Проектирование понижающей трансформаторной подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ЭС

Курсовая работа по дисциплине:

Производство электроэнергии

"Проектирование понижающей трансформаторной подстанции"

Факультет: энергетики

Группа: Ээз-93

Студент: Иванов В.А.

Преподаватель: Щеглов А.И.

Новосибирск 2013



1. Выбор числа и мощности трансформаторов

трансформатор распределительный замыкание токоведущий

Для трансформации напряжения 110/35/10 кВ устанавливаем минимум два трансформатора, что соответствует категории электроснабжения (принимаем первую категорию электроснабжения) потребителей на этих напряжениях и обеспечивает возможность резервирования питания при аварии одного из трансформаторов.

Выбор мощности трансформаторов:

Выбор мощности трансформатора производится по максимальной мощности, передаваемой через аппарат, которая складывается из мощности наиболее загруженной обмотки, перетока мощности из системы 1 в систему2 и расхода мощности на собственные нужды подстанции.

MBA

MBA

Максимальная мощность выпускаемых промышленностью трёхобмоточных трансформаторов 110/35/10 Smax=80 МВА и при установке двух таких трансформаторов не соблюдаются требования надёжности электроснабжения принятой нами категории электроснабжения потребителей, так как при выходе из строя или в ремонт одного из трансформаторов второй перегружается более, чем на 40%, что в свою очередь недопустимо, следовательно, выбираем 3 трансформатора Sном=63 МВА

К_з.нор. должен быть ? 1,4



К_з.нор. = = = 1,02

Выбранный трансформатор соответствует условиям выбора.

Выбираем трансформатор: ТДТН - 630000/110/38,5/10

Выбор схемы РУ

Для РУ-110 кВ выбираем типовую схему110-5H”Мостик с выключателем в цепях линий” с двойной перемычкой со стороны линии и со стороны трансформаторов.

Для РУ-35 кВ выбираем типовую схему 35-9, “Одна рабочая, секционированная выключателем система шин” Согласно заданию распределительное устройство 35 кВ проектируется открытым.

Для РУ-10 кВ выбираем схему с одной рабочей системой сборных шин, секционированной выключателем. Распределительное устройство 10 кВ проектируется закрытым, состоящим из ячеек КРУ, заводского изготовления.

2. Расчет токов короткого замыкания

Цель расчета короткого замыкания, объём и вид рассматриваемых К.З.

Расчёт выполняем с целью выбора аппаратов и токопроводов, а также проверки их на электродинамическую и термическую стойкость. В качестве расчётного тока короткого замыкания принимаем ток трехфазного К.З.

При расчёте токов к. з. определяются следующие параметры:

I_по - начальное значение периодической составляющей тока К.З.

I_пф - значение периодической составляющей тока К.З. к моменту времени ф размыкания силовых контактов выключателя.

iy - ударный ток К.З.

i_aф - апериодическая составляющая тока к. з. к моменту времени ф.

Составление расчётной схемы.



Составление схемы замещения.

На основании расчетной схемы составим схему замещения, в которой все элементы расчетной схемы, представлены в виде соответствующих сопротивлений.



Приведение сопротивлений элементов расчетной схемы к относительным базисным условиям.

Расчет сопротивлений расчетной схемы выполним в относительных единицах.

За значение базисной мощности принимаем S_б = 1000 мВ•А

Для ступени 110кВ, U_б = 115 кВ, I_б = = 2,51 кА.

Для ступени 35кВ U_б = 37,5 кВ, I_б = = 5,03кА

Для ступени 10кВ U_б = 10,5 кВ, I_б = = 55,05кА.

Все сопротивления расчетной схемы приводим к базисным условиям.

Определяем параметры схемы замещения автотрансформатора:

Каталожные данные трансформатора:

U_{к вн-сн} = 11%

U_{к вн-нн} = 32%

U_{к сн-нн} = 20%

Индуктивные сопротивления обмоток АТ в относительных еденицах.

Параметры системы:



Параметры линий:

Воздушные линии Х_уд. = 0,4 Ом/км

ВЛ ~ 110 кВ

ВЛ ~35 кВ

Кабельная линия 10кВ. Х_уд.=0.08 Ом/км

Определение расчетных точек К.З.

Для выбора электрических аппаратов подстанции выбираем 4 точки возможных КЗ:

К-1 - на шинах 110 кВ

К-2 - на шинах 35 кВ

К-3 - на шинах 10 кВ

К-4 -в конце кабельной линии 10кВ

Определение результирующего сопротивления для точки К.З. (К-1).

