Электрическая часть районной подстанции 110/35/6 кВ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

по МДК 0101 «Техническое обслуживание электрооборудования электрических станций, подстанций и систем»

Тема проекта «Электрическая часть районной подстанции 110/35/6 кВ»

студента отделения 140407 «Электрические станции, сети и системы»

Шведенко Всеволода Александровича



Содержание

Введение

1. Разработка структурной схемы подстанции

1.1 Расчет мощности нагрузки на шинах подстанции

1.2 Выбор трансформаторов

1.3 Составление структурной схемы подстанции

2. Разработка упрощенной принципиальной электрической схемы подстанции

2.1 Выбор и описание схемы электрических соединений на стороне ВН

2.2 Выбор и описание схемы электрических соединений на стороне СН

2.3 Выбор и описание схемы электрических соединений на стороне НН

3. Выбор трансформаторов собственных нужд (ТСН) и схемы питания собственных нужд (0,4/0,23 кВ)

4. Расчет токов трехфазного К.З. Выбор и проверка тока ограничивающих реакторов (в необходимом случае)

5. Выбор электрических аппаратов, токоведущих частей, изоляторов

5.1 Расчет токов продолжительных режимов работы (, )

5.2 Выбор и проверка электрических аппаратов, токоведущих частей, изоляторов в заданной цепи

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Цель курсового проекта - спроектировать электрическую часть понижающей подстанции 110/35/6 кВ.

В курсовом проекте выполнено: выбор и обоснование главной схемы электрических соединений и схемы электроснабжения потребителей собственных нужд, выбор типа и мощности понижающих трансформаторов, рабочих трансформаторов собственных нужд; расчет токов короткого замыкания; выбор коммутационных аппаратов, токопроводов, токоведущих частей и шин распределительных устройств, измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Понижающие подстанции предназначены для распределения энергии по сети НН и создания пунктов соединения сети ВН (коммутационных пунктов). Определяющей для выбора места размещения подстанции является схема сети СН, для питания которой предназначена рассматриваемая подстанция. Оптимальная мощность и радиус действия подстанции определяются плотностью нагрузок в районе её размещения и схемой сети НН.

Классификация подстанций по их месту и способу присоединения к сети нормативными документами не установлена. Исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанций их можно подразделить на: тупиковые, ответвительные, проходные и узловые.

По назначению подстанции делятся на потребительские, предназначенные для электроснабжения потребителей электроэнергии, и системные, осуществляющие связь между отдельными частями ЭЭС.



1.Разработка структурной схемы подстанции

1.1 Расчет мощности нагрузки на шинах подстанции

электрическая часть районная подстанция

Учитывая, что cosц нагрузок потребителей на шинах всех напряжений подстанций очень близки по величине.

Полная мощность нагрузок на шинах всех напряжений:

где nw - количество линий,

k_одн - коэффициент одновременности,

P_max - максимальная мощность одной лини

Максимальная мощность на шинах 35 кВ.

Максимальная мощность на шинах 6 кВ.

Полная мощность нагрузок подстанции:



1.2 Выбор трансформаторов

Наиболее часто на подстанциях устанавливается два трансформатора или автотрансформатора. В этом случае при правильном выборе мощности трансформатора обеспечивается надёжное электроснабжение потребителей, даже при аварийном отключении одного из них.

Предлагаем выбрать 2 трансформатора 110/35/6 кВ, т.к. имеются потребители I и II категории.

Определяем номинальную мощность трансформаторов TV3,TV4.

Выбираем трансформатор типа ТДТН-16/110/35/6,

Техническая характеристика трансформатора ТДТН-16/110/35/6

-Номинальная мощность, МВ•А 16

-Высшее напряжение, кВ 110

-Среднее напряжение, кВ 35

-Низшее напряжение, кВ 6

-Потери холостого хода, кВт 21

-Потери короткого замыкания ВН-НН, кВт 100

-Напряжение короткого замыкания ВН-СН,% 10.5

-Напряжение короткого замыкания ВН-НН,% 17.5

-Напряжение короткого замыкания СН-НН,% 6.5

-Ток холостого хода,% 0.8

Проверяем загрузку трансформатора в нормальном режиме



В аварийном

1.3 Составление структурной схемы подстанции

При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии (мощности) на которой показываются основные функциональные части электроустановки (распределительное устройство, трансформатор, генератор) и связи между ними.

Структурные схемы служат для дальнейшей разработки более подробных и полных принципиальных схем, а так же для общего ознакомления с работой электроустановки.

На чертежах этих схем функциональные части изображаются в виде прямоугольников или условных графических изображений. Никакой аппаратуры (выключателей разъединителей, трансформаторов тока и т.д.) на схеме не показывают.



2. Разработка упрощенной принципиальной электрической схемы подстанции

Распределительные устройства всех напряжений, осуществляющие прием и распределение электрической энергии выполняются со сборными шинами. Распределительное устройство ВН трансформаторных подстанций, предназначенные только для приема электрической энергии выполняются без сборных шин.

Распределительное устройство со сборными шинами состоит из сборных шин, к которым через ответвительные шины подключаются различные присоединения:

- питающая линия(ввод);

- отходящие линии;

- секционирование;

- трансформатор напряжения;

- трансформаторы собственных нужд;

- заземляющие разветвители сборных шин и др.

Сборными шинами называются короткие участки шин жесткой или гибкой конструкции , обладающие малым электрическим сопротивлением, предназначенные для подключения присоединений.

