экономический, для 110 кВ равный 0,5

Суммарная полная расчетная нагрузка завода равна:

(3.2)

Единичная мощность трансформаторов:

(3.3)

Из стандартного ряда значений выбираем мощность трансформатора:

Sт = 6300кВА

Определяем коэффициент перегрузки трансформатора:

(3.4)

Рассчитанное значение сравниваем с допустимым коэффициентом перегрузки:

Для заданных условий: система охлаждения ON, 8 часов перегрузки в сутки, эквивалентная температура (г. Курск):

;

;

Все условия выполняются, трансформатор выбран верно, в случае аварии для увеличения надежности, можно отключить IIIкатегорию потребителей. [4]

Выбираем трансформатор типа ТМН-6300/110/10

Таблица 3.1. Характеристики силового трансформатора

ТМН-6300/110/10

Тип трансформатора, обозначение нормативного документа	Номи- нальная мощность, кВА	Номи- нальное напряжение обмоток, кВ	Схема и группа соеди- нения обмоток	Потери, кВт	Напря- жениекоро- ткого замы- кания, %	Ток холос- того хода, %	Габа- ритные размеры, мм длина х ширина х высота
		ВН	НН		холо- стогохода	корот- кого замы-кания
ТМН-6300/110/10-У1,УХЛ1	6300	115	10,5	YH/D-11	13	49	10,5	0,9	6090x 4160x5175

3.2 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов КЗ выполняется в объеме, необходимом для проверки выбранной аппаратуры и токоведущих частей на стойкость к действию токов короткого замыкания.

Расчёт токов КЗ производим в относительных единицах для двух точек:

К-1 - короткое замыкание на вводах ВН силового трансформатора ГПП;

К-2 - короткое замыкание на шинах 10 кВ ГПП;

Исходные данные:

- базисная мощность:

- мощность КЗ на шинах 110 кВ подстанции энергосистемы:

- номинальная мощность трансформатора ГПП:

- напряжение К.З. трансформатора ГПП:

- длина ВЛ:

- удельное сопротивление ВЛ:

Расчет токов КЗпроводится с учетом подпитки точки КЗ от высоковольтных синхронных и асинхронных двигателей, подключенныхк шинам в непосредственной близости к месту КЗ (токи от двигателей, удаленных от точки КЗ на одну и более ступеней трансформации, не учитываются).

Рисунок 1. Схема замещения.

Определяем сопротивления схемы замещения по следующим формулам:

Сопротивление системы:

(3.5)

Сопротивление линии:

(3.6)

Сопротивление трансформатора:

(3.7)

Сопротивление СД:

(3.8)

Ток короткого замыкания в точке К1

Так как все двигатели находятся за трансформатором мы их не учитываем. Схема будет выглядеть следующим образом:



Рисунок 2. Схема замещения для точки К1.

Рассчитаем параметры элементов схемы:

(3.9)

;

Базовый ток:

(3.10)

Ток КЗ:

(3.11)

Определяем ток короткого замыкания в точке К2.

Учитываем двигатели 10 кВ, установленные в компрессорной.

Рисунок 3. Схема замещения для К2.

Рассчитаем параметры элементов схемы:

Эквивалентное сопротивление:

(3.12)

Базовый ток:

(3.13)

Ток Iк1:

(3.14)

Ток Iк2:

(3.15)

Ток КЗ:

(3.16)

Начальное значение апериодической составляющей тока КЗ:

Для точки К1:

(3.17)

Для точки К2:

(3.18)

Определяем значение ударного тока КЗ по формулам:

Для точки К1:

(3.19)

где К_у = 1,8- ударный коэффициент, при среднем значении постоянной времени затуханияТ_а = 0,045.

Для точки К2:

(3.20)

Полное время отключения цепи при КЗ.

(3.21)

(3.22) [5]

3.3 Выбор выключателей на стороне ВН

В качестве вводного выключателя ВН предварительно выбираем выключатель ВБП-110III-31,5/2000 УХЛ1.

Полное время отключения цепи при КЗ:

t_откл= t_з + t_o=0,1+0,05 =0,15 с

где t_з - время действия релейной защиты, с; - время отключения выключателя

Определим время отключения тока КЗ:

(3.23)

где - собственное время отключения выключателя, ВБП 110-31,5/2000УХЛ1на стороне ВН, с

Определим постоянную времени затухания апериодической составляющей , с (выбираем по таблицам [5]):T_аВН=0,045; соответствующий ей ударный коэффициент КуВН=1,6

Определим значение апериодической составляющей в момент времени:

(3.24)

Определим ударный ток

(3.25)

Определим импульс квадратичного тока КЗ:

(3.26)

3.4 Выбор выключателей на стороне HН

В качестве вводного выключателя НН предварительно выбираем выключатель BB/TEL -10-12,5/1000 У2.