Расчет токов К.З. для точки К-1

Результирующее сопротивление до точки К1

x_к11 = х_с1+х_л1/2 = 0,3+0,28 = 0,58 ое - от первой системы

x_к12 = х_с2+х_л2/2+x_тв/2 = 0,25+0,91+0,575/2 = 1,45 ое - от второй системы

Периодическая составляющая тока к.з. от первой системы:

I_по1 = Е₁`/x_к11*I_б = 1/0,58*2,51 = 4,3 кА

Ударный ток к.з. от первой системы:

i_у1 = I_по1*2*К_у = 4,3*1,414*1,78= 10,8 кА

где К_у - ударный коэффициент

Апериодическая составляющая к.з.

i_а1= 2*I_по1*е^-/Та = 1,414*4,3*е^-0,06/0,04 = 1,36 кА.

где Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей

Периодическая составляющая тока к.з. от второй системы:

I_по2 = Е₂`/x_к12*I_б = 1/1,45 *2,51 = 1,73 кА

Ударный ток к.з. от второй системы:

i_у2 = I_по2*2*К_у = 1,73*1,414*1,717= 4,2 кА

где К_у - ударный коэффициент

Апериодическая составляющая к.з.



i_а2= 2*I_по2*е^-/Та = 1,414*1,73*е^-0,06/0,03 = 0,32 кА.

где Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей

I_пок1 = I_по1 + I_по2 = 4,3+1,73=6,03 кА

i_aк1 = i_а1 + i_а2 = 1.36+0.32=1.68 кА

i_ук1 = i_у1 + i_у2 = 10.8+4.2=15 кА

Расчет токов К.З. для точки К-2

Результирующее сопротивление до точки К2

x_к21 = х_с1+х_л1/2+x_тв/2 = 0,3+0,28+0,575/2 = 0,87 ое - от первой системы

x_к22 = х_с2+х_л2/2= 0,25+0,91= 1,16 ое - от второй системы

Периодическая составляющая тока к.з. от первой системы:

I_по1 = Е₁`/x_к21*I_б = 1/0,87*5,02 = 5,77 кА

Ударный ток к.з. от первой системы:

i_у1 = I_по1*2*К_у = 5,77*1,414*1,78= 14,5 кА

где К_у - ударный коэффициент

Апериодическая составляющая к.з.

i_а1= 2*I_по1*е^-/Та = 1,414*5,77*е^-0,06/0,04 = 1,8 кА.

где Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей

Периодическая составляющая тока к.з. от второй системы:



I_по2 = Е₂`/x_к22*I_б = 1/1,16 *5,02 = 4,33 кА

Ударный ток к.з. от второй системы:

i_у2 = I_по2*2*К_у = 4,33*1,414*1,717= 10,5 кА

Апериодическая составляющая к.з.

i_а2= 2*I_по2*е^-/Та = 1,414*4,33*е^-0,06/0,03 = 0,83 кА.

где Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей

I_пок2 = I_по1 + I_по2 = 5,77+4,33=10,1 кА

i_aк1 = i_а1 + i_а2 = 1,8+0,83=2,63 кА

i_ук1 = i_у1 + i_у2 = 14,5+10,5=25 кА.

Так как сопротивления элементов схемы малы, и соответственно токи К.З. велики, исключаем возможность работы линий, питающих шины 10кВ, в параллель. Для этого секционный выключатель шин 10 кВ должен быть постоянно разомкнут.

Расчет токов К.З. для точки К-3

Сопротивления до трансформатора:

x₁ = х_с1+х_л1/2+x_тв/2 = 0,3+0,28+0,575/2 = 0,87 ое - от первой системы

x₂ = х_с2+х_л2/2= 0,25+0,91= 1,16 ое - от второй системы

Т. к. Е₁` = E<sub>2</sub>` = 1 о.е, можем записать:



x_экв = x₁*x₂/(x₁+x₂) = 0,87*1,16/(0,87+1,16)=0,5 о.е

x_к3 = x_экв+x_тн/2 = 0,5+1/2=1 о.е

Периодическая составляющая тока к.з.