По своему назначению сборные шины делятся на рабочие, резервные, обходные. Рабочая система шин в нормальном режиме находится под напряжением и осуществляет питание всех подключенных к ней присоединений. Резервная система шин служит для питания присоединений подстанции в случае ремонта или ревизии рабочей системы шин. В нормальном режиме резервная система не под напряжением. Обходная система шин применяется при повышенных требованиях электроснабжения и позволяет осуществлять контроль и ремонт любого коммутационного аппарата без отключения потребителей. В нормальном режиме обходная система шин не под напряжением.

На всех присоединениях на участках, от сборных шин до выключателей, предохранителей, трансформаторов напряжения и т.п., а так же на участках, где возможна подача напряжения от других источников, обязательно

устанавливаются разъединители, обеспечивающие видимый разрыв цепи. Указанное требования не распространяется на шкафы КРУ и КРУН с выкатными тележками, высокочастотные загрязнители и конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, устанавливаемые на отходящих линиях (ограничители перенапряжений) устанавливаемые на вводах трансформатора и отходящих линиях.

Питающие и отходящие линии переключаются к сборным шинам через разъединитель и выключатель. На каждую линию необходимо: один выключатель или один-два шинных разъединителя (в зависимости от применяемой системы сборных шин) и один линейный разъединитель. Выключатель служит для включения и отключения линии в нормальных и аварийных режимах. Шинный разъединитель предназначен для создания видимого отключения сети и создания безопасных условий для проведения контроля и ремонта выключателя, а так же при двух системах шин , для переключения присоединений с одной стороны шин на другую без перерыва в работе. Линейный разъединитель предусматривается в присоединениях где при отключенном выключателе линия может оказаться под напряжением и необходимо видимое отключение линии для безопасного ремонта выключателя.

При использовании КРУ выкатного исполнения, выключатели, трансформатор напряжения, и другое оборудование устанавливаются на выкатных тележках. В этом случае на схеме указываются штепсельные разъемы. В РУ обязательно предусматриваются стационарные заземляющие ножи, обеспечивающие заземление аппаратов и ошиновки без применения переносных заземлителей.

На присоединениях питающих и отходящих линий, кроме коммутационных аппаратов, устанавливаются трансформаторы тока. На воздушных линиях 35кВ и выше - высокочастотные заградители и конденсаторы связи.

Трансформаторы напряжения устанавливаются на каждую систему шин, а если система шин делится на части(секции), то на каждую секцию шин. Трансформаторы напряжения подключаются к сборным шинам через разъединители и предохранители. В РУ 6…35 кВ и через разъединители в РУ 110 кВ и выше.

Трансформаторы собственных нужд подключаются через предохранители до выключателей ввода, если ТСН используется для питания оперативных цепей постоянного тока, и на сборные шины, если ТСН не используется для питания оперативных цепей.

Применяются следующие схемы РУ:

- с одной не секционированной системой шин;

- с одной секционированной системой шин;

- с двумя одиночными секционированными системами шин;

- с четырьмя одиночными секционированными системами шин;

- с одной секционированной и обходной системами шин;

- с двумя системами шин;

- с двумя секционированными системами шин;

- с двумя системами шин и обходной;

- с двумя секционированными системами шин и обходной.

Выбор схем электрических соединений для того или иного РУ, электрической станции или подстанции зависит:

- от типа электростанции или подстанции;

- от величины номинального напряжения РУ;

- от общего количества присоединений к сборным шинам;

- от мощности трансформаторов;

- от наличия резерва по сети.

Схема электрических соединений должна обеспечить надежность и бесперебойность электроснабжения потребителей, удобства оперативного обслуживания, оперативную гибкость, экономичность.

Требования по выбору схем электрических соединений РУ подстанций и рекомендации по их применению изложены в «Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35…750 кВ. Типовые решения»

2.1 Выбор и описание схемы электрического соединения на стороне ВН

Руководствуясь структурной схемой проектируемой подстанции, и рекомендациями по применению схем электрических соединений электроустройств РУ, предлагаем использовать схему №110-9 «Одна рабочая секционированная выключателем система шин»



2.2 Выбор и описание схемы электрического соединения на стороне СН

Руководствуясь структурной схемой проектируемой подстанции, и рекомендациями по применению схем электрических соединений электроустройств РУ, предлагаем использовать схему №35-9 «Одна рабочая секционированная выключателем система шин»

2.3 Выбор и описание схемы электрического соединения на стороне НН

Руководствуясь структурной схемы проектируемой подстанции и рекомендациями по применению схем электрических соединений распределительных устройств подстанций предлагаем использовать схему №6-1 " одна секционированная выключателем система шин ".



3. Выбор трансформаторов собственных нужд и схемы питания собственных нужд

На всех подстанциях необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов собственных нужд. Состав потребителей собственных нужд подстанций зависит от типа подстанции, мощности трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов, типа электрооборудования.

Наиболее ответственными потребителями собственных нужд подстанции являются оперативные цепи, система связи, телемеханизм, система охлаждения трансформатора, аварийное освещение, система пожаротушения, электроприёмники компрессорной. Предельная мощность каждого трансформатора собственных нужд для подстанций 110...220 кВ должна быть не более 630 кВА.

Расчетная мощность трансформатора

где К_с -коэффициент спроса, учитывающий коэффициент одновременности и

загрузки

Р_уст-активная мощность собственных нужд подстанции для узловых 200…500кВа

Q_уст-реактивная мощность собственных нужд подстанции

К_с=0.8

Расчетная мощность трансформатора собственных нужд, если их используется 2:

S_т?