Определим полное время отключения цепи при КЗ:

(3.27)

Определим время отключения тока КЗ

(3.28)

где -собственное время отключения выключателя BB/TEL-10-20/1000У1 на стороне НН, с;

Определим постоянную времени затухания апериодической составляющейTа, с (выбираем по таблицам[5]): TаНН=0,06 с; соответствующий ей ударный коэффициент КуНН=1,85.

Определим значение апериодической составляющей в момент времени :

(3.29)

Определим ударный ток :

(3.30)

Определим импульс квадратичного тока КЗ.



(3.31)

3.5 Определение необходимости ограничения токов короткого замыкания

Необходимость ограничения тока КЗ на шинах НН определяется на основании проверки двух условий:

1. Возможностью отключения токов КЗ выключателем BB/TEL-10-12,5/1000 У2, установленного в ячейках КРУ СЭЩ-63:

где I_от - номинальный ток отключения выключателя НН, кА; I_{поННмах -}максимальный ток КЗ

Условие выполняется.

2. Определим термическую стойкостью головных участков кабельной сети, т.е. кабелей, отходящих от РУ НН.

Для кабеля из сшитого полиэтилена АПвП-10 1х50 проведём проверку, исходя из условия

;

где Iтер - ток термической стойкости кабеля

АПвП-10 1х50.[8]

Условие термической стойкости головных участков кабельной сети выполняется.

Так как оба вышеперечисленных условия выполняется, то в дополнительных мерах ограничения токов КЗ мы не нуждаемся.

3.2 Разработка принципиальной схемы ГПП

В качестве главной схемы ГПП выбираемсдвоенный блок линия-трансформатор с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий(схема 4-Н).[2] Питание осуществляется от двухцепной ВЛ.

Применяем блочную комплектную трансформаторную подстанцию (КТПБ).

Рис. 4. Структурная схема ПС



Рис 5. Схема РУ ВН

Применим ОРУ 110 кВ. Оно включает в себя вакуумные выключатели ВБП 110-31,5/2000УХЛ1, разъединители РН-СЭЩ-110/1250 УХЛ1, предназначенные для вывода оборудования в ремонт, трансформаторы тока ТОЛ-10-1, предназначенные для преобразования тока до значения, удобного для измерения. От атмосферных и коммутационных перенапряжений оборудование защищается с помощью ограничителей перенапряжения типа ОПНп-110. Согласно ПУЭ, режим работы нейтрали эффективно-заземлённый. Для обеспечения этого будем использовать заземляющий однофазный нож ЗОН-110 и ограничитель перенапряжения ОПНН-110/56. Планируемое цифровое станционное оборудование предусматривается разместить в помещении связи, оборудованной системой климат контроля, в здании ОПУ.

3.3 Разработка схемы низшего напряжения

РУ НН состоит из 2 секций шин АД31Т 1800 А, соответствующих количеству обмоток НН трансформаторов без расщепленных обмоток, также количество секций РУ НН зависит от количества кабельных линий (КЛ) НН, равномерно распределяем их по секциям РУ НН.

Согласно компоновке ячеек КРУН К-59, возможно присоединение до 2КЛ в одну ячейку.

Рассчитаем ток резервных присоединений:

(3.32)

допустимая токовая нагрузка кабеля АПвП-10 1х50 составляет 170 А. Для обеспечения резерва будет использоваться три присоединения в двух ячейках с двумя кабелями в одной и одним в другой.

Имеем 8 КЛ, т.е. на 1 и 2 СШ присоединяем:

Состав 1 СШ:

-5 ячеек КЛ -линий, питающих КТП и СД (по 1 КЛ в ячейке)

-1 ячейка КЛ резервная (1 КЛ в ячейке)

-1 ячейка для ТН типа НАЛИ-10-1-0,5-75 У2

-1 ячейка для вводного выключателя

-1 ячейка для секционного выключателя

Всего 8 ячеек.

Состав 2 СШ:

-5 ячеек КЛ -линий, питающих КТП и СД (по 1 КЛ в ячейке)

-1 ячейка КЛ резервная (2 КЛ в ячейке)

-1 ячейка для ТН типа НАЛИ-10-1-0,5-75 У2

-1 ячейка для вводного выключателя

-1 ячейка для секционной перемычки

Всего 8 ячеек.

Все выключатели установлены в ячейках типа КРУН К-59 выкатного исполнения. Для определения режима работы нейтрали вычислим ток ОЗЗ:

Ток не превышает 20 А, поэтому, согласно ПУЭ[1], будет использоваться изолированный режим нейтрали.

Рис.6. Схема НН

3.4 Выбор вида оперативного тока

Выбор вида оперативного тока зависит от ка...