I_пок3 = Е'/x_к3*I_б = 1/1*55 = 55 кА

Ударный ток к.з.

i_ук3 = I_пок3*2*К_у = 55*1,414*1,935 = 150,6 кА

где К_у - ударный коэффициент

Апериодическая составляющая тока к.з.

i_ак3= 2*I_пок3*е^-/Та = 1,414*55*е^-0,06/0,15 = 52,4 кА

где Т_а - постоянная времени затухания апериодической составляющей
- время отключения.

Расчет токов К.З. для точки К-4

Результирующее сопротивление до точки К3: x_к3 = 1 о.е

Результирующее сопротивление до точки К4

х_к4 = x_к3+ x_кл = 1+1,09 = 2,09 о.е

Находим базисный ток: I_б = S_б/(3U_б) = 1000/(1,732*10,5) = 55 кА

Периодическая составляющая тока к.з.

I_пок4 = Е'/x_к4*I_б = 1/2,09*55 = 26,3 кА



Ударный ток к.з.

i_ук4 = I_пок4*2*К_у = 26,3*1,414*1,935 = 72 кА

Апериодическая составляющая тока к.з.

i_ак4= 2*I_пок4*е^-/Та = 1,414*55*е^-0,06/0,15 = 24,9 кА.

Таблица результатов расчетов токов К.З.

Точка КЗ	Iпо, кА	iа, кА	iу, кА
К1	6,03	1,68	15
К2	10,1	2,63	25
К3	55	52,4	150,6
К4	26,3	24,9	72

3. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

Выбор выключателей в РУВН, РУСН, РУНН.

Для ОРУ-110кВ определяем ток продолжительного режима, равный току наиболее мощного присоединения, в данном случае - питающей линии:

Выбираем выключатель элегазовый баковый ВЭБ-110II*-40/2500У1

Uном, кВ	Iном., А	Номинальный ток отключения Iотк.ном., кА	Содержание апериодической составляющей н,%	Ток электродина- мической стойкости	Ток термической стойкости Iтер, кА / допустимое время его действия tтер,с	Полное время отключения tотк,с
				iдин, кА	Iдин, кА
110	2500	40	40	102	40	40/3	0,055



Проверка выключателя по ГОСТу 678-78Е:

Тип проверки	Условия проверки	Данные проверки
По напряжению установки	Uуст Uном	110 кВ = 110 кВ
По длительному току	Imax Iном	840 А < 2500 А
На симметричный ток отключений	IП Iоткл.ном	11,57 кА < 40 кА
Возможность отключения апериодической составляющей	iaф iа.ном	0,23 кА < 7,07 кА
На электродинамическую стойкость (по предельным сквозным точкам КЗ)	IП,О Iдин iу iдин	11,57 кА < 40 кА 27,3 кА < 102 кА
На термическую стойкость	Вк (Iтер.)2 tтер	28,77 кА2с < 4800 кА2с

I_а.ном. =

В_к = (T_а + t_отк) = (T_а + t_отк.в. + t_рз) =

=11,57²(0,035+0,055+0,1)=28,77кА²с

(I_тер.)² t_тер = 20²3 = 1200 кА²с,

где i_а.ном - номинальное допустимое значение апериодической составляющей тока в отключаемом токе для времени ;

- номинальное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, %;

i_дин - наибольший пик (ток электродинамической стойкости) по каталогу.

i_дин - действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока К.З.

В_к - тепловой импульс тока К.З. по расчету.

I_тер - среднеквадратичное значение тока, за время его протекания (ток термической стойкости) по каталогу.

t_тер - длительность протекания тока термической стойкости по каталогу.

Выключатель ВЭБ-110II*-40/2500У1 подходит по всем условиям выбора.

Для ОРУ - 110 кВ расчетные токи продолжительного режима:

I_норм=

Тогда наибольший рабочий ток:

I_max=

Сторона СН автотрансформатора:

I_норм=

I_max=

В пределах распределительного устройства выключатели применяются одного типа.

Выбираем выключатель элегазовый колонковый ВГТ-35Б-40/1250У1

Uном, кВ	Iном., А	Номинальный ток отключения Iотк.ном., кА	Содержание апериодической составляющей н,%	Ток электродина- мической стойкости	Ток термической стойкости Iтер, кА / допустимое время его действия tтер,с	Полное время отключения tотк,с
				iдин, кА	Iдин, кА
35	1250	40	40	102	40	40/3	0,033

Проверка выключателя по ГОСТу 678-78Е:

Тип проверки	Условия проверки	Данные проверки
По напряжению установки	Uуст Uном	35 кВ = 35 кВ
По длительному току	Iном	1180 А < 1250 А
На симметричный ток отключений	IП Iоткл.ном	17,8 кА < 40 кА
Возможность отключения	Iаф iа.ном	0 кА < 20,73 кА
На электродинамическую стойкость (по предельным сквозным точкам КЗ)	IП,О Iдин iу iдин	17,8 кА < 40 кА 40,2 кА < 102 кА
На термическую стойкость	Вк (Iтер.)2 tтер	58,6 кА2с < 4800 кА2с

i_а.ном. =

В_к = (T_а + t_отк) = (T_а + t_отк.в. + t_рз) =

=17,8²(0,025+0,033+0,1)=58,6кА²с

(I_тер.)² t_тер = 25²3 = 1875 кА²с,

Выключатель ВГТ-35Б-40/1250У1 подходит по всем условиям выбора.

Для КРУ - 10 кВ расчетные токи продолжительного режима:

I_норм=

Тогда наибольший рабочий ток:

I_max=

Кабельная линия:

I_норм=



I_max=

На кабельные линии выбираем выключатели вакуумные фирмы АВВ VD4-630/10

На секционные и вводные ячейки выключатели вакуумные фирмы АВВ VD4-3150/10

Uном, кВ	Iном., А	Номинальный ток отключения Iотк.ном., кА	Ток электродинамической стойкости	Ток термической стойкости Iтер, кА / допустимое время его действия tтер,с	Полное время отключения tотк,с
			iдин, кА	Iдин, кА
10	630	40	100	60	40/3	0,055

Проверка выключателя по ГОСТу 678-78Е:

Тип проверки	Условия проверки	Данные проверки
По напряжению установки	Uуст Uном	10 кВ = 10 кВ
По длительному току	Iном	210 А < 630 А
На симметричный ток отключений	IП Iоткл.ном	16,43 кА < 40 кА
На электродинамическую стойкость (по предельным сквозным точкам КЗ)	IП,О Iдин iу iдин	16,43 кА < 31,5 кА 44,13 кА < 52 кА
На термическую стойкость	Вк (Iтер.)2 tтер	47,2 кА2с < 4800 кА2с

В_к = (T_а + t_отк) = (T_а + t_отк.в. + t_рз) = 16,43²(0,02+0,055+0,1)= 47,2 кА²с

(I_тер.)² t_тер = 40²3 = 4800 кА²с,

Выключатель VD-630/10 подходит по всем условиям выбора.

Выбираем разъединители в РУВН, РУСН, РУНН.

Для ОРУ - 110 выбираем разъединители РПД- 110/1600 У1:

i_дин = 102 кА, I_тер = 40 кА, t_тер = 3 сек

Проверка разъединителя:

Тип проверки	Условия проверки	Данные проверки
По напряжению установки	Uуст Uном	110 кВ = 110 кВ
По длительному току	Iном	840 А < 1600 А
На электродинамическую стойкость (по предельным сквозным точкам КЗ)	iу iдин	27,3 кА < 102 кА
На термическую стойкость	Вк (Iтер.)2 tтер	28,77 кА2с < 4800 кА2с

(I_тер.)² t_тер = 40²3 = 4800 кА²с,

где

В_к - тепловой импульс тока К.З. по расчету.

I_тер - среднеквадратичное значение тока, за время его протекания (ток термической стойкости) по каталогу.

t_тер - длительность протекания тока термической стойкости по каталогу.

Разъединитель РПД- 110/1600 проходит по всем условиям выбора.

Для ОРУ - 35 кВ выбираем разъединитель РПД - 35/2000 У1:

i_дин = 100 кА, I_тер = 40 кА, t_тер = 3 сек

Проверка разъединителя:

Тип проверки	Условия проверки	Данные проверки
По напряжению установки	Uуст Uном	35 кВ = 35 кВ
По длительному току	Iном	1400 А < 2000 А
На электродинамическую стойкость (по предельным сквозным точкам КЗ)	iу iдин	40,2 кА < 100 кА
На термическую стойкость	Вк (Iтер.)2 tтер	58,6 кА2с < 4800 кА2с

(I_тер.)² t_тер = 40²3 = 4800 кА²с,

Разъединитель РПД - 35/2000 У1 проходит по всем условиям выбора.

Для ЗРУ - 10 кВ разъединители не выбирается, т.к. ЗРУ укомплектовано ячейками комплектного распределительного устройства с выключателями, установленными на выкатной тележке.

Размещено на Allbest.ru

...