где К_пг-коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора

Принимаем 2 трансформатора собственных нужд

Техническая характеристика трансформатора ТМ-160/6.

-Номинальная мощность, МВ•А 160

-Высшее напряжение, кВ 6

-Низшее напряжение, кВ 0.4

-Потери холостого хода, кВт 0.1

-Потери короткого замыкания ВН-НН , кВт 2.63

-Напряжение короткого замыкания ВН-НН,% 4.5

-Ток холостого хода,% 2.4

Выбор схемы питания собственных нужд подстанции

На подстанциях с постоянным оперативным током, присоединяются к шинам 6…10 кВ. Шины 0,4 кВ секционируются.



Принимаем следующую схему питания собственных нужд подстанции:



4. Расчет токов трехфазного короткого замыкания (составление расчетной и схемы замещения)

Расчёты токов КЗ необходимы:

-для сопоставления, оценки и выбора главных схем электрических станций, сетей и подстанций;

-выборка и проверки электрических аппаратов и проводников;

-проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики;

-определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи;

-проектирования заземляющих устройств;

-анализа аварий в электроустановках и электрических системах;

-оценки допустимости и разработки методики проведения различных испытаний в электрических системах;

-анализа устойчивости работы энергосистем.

При расчёте токов КЗ принимают ряд допущений, допускается не учитывать:

-ток намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов;

-насыщение магнитных систем электрических машин;

-поперечную ёмкость воздушных линий эл. передач;

-при расчёте периодической составляющей токов КЗ - активное сопротивление элементов, в частности воздушных и кабельных линий.

Расчёт токов трёхфазного КЗ выполняется в следующем порядке:

1. Составляется расчётная схема рассматриваемой электроустановки, намечаются расчётные точки КЗ.

2. На основании расчётной схемы составляется эквивалентная схема замещения, все сопротивления на ней нумеруются.

3. Определяются величины сопротивлений всех элементов схемы замещения в относительных или именованных единицах и указываются на схеме замещения; обозначаются расчётные точки КЗ.

4. Путём постепенного преобразования относительно расчётной точки КЗ приводят схему замещения к наиболее простому виду, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующая определёнными значениями эквивалентной ЭДС Е_экв и ударного коэффициента k_уд, были связаны с точкой КЗ одним результирующим сопротивлением.

5. Определяют по закону Ома начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ I_n0, а затем ударный ток i_уд, периодическую и апериодическую составляющие тока КЗ для заданного момента времени t (I_пt, i_at)

Расчетная схема для расчетов токов КЗ

Под расчётной схемой электрической установки понимают упрощённую однолинейную схему установки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток КЗ.

Технические характеристики

Система- S_ном=3750 МВ•А

Х_{*ном с}=2.1

Линии- L_w1=195 км, L_w2=125 км, L_w3=90 км, L_w4=60 км, L_w5=25 км, L_w6=35 км,

Х_уд=0.4 Ом/км

Автотрансформаторы- Т1,Т2 АТДЦТН-160

U_к ВН-СН=10.5 % S_Н.т=160 МВ•А

U_к ВН-НН=38 %

U_к СН-НН=25 %

Силовые трансформаторы- Т3,Т4 ТДТН-16/110/35/6,

U_к ВН-СН=10.5 % S_Н.т=16 МВ•А

U_к ВН-НН=17.5 %

U_к СН-НН=6.5 %

Эквивалентная схема замещения

В соответствии с расчётной схемой электрической установки составляется эквивалентная электрическая схема замещения прямой последовательности.

Схемой замещения называют электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчётной схеме, но в которой все магнитные связи заменены электрическими.

Определяем сопротивление элементов схемы замещения.

Энергосистема:

Ом (в именованных ед.)

О.Е (в относительных ед.)

где -сопротивление системы в относительных ед.;

- базовое напряжение, кВ

- мощность системы, МВ•А

-базовая мощность, В•А

Линии:

2) Ом

О.Е.

3) Ом

О.Е.

4) Ом

О.Е.

5)

О.Е.

6)

О.Е.

7)

О.Е.

Где -индуктивное сопротивление линии

- среднее напряжение

- длина линии

Автотрансформаторы Т1,Т2

8) Ом

О.Е.

9)

О.Е.

10) Ом

О.Е.

Где -относительное сопротивление трансформатора

-номинальная мощность трансформатора

Трансформаторы Т3,Т4

11)Ом

О.Е.

12) Ом

О.Е.

13)Ом

О.Е.

Преобразуем эквивалентную схему до простейшего вида

14) = +3.1 =9.5 Ом

= 0.4 + 0.2 = 0.6 О.Е.

15)

16) = =+ = +0 =7.8 Ом

= =+=0.6 + 0 = 0.6 О.Е.

17) = ==3.9 Ом

= = =0.3 О.Е.

18)

19)

Эквивалентное сопротивление относительно точки К - 1

Ом

О.Е.

Эквивалентное сопротивление относительно точки К - 2

Ом

О.Е.

Эквивалентное сопротивление относительно точки К - 3

Ом

О.Е.

Определяем токи КЗ в точке К-1

Начальное значение апереодической составляющей тока кз.

кА

Где: начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;

- базовый ток

- сверхпроводная ЭДС

- результирующее сопротивление

Рассчитываем ударный ток в точке К-1:

кА

ударный ток КЗ в цепи выключателя;

- ударный кэффициент

Определяем токи КЗ в точке К-2:

кА

Рассчитываем ударный ток в точке К-2:

кА

Определяем токи КЗ в точке К-3:

кА

Рассчитываем ударный ток в точке К-3:

кА



Определяем периодическую составляющую тока КЗ для любого момента времени:

На стороне 110 кВ

кА

кА

На стороне 35 кВ

кА

кА

На стороне 6 кВ

кА

кА

Если полученное отношение , то принемаем?>1>



5. Выбор электрических аппаратов, токоведущих частей, изоляторов

Нормальный режим -- это такой режим работы электротехнического устройства, при котором значения его параметров не выходят за пределы, допустимые при заданных условиях эксплуатации. В нормальном режиме функционируют все элементы данной электроустановки, без вынужденных отключений и без перегрузок. Ток нагрузки в этом режиме может меняться в зависимости от графика нагрузки. Для выбора аппаратов и токоведущих частей следует принимать наибольший ток нормального режима /норм.

Ремонтный режим -- это режим плановых профилактических и капитальных ремонтов. В ремонтном режиме часть эле­ ментов электроустановки отключена, поэтому на оставшиеся в работе элементы ложится повышенная нагрузка. При выборе аппа­ратов и токоведущих частей необходимо учитывать это повышение нагрузки.

Послеаварийный режим -- это режим, в котором часть элементов электроустановки вышла из строя или выведена в ремонт вследствие аварийного (непланового) отключения. При этом режиме возможна перегрузка оставшихся в работе элементов электроустановки.

5.1 Расчет токов продолжительных режимов работы для заданных цепей

· на стороне 110кВ:

Наибольший ток нормального режима:

кА



Наибольший ток послеаварийного или ремонтного режима:

кА

· на стороне 35 кВ:

кА

кА

· на стороне 6.5 кВ:

кА

кА

5.2 Выбор и проверка электроаппаратов токоведущих частей, изоляторов в заданной цепи

Выбор высоковольтных выключателей на напряжение 110 кВ

Выключатели в зависимости от применяемых в них дугогасительной и изолирующей сред подразделяются на масляные, воздушные, элегазовые, вакуумные и выключатели с магнитным гашением дуги. В сетях 6…20 кВ применяются малообъемные масляные выключатели, выключатели с магнитным гашением дуги, вакуумные и элегазовые.

В качестве генераторных выключателей мощных блоков и синхронных компенсаторов применяются так же воздушные выключатели. На напряжении 35…220 кВ применяются малообъемные масляные выключатели при предельных токах отключения 25…40 кА, а так же элегазовые и вакуумные выключатели. В сетях 110 и 220 кВ находят применение также воздушные выключатели с током отключения от 50 до 63 кА. В сетях 330 кВ и выше применяются воздушные и элегазовые выключатели. При выборе выключателей, как и прочего оборудования, следует стремиться к однотипности, что упрощает эксплуатацию. К установке принимаем воздушный выключатель типа ВВЭ-110Б-16, и проверяем его по условиям выбора выключателей:

Принимаем для выбора в РУВН элегазовый выключатель ВВЭ-110Б-16.

а) Проверка по напряжению места установки

U_уст?U_ном;

U_уст = 110 кВ;

U_ном = 110 кВ;

б) проверка по длительному току.

I_max?I_ном;

I_max = А;

А < 1600 А;

в) проверка на электродинамическую стойкость

I_п0?i_дин,

кА ? 67 кА

i_уд<i_дин

кА < 67 кА;

г) проверка на отключающую способность:

? по отключению периодической составляющей

I_пф<I_{откл.ном},

Определим периодическую составляющую тока короткого замыкания для заданного момента ф.

I_п0=I_пф=кА

? по отключению апериодической составляющей

i_aф<i_аном,

Расчет апериодической составляющей тока короткого замыкания для заданного момента ф.

ф = 0,01+ t_{с.в.откл.}=0.01+0.06=0.07

где t_{с.в. откл.} - собственное время отключения выключателя, сек

t_{с.в.откл}=0,06 сек.

где в - предельное процентное содержание апериодической составляющей в токе отключения выключателя

кА < кА;

д) проверка на термическую стойкость:

B_к?В_кном;

В_кном= I²_тер · t_откл = 26² · 1.58 = 1068,08 кА²· с

где t_откл - наименьшее время от начала КЗ до момента

расхождения дугогасительных контактов,

t_п.о.в - время полного отключения выключателя, сек.

t_откл= t_р.з.+ t_п.о.в.= 1,5 + 0,08 =1,58 сек;

где t_р.з - время срабатывания релейной защиты, для ступени высокого напряжения принимаем 1,5 сек.

В_к=I_п0²(t_откл +Т_а)=²(1,58+0,06) = 31.75 кА²· с.

31.75 кА²· с < 1068,08 кА²· с.

Окончательно выбираем элегазовый выключатель ВВЭ-110Б-16. Все расчетные данные сведены в табл. 1.1

Таблица 1.1 Выбор выключателей на стороне ВН

Расчетные данные	Табличные данные	Условия выбора
Uуст = 110кВ	Uном = 110 кВ	Uном ? Uуст
Imax = A	I.ном = 1600 А	I.ном ? Imax
iy= кА	iдин = 67 кA	iдин ? iy
iaф = кА	iа ном = кА	iа ном ? iaф
Iп0 = кА	Iном.откл = 16 кА	Iном. откл.? Iп0
Вк = 31.75 кА2·с.	Вк ном =1068,08 кА2·с	Вк ном ? Вк

Вывод: выключатель принимается к установке.

Расчет выключателей РУСН производится аналогично, принимаем выключатели ВВУ-35-20. Все расчетные данные сведены в табл. 1.2



Таблица 1.2 Выбор выключателей на стороне СН

Расчетные данные	Табличные данные	Условия выбора
Uуст = 35 кВ	Uном = 35 кВ	Uном ? Uуст
Imax = A	I.ном = 2000 А	I.ном ? Imax
iy = кА	iдин = 35 кA	iдин ? iy
iaф = 0.02кА	iа ном = 7.24 кА	iа ном ? iaф
Iп0 = кА	Iном.откл= 12.5 кА	Iном. откл.? Iп0(3)
Вк = 2.2 кА2· с.	Вк ном = 1068.08 кА2· с	Вк ном ? Вк

Вывод: выключатель принимается к установке.

Расчет выключателей РУНН производится аналогично, принимаем выключатели ВРС-6-40/2500. Все расчетные данные сведены в табл. 1.3

Таблица 1.3 Выбор выключателей на стороне НН

Расчетные данные	Табличные данные	Условия выбора
Uуст = 6 кВ	Uном = 6 кВ	Uном ? Uуст
Imax = A	I.ном = 2500 А	I.ном ? Imax
iy= кА	iдин = 128 кA	iдин ? iy
iaф = 0.06кА	iа ном = 0.24 кА	iа ном ? iaф
Iп0 = кА	Iном.откл= 40 кА	Iном. откл.? Iп0
Вк = 1.71 кА2· с.	Вк ном =4800 кА2· с.	Вк ном ? Вк

Вывод: выключатель принимается к установке.

Выбор высоковольтных разъединителей на напряжение 110 кВ

Разъединитель - это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток. При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Разъединители могут быть внутренней и наружной установок. Заземляющие ножи могут быть расположены со стороны шарнирного или разъемного контакта или с обеих сторон. Заземляющие ножи имеют механическую блокировку, не разрешающую включать их при включенных главных ножах.

Включение и отключение разъединителей осуществляется электродвигательным приводом (ПДВ), позволяющим произвести эти операции дистанционно. Для управления заземляющими ножами используются ручные рычажные приводы (ПР, ПЧ).

Выбор разъединителей производится: по напряжению установки, по току, по конструкции и роду установки. Их проверяют по электродинамической стойкости.

Принимаем одинаковые разъединители марки РГН-110/1000УХЛ1 .Все расчетные данные сведены в табл. 2.1

Таблица 2.1

Данные заданной цепи 110 кВ	Условия выбора	Данные разъединителя РГН-110/1000УХЛ1
110кВ	Uуст ? Uном	110кВ
А	Imax ? Iном	1000А
кА	Iп.0 ? Iпр.скв	80кА
Вк =31.75 кА2·с	Вк ? Iтер•tтер	Iтер2•tтер = 2976,75 кА•с
iy= кА	iy ?iдин	iдин = 80 кA

Выбор высоковольтных разъединителей на напряжение 35 кВ

Принимаем одинаковые разъединители марки РГ-35/1000УХЛ1 .Все расчетные данные сведены в табл. 2.2

Таблица 2.2

Данные заданной цепи 35 кВ	Условия выбора	Данные разъединителя РГ-35/1000УХЛ1
35 кВ	Uуст ? Uном	35 кВ
А	Imax ? Iном	1000 А
1.1 кА	Iп.0 ? Iпр.скв	40 кА
Вк =2.2 кА2·с	Вк ? Iтер•tтер	Iтер2•tтер = 768 кА•с
iy= кА	iy ?iдин	iдин = 40 кA

Выбор высоковольтных разъединителей на напряжение 6 кВ

Принимаем одинаковые разъединители марки РВР-10/2000.Все расчетные данные сведены в табл. 2.3

Таблица 2.3

Данные заданной цепи 6 кВ	Условия выбора	Данные разъединителя РВР-10/2500
6 кВ	Uуст ? Uном	10 кВ
2050А	Imax ? Iном	2500 А
кА	Iп.0 ? Iпр.скв	180 кА
Вк =1.71 кА2· с	Вк ? Iтер•tтер	Iтер2•tтер = 20164 кА•с Iтер•tтер=712•4=3969 кА•с
iy= кА	iy ?iдин	iдин = 125 кA

Выбор ошиновки на 110 кВ

Токоведущие части в РУ 35 кВ и выше, обычно выполняют сталеалюминевыми проводами АС. Предлагаем использовать неизолированный провод АС 95/16, со следующими характеристиками: наружный диаметр 13,5 мм, токовая нагрузка: вне помещения 330А;внутри помещения 260А.

Проводим проверку провода по следующим условиям:

По условию нагрева длительно допустимым током

I_макс = А ? I_доп. = 330 А.

где I_доп. - допустимый ток провода, А

Условие выполняется.

По условию короностойкости. Для этого провод выбрали из таблицы допустимого

сечения.

Проверка ошиновки, выполненной голыми проводами на РУ, на термическую стойкость не производится

Проверка проводов на схлестывание не производится, так как выбираемый участок ошиновки достаточно удален от источника питания, принимаем, что для фиксации проводов расщепленной фазы устанавливаются дистанционные распорки через каждые 15 м.

Выбор ошиновки на 35 кВ

Выбираем провод ОЖ СЭЩ-35, токовая нагрузка вне помещения 630А; внутри помещения 520А.

Проверяем провод по условию нагрева длительно допустимым током:

I_макс = А? I_доп. = 630 А.

Условие выполняется.

Так как провод большого сечения, и коронообразование в нем невозможно, то по условию короностойкости не проверятся.

Проверка ошиновки, выполненной голыми проводами на РУ, на термическую стойкость не производится

Проверка проводов на схлестывание не производится, так как выбираемый участок ошиновки достаточно удален от источника питания, принимаем, что для фиксации проводов расщепленной фазы устанавливаются дистанционные распорки через каждые 15 м.

Выбор сборных шин на стороне 6 кВ

Выбор шин производим по допустимому току.

Принимаем трехполосную медную шину, прямоугольного сечения 1200 мм² одной полосы, размер шины 120*10 мм, с допустимым током 5200 А.

Поправочный коэффициент на температуру воздуха (30°С) по таблице равен 0.94. тогда

I_доп= 0,94 •5200 = 4888 А.

I_макс = ? I_доп 4888А.

Условие выполняется.

Проверка шин на электродинамическую стойкость:

у_расч? у_доп

где у_расч- расчетное напряжение на изгиб, возникающее в материале шин при протекании

ударного тока трехфазного КЗ;

у_доп. - допустимое напряжение на изгиб материала шин, 70 МПа

по значениям:

(а-b)/(b+h)= (125-6.5)/(6.5+55)=2 и b/h=6.5/55=0.11.

где а - расстояние между осями шин; b- толщина шин; h-ширина шин;

находим k_ф=0.3.(по таблице, учебник Каганов, стр. 197)

Тогда сила, действующая на шины при 3х фазном КЗ,

F⁽³⁾ = 1.76 k_ф • i_уд² • (l/а) •10^-1 = 1.76 • 0.3• ² (1.5/0.25) •10^-1 = 1143 Н

Момент сопротивления при установке шин на ребра

W=b²•h/6= (6.5•10^-3) ²•(55•10^-2)/6 = 5.95*10^-4

Расчетное напряжение

у_расч=F⁽³⁾ •l/(10 •W)= 1143•1.5/(10 •5.95*10^-4)=51.3 МПа

Так как у_расч = 51,3 МПа ? у_доп = 70 МПа , из этого следует что шины механически устойчивы.

Выбор изоляторов на 110 кВ

Принимаем к линии 110 кВ опорный полимерный изолятор ИОСК-20/110-I (параметры смотреть в табл.ниже). Проверяем его:

по номинальному напряжению

U_уст = 110кВ = ? U_ном = 110кВ

Условие выполняется.

Выбор изоляторов на 35 кВ

Принимаем к линии 35 кВ опорный полимерный изолятор ИОСК-12,5/35-I (параметры смотреть в табл.ниже). Проверяем его:

по номинальному напряжению

U_уст = 35 кВ = U_ном = 35 кВ

Условие выполняется.

Выбор изоляторов на 6кВ

Жесткие шины в распределительных устройствах крепятся на опорных

изоляторах. Принимаем керамический опорный изолятор ОСК 4-10-2 который проверяем по условию:

по номинальному напряжению

U_уст = 6 кВ ? U_ном = 10 кВ

Выбор трансформатора тока на 110 кВ

Измерительный трансформатор тока -- трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная -- для подключения средств учёта и измерения.

Выбор трансформатора тока в цепи отходящей линии 110 кВ. Перечень необходимых измерительных приборов выбираем по таблице (уч.3). На линии 110 кВ устанавливаются: 3 амперметра (на каждую фазу), счетчик активной и реактивной энергии.

Принимаем трансформатор тока ТФЗМ-110-У1

Проверка трансформатора проводится по следующим параметрам:

Расчетные данные линии	Условие проверки	Каталожные данные трансформатора ТФМ-110
Uном = 110 кВ	Uном = Uном	Uном =110 кВ
Iмакс = А	Iмакс? I1ном	I1ном = 50-600 А
iуд = 11.2 кА	iуд? iдин	iдин = 10-126 кА
Вк = 31.75 кА2 • с	Вк?(Kт• I1ном)2 • tт	(Kт• I1ном)2 • tт = 262 •3=2028 кА2 • с

Для проверки трансформаторов тока по вторичной нагрузке, пользуясь схемой включения и каталожными данными приборов, определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока.

Для обеспечения выбранного класса точности необходимо, чтобы действительная нагрузка вторичной цепи Z2 не превосходила нормированной для данного класса точности нагрузки Z_2ном, Ом, т.е.

Z₂ ? Z_2ном

Рассмотрим подробнее выбор трансформаторов тока по вторичной нагрузке. Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому

Z₂ ? r₂

Вторичная нагрузка r₂ состоит из сопротивления приборов r_приб, соединительных проводов r_пр и переходного сопротивления контактов r_к:

r₂ = r_приб + r_пр + r_к.

Общее сопротивление приборов наиболее нагруженной фазы:

r_приб. =

Сопротивление контактов (r_к) принимается 0,1 Ом т.к. число приборов больше 3х.

Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в заданном классе точности, необходимо выдержать условие:

r_приб + r_пр + r_к ? Z_2ном.

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5

Принимаем Z₂ = Z_2ном = 30 Ом

Тогда допустимое сопротивление проводов

r_пр =z_2ном? r_приб ? r_конт =30?0,072?0,1=29.8Ом



Зная r_пр, можем определить сечение соединительных проводов:

Длину соединительных проводов (в м.) от трансформаторов тока до приборов (в один конец) для разных присоединений приблизительно можно определить по таблице:

Для подстанций указанные длины снижают на 15…20 %.

Принимаем длину проводов 80 м. и l_расч = l, тогда:

q = ²

По условию прочности сечения соединительных проводов не должно быть меньше 4 мм² для алюминиевых жил и 2,5 мм² для медных жил. Сечение больше 6 мм² обычно не применяется. По условию механической прочности принимаем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 4 мм².

Рассчитывается действительная нагрузка на трансформатор:

Z₂ = r_приб •

Условие проверки Z₂ = 0.04 Ом ? Z_2ном = 30 Ом (в классе точности 0.5) выполнено.

Выбор трансформатора тока на 35 кВ

Выбор трансформатора тока в цепи отходящей линии 35 кВ. Перечень необходимых измерительных приборов выбираем по таблице (уч.3). На линии 35 кВ устанавливаются: амперметр, счетчик активной и реактивной энергии.

Принимаем трансформатор тока ТФЗМ-35-У1.

Проверяем трансформатор по следующим параметрам:

Расчетные данные Линии	Условие проверки	Каталожные данные трансформатора ТФЗМ-35
Uном = 35 кВ	Uном ? Uном	Uном=35 кВ
Iмакс = А	Iмакс ? I1ном	I1ном = 15-600 А
iуд = кА	iуд ?iдин	iдин= 3-127 кА
Вк = 2.2 кА2 • с	Вк? (Kт• I1ном)2 • tт	(Kт• I1ном)2 • tт = 302 •3=2700 кА2 • с

Все условия выполняются.

Для проверки трансформаторов тока по вторичной нагрузке, пользуясь схемой включения и каталожными данными приборов, определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока.

Для обеспечения выбранного класса точности необходимо, чтобы действительная нагрузка вторичной цепи Z2 не превосходила нормированной для данного класса точности нагрузки Z_2ном, Ом, т.е.

Z₂? Z_2ном

Рассмотрим подробнее выбор трансформаторов тока по вторичной нагрузке. Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому

Z₂? r₂

Вторичная нагрузка r₂ состоит из сопротивления приборов r_приб, соединительных проводов r_пр и переходного сопротивления контактов r_к:

r₂ = r_приб + r_пр + r_к

Общее сопротивление приборов наиболее нагруженной фазы:

r_приб. =

Сопротивление контактов (r_к) принимается 0,05 Ом т.к. 3 измерительных прибора

Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в заданном классе точности, необходимо выдержать условие:

r_приб + r_пр + r_к? Z_2ном.

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 0,5

Принимаем

Z₂ = Z_2ном= 30 Ом

Тогда допустимое сопротивление проводов

r_пр=z_2ном? r_приб? r_конт=30?2.2?0,05=28 Ом

Зная r_пр, можем определить сечение соединительных проводов:

Длину соединительных проводов (в м.) от трансформаторов тока до приборов (в один конец) для разных присоединений приблизительно можно определить по таблице:

Для подстанций указанные длины снижают на 15…20 %.

Принимаем длину проводов 60 м. и l_расч = •l, тогда:

q = ²

По условию прочности сечения соединительных проводов не должно быть меньше 4 мм² для алюминиевых жил и 2,5 мм² для медных жил. Сечение больше 6 мм² обычно не применяется. По условию механической прочности принимаем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 4 мм².

Рассчитывается действительная нагрузка на трансформатор:

Z₂ = r_приб •

Условие проверки Z₂ = 0.7 Ом ? Z_2ном = 30 Ом (в классе точности 0.5) выполнено

Выбор трансформатора тока на 6кВ

Для подключения КИП и устройств РЗ, на линии 6 кВ устанавливаются трансформаторы тока.

Принимаем трансформатор тока ТЛП-10-1

Проверяем трансформатор по следующим параметрам:

Расчетные данные Линии	Условие проверки	Каталожные данные трансформатора ТЛП-10-1
Uном = 6кВ	Uном ? Uном	Uном= 10 кВ
Iмакс 2050 А	Iмакс ? I1ном	I1ном = 5000А
iуд = кА	iуд ?iдин	iдин= 100 кА
Вк = 1.71 кА2 • с	Вк? (Kт• I1ном)2 • tт	(Kт• I1ном)2 • tт = 402 •1=1600 кА2 • с

Все условия выполняются.

Для проверки трансформаторов тока по вторичной нагрузке, пользуясь схемой включения и каталожными данными приборов, определяем нагрузку по фазам для наиболее загруженного трансформатора тока.

Для обеспечения выбранного класса точности необходимо, чтобы действительная нагрузка вторичной цепи Z2 не превосходила нормированной для данного класса точности нагрузки Z_2ном, Ом, т.е.

Z₂? Z_2ном

Рассмотрим подробнее выбор трансформаторов тока по вторичной нагрузке. Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому

Z₂? r₂

Вторичная нагрузка r₂ состоит из сопротивления приборов r_приб, соединительных проводов r_пр и переходного сопротивления контактов r_к:

r₂ = r_приб + r_пр + r_к.

Общее сопротивление приборов наиболее нагруженной фазы:

r_приб. =

Сопротивление контактов (r_к) принимается 0,05 Ом т.к. 3 измерительных прибора

Сопротивление соединительных проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в заданном классе точности, необходимо выдержать условие:

r_приб + r_пр + r_к? Z_2ном.

Вторичная номинальная нагрузка трансформатора тока в классе точности 10Р

Принимаем Z₂ = Z_2ном= 15 Ом

Тогда допустимое сопротивление проводов

r_пр=z_2ном? r_приб? r_конт=15?5.5?0,05=9.45 Ом

Зная r_пр, можем определить сечение соединительных проводов:

Длину соединительных проводов (в м.) от трансформаторов тока до приборов (в один конец) для разных присоединений приблизительно можно определить по таблице:

Для подстанций указанные длины снижают на 15…20 %.

Принимаем длину проводов 5 м. и l_расч = •l, тогда:

q = ²

По условию прочности сечения соединительных проводов не должно быть меньше 4 мм² для алюминиевых жил и 2,5 мм² для медных жил. Сечение больше 6 мм² обычно не применяется. По условию механической прочности принимаем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 4 мм².

Рассчитывается действительная нагрузка на трансформатор:

Z₂ = r_приб •

Условие проверки Z₂ = 0.33 Ом ? Z_2ном = 15 Ом (в классе точности 0.5) выполнено.

Выбор трансформатора напряжения на 110 кВ

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/v3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис.; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик. Принимаем трансформатор НДЕ-110-У1, с номинальными параметрами:

Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов выбираются:

Условия выбора	Расчетные данные	Трансформатор напряжения НДЕ-110-У1
Класс точности	0.5	0.5
Uуст ? Uном	110 кВ	110 кВ
S2? ? Sном	18 В•А	200 В•А

где S_2? - номинальная мощность трансформатора напряжения в выбранном классе точности.

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения на стороне ВН:

Наименование прибора	Тип	Мощность одной обмотки, В •А	Число катушек	Число приборов	Потребляемая мощность, Вт
Вольтметр	Э-335	2	1	3	6	0
Итого:	-	-	-	-	18	-

Вторичная нагрузка считается по формуле:

где - потребляемая мощность всех приборов;

Все условия соблюдаются, принимаем к цепи 110 кВ, трансформатор НДЕ-110-У1.

Выбор трансформатора напряжения на 35 кВ

К цепи 35 кВ, принимаем трансформатор 3НОЛ-35Б

Вторичную нагрузку трансформатора сводим в таблицу:

Наименование прибора	Тип	Мощность одной обмотки, В •А	Число катушек	Число приборов	Потребляемая мощность, Вт
Вольтметр	Э-335	2	1	3	6	0
Итого:	-	-	-	-	18	-

Вторичная нагрузка считается по формуле:

S_{2? = =}

Проверяем трансформатор по условиям:

Условия выбора	Расчетные данные	Трансформатор напряжения
Класс точности	0.5	0.5
Uуст ? Uном	35 кВ	35 кВ
S2? ? Sном	18 В•А	150 В•А

Все условия соблюдены, принимаем к цепи 35 кВ, трансформатор 3НОЛ-35Б.

По условию механической прочности принимаем контрольный кабель АКРВГ с жилами сечением 4 мм².

Выбор трансформатора напряжения на 6кВ

К цепи 10кВ, принимаем трансформатор напряжения НТМИ-6 ,с номинальными параметрами:



Вторичную нагрузку трансформатора сводим в таблицу:

Вторичная нагрузка считается по формуле:

S_{2? = =}

Проверяем трансформатор по условиям:

Условия выбора	Расчетные данные	Трансформатор напряжения
Класс точности	1	1
Uуст ? Uном	6кВ	6кВ
S2? ? Sном	70 В•А	75 В•А

Все условия соблюдены, принимаем к цепи 6 кВ, трансформатор НТМИ- 6



Заключение

При проектировании данной узловой подстанции было определено, что при выборе электрической схемы нужно исходить из соображений надежности, экономичности и безопасности. Выбор схемы зависит от категории потребителей электрической энергии. Вследствие этого было установлено два силовых трансформатора. Исходя из этих условий был выбран наиболее рациональный вариант схемы. Также в данном проекте было рассмотрено, как и по каким критериям выбирать электрооборудование. Оборудование выбрано современное, так как в настоящее время на новых энергообъектах устанавливается новое оборудование. Которое по своим характеристикам превосходит устаревшее оборудование. Следовательно, это позволяет увеличить срок службы подстанции и сократить расходы на постройку подстанции. Было установлено, что все оборудование соответствует критериям выбора. В итоге всего расчёта мною было изучено, по каким правилам и нормам выбирать и проектировать подстанцию.



Список литературы

1. Ведешников Н.А. Электрические аппараты высокого напряжения. Выключатели: Справочник. - М.: Информэлектро, 2001.

2. Карнеева Л.К. Электрооборудование электростанций и подстанций (примеры расчетов, задачи, справочные данные): Практикум для студентов образовательных учреждений сред. Проф. Образования / Л.К. Карнеева, Л.Д. Рожкова. - Иваново: МЗЭТ ГОУ СПО ИЭК, 2006. - 224с.

3. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. -- 4-е изд., перераб. И доп. -- М.: Энергоатомиздат, 1989. -- 608с.

4. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: Учеб. Пособие,- М.: ФОРУМ: ИНФРА - М, 2006. - 480с.

5. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание - « Энергосервис», М. 2002.

6. Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова Т.В., Электрооборудование электрических станций и подстанций.-- М.:Издательский центр « Аадемия», 2010. -448с.

7. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрообо...