Проектування підстанцій 220/35/10к

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЧЕРНІГІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ ІНСТИТУТ ТЕХНОЛОГІЙ

Факультет електронних та інформаційних технологій

Кафедра електричних систем і мереж

Курсовий проект по дисципліні:

«Електрична частина станцій і підстанцій»

на тему: «Проектування підстанцій 220/35/10кВ»

Виконав

студ. гр. ЕМ-111 А.М. Ларкін

Керівник проекту

к.т.н., доцент Р.О. Буйний

2014

Технічне завдання

Для схеми, приведеної в завданні на курсовий проект по дисципліні «Електричні системи і мережі» і розрахованих параметрів нормального і післяаварійного режимів замкнутої електричної мережі (рисунок 1.1), спроектувати підстанцію ПС3.

В курсовому проекті необхідно зробити:

1. Вибір схем електричних з'єднань на стороні 220, 35 та 10 кВ

Згідно з діючими нормативними документами обґрунтувати вибір схем з'єднань на високій та низькій стороні проектованої підстанції.

2. Розрахунок струмів короткого замикання

Визначити усталений та ударний струми короткого замикання у необхідних точках електричної мережі для вибору електрообладнання на проектованій підстанції. Обґрунтувати вибір розрахункових точок короткого замикання.

3. Вибір комутаційного обладнання на проектованій підстанції

Вибрати комутаційну апаратуру проектованої підстанції з урахуванням вимог НТД, використовуючи новітнє обладнання світових та вітчизняних лідерів електротехнічної промисловості.

4. Вибір вимірювальних трансформаторів струму та напруги

Вибрати типи та параметри вимірювальних трансформаторів струму та напруги на стороні ВН, СН та НН.

5. Блискавкозахист.

6. Висновки по курсовому проекту

Графічна частина курсового проекту повинна включати:

– схему електричних з'єднань проектованої підстанції;

– план та розрізи спроектованої підстанції;

– перелік (специфікацію) вибраної КА та елементів;

Рисунок 1.1 - Принципова схема замкнутої електричної мережі

Зміст

Перелік скорочень

Вступ

1. Вибір схем електричних з'єднань

1.1 Вибір і обслуговування схеми електричних з'єднань на високій стороні ПС

1.2 Вибір і обґрунтування схеми електричних з'єднань на середній стороні проектованої ПС

1.3 Вибір і обґрунтування схеми електричних з'єднань на НН проектованої підстанції

1.3.1 Розрахунок кількості приєднань на стороні СН та НН проектованої підстанції

2. Розрахунок струмів короткого замикання

3. Вибір комутаційної апаратури на проектованій підстанції

3.1 Вибір комутаційної апаратури по стороні 220кВ

3.1.1 Вибір вимикачів

3.1.2 Вибір заземлюючих роз'єднувачів

3.2 Вибір комутаційної апаратури по стороні 35кВ

3.2.1 Вибір вимикачів

3.2.2 Вибір заземлюючих роз'єднувачів

3.3 Вибір комутаційної апаратури по стороні 10кВ

3.3.1 Вибір вимикачів

3.3.2 Вибір комплексного розподільчого пристрою

4. Вибір вимірювальних трансформаторів на проектованій підстанції

4.1 Вибір трансформаторів струму і напруги по стороні ВН

4.1.1 Вибір трансформаторів струму

4.1.2 Вибір трансформаторів напруги

4.2 Вибір трансформаторів струму і напруги на стороні НН

4.2.1 Вибір трансформаторів струму

4.2.2 Вибір трансформатору напруги

Перелік скорочень

ПЛ - повітряна лінія;

ВН - висока напруга;

КЗ - коротке замикання;

НН - низька напруга;

ОПН - обмежувач перенапруги;

РЗА - релейний захист і автоматика;

ТН - трансформатор напруги;

ТВП - трансформатор власних потреб;

ТС - трансформатор струму;

ПС - підстанція;

РПН - регулювання під навантаженням;

ТП - трансформаторна підстанція;

РП - ремонтна перемичка.

Вступ

Метою курсового проекту є проектування підстанції ПС1, напругою 110/35/10 кВ. Процес проектування включає в себе вибір схем електричних з'єднань, а також прийняття рішення щодо вибору обладнання і його компонування.

Підстанції мають дуже складну класифікацію відповідно до класів напруг підстанції (ПС), та призначення її в мережі. У складі електростанцій завжди присутні підстанції, які підвищують напругу з генераторної напруги до напруги електричної мережі.

Підстанції класифікуються за призначенням їх в електричній мережі енергосистеми: по потужності установлених трансформаторів та високій напрузі, по кількості розподільчих пристроїв, по головним схемам електричних з'єднань, по схемі підключення ПС до електричної мережі та конструктивному виконанню.

По призначенню ПС розділяються на між системні, вузлові, районні, промислові, глибокого вводу. Міжсистемні - ПС з вищою напругою 330-750 кВ. Через такі ПС здійснюються перетоки електричної потужності між енергосистемами та прийом потужності віддалених генеруючих джерел живлення в центрі споживання. Вузлові - ПС напругою 110-330 кВ, які є центрами розподілу потоку електричних потужностей в окремих енергосистемах. Районні - ПС напругою 110-220 кВ, які є центрами живлення окремих промислових районів. Промислові (споживчі) - ПС напругою 35-220 кВ, розташовані біля або на території споживачів електричної енергії. Глибокого вводу - ПС напругою 35-220 кВ, розташованих в центрі споживання електричної енергії в великих містах та промислових районах.

Вища напруга та потужність трансформаторів визначають значимість та відповідальність ПС в даній точці електромережі; в характеристиці ПС вказується вища напруга (110,220 кВ) та всі ступені нижчої напруги, які має ПС, а також потужність трансформаторів (автотрансформаторів).

По конструктивному виконанню ПС діляться на:

– відкриті - на яких все обладнання РП високої напруги і трансформатори встановлено простонеба;

– закриті - на яких обладнання РП високої напруги та трансформатори встановлені в приміщенні;

– змішані - на яких РП високої напруги можуть бути відкритими, а трансформатори знаходяться в закритих камерах або навпаки;

– комплектні - які поставляються заводами повністю змонтованими, або укомплектованими будівельними матеріалами та зібраним обладнанням у вигляді вузлів, блоків;

– блочні - які поставляються в вигляді змонтованих блоків, а на місті монтажу ведеться зборка блоків.

1. Вибір схеми електричних з'єднань

1.1 Вибір і обслуговування схеми електричних з'єднань на високій стороні ПС

По відношенню до мережі ВН проектована підстанція відноситься до підстанцій прохідного типу. Тому при виборі схеми по високій стороні підстанції (в даному випадку 220кВ) ми будемо розглядати місткові схеми.

Місткові схеми застосовують на РУ ВН напругою від 35 кВ до 220 кВ на ПС електричної мережі, які приєднують у розтин однієї транзитної лінії електропередавання (прохідні ПС) із одночасним створенням можливості секціонування цієї ліній.

Місткові схеми застосовують переважно з ремонтною перемичкою із двох роз'єднувачів, яку використовують під час ремонту секційного вимикача або при вимиканні однієї з ліній.

На даній ПС можна використовувати схеми:

- схема «місток з вимикачами в колах ліній і ремонтною перемичкою з боку ліній» (рисунок 1.2 а);

- схема «місток з вимикачами в колах трансформаторів і ремонтною перемичкою» (рисунок 1.2 б).

Рисунок 1.2 - Місткові схеми

Схему «місток з вимикачами в колах ліній і ремонтною перемичкою з боку ліній» застосовують в РУ ВН напругою від 35 кВ до 220 кВ прохідних ПС для здійснення секціонування транзитної ліній і збереження в роботі обох силових трансформаторів при пошкодженні однієї із ділянок транзиту (пріоритет збереження електропостачання споживачів). Схему «місток з вимикачами в колах трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку трансформаторів» (див. рисунок 2.5) застосовують в РУ ВН напругою від 35 кВ до 220 кВ прохідних ПС для здійснення секціонування транзитної ліній і збереження транзитного потоку електроенергії при пошкодженні силового трансформатора (пріоритет збереження транзиту).

Для даної підстанції, оскільки вона прохідна, більш доцільно використовувати схему «місток з вимикачами в колах трансформаторів і ремонтною перемичкою» тому що вона забезпечує більшу надійність збереження транзитного потоку енергії через ПС.

Рисунок 1.3 - Схема 220-4 «місток з вимикачами в колах трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку трансформаторів»

1.2 Вибір і обґрунтування схеми електричних з'єднань на середній стороні проектованої ПС

По стороні СН ми будемо використовувати схему «одна робоча секціонована вимикачем система шин». Вибрана схема СН проектованої ПС приведена на рисунку 1.4.

Рисунок 1.4 - Схема 35-5 «одна робоча секціонована вимикачем система шин»

Дана схема проста, наочна, економічна і дозволяє використовувати комплектні розподільні установки (КРУ) заводського виготовлення.

В даній схемі в колах трансформаторів встановлюють роз'єднувачі бо вона використана для РУ СН при триобмоткових трансформаторах. Комплекти трансформаторів напруги та ОПН не встановлюються бо ПС не має живлячих ліній напругою 35кВ.

1.3 Вибір і обґрунтування схеми електричних з'єднань на НН проектованої підстанції

По стороні НН із ряду можливих схем ми будемо використовувати схему «одна секціонована вимикачем система шин» (рисунок 1.5).

Таку схему використовують на ПС з двома силовими трансформаторами з нерозщепленою обмоткою НН без струмообмежуючих реакторів в колах силових трансформаторів або з одинарними реакторами в випадку приєднання їх до одної секції.

Рисунок 1.5 - 10-1 «одна секціонована вимикачем система шин»

Дана схема проста, наглядна, економічна, малозатратна, що дозволяє широко використовувати комплектні розподільчі прилади заводського виготовлення, які мають достатньо високу надійність, широко використовується в промислових і міських мережах для енергозбереження споживачів будь-якої категорії на напрузі до 35 кВ включно.

Перевагою даної схеми являється те, що вона дозволяє виводити із роботи (оперативно або аварійно) будь-яке приєднання без порушення основної функції підстанції.

При короткому замиканні на збірних шинах відключається тільки одна секція шин, друга при цьому залишиться в роботі.

Хоч ця схема має і ряд недоліків, а саме:

- на весь час проведення контролю або ремонту секції збірних шин одне джерело відключається;

- профілактичний ремонт секції збірних шин і шинних роз'єднувачів пов'язаний з відключенням всіх ліній, підключених до цієї секції шин;

- пошкодження в зоні секції збірних шин призводять до відключення всіх ліній відповідної секції шин;

- ремонт вимикача пов'язаний з відключенням відповідних приєднань.

На ПС, де є потреба в системі живлення оперативних кіл ПС, необхідно установлювати не менше двох трансформаторів власних потреб, які приєднують до різних основних силових трансформаторів.

В випадку наявності великих значень струмів короткого замикання, для їх обмеження можна передбачити установку струмообмежуючих реакторів.

1.3.1 Розрахунок кількості приєднань на стороні СН та НН проектованої підстанції

Приведемо розрахунок кількості приєднань на кожну шину. Дана трансформаторна ПС має трансформатори великої потужності (ТДТН-25000/220). Тому будемо вважати що на одне приєднання по НН приходиться 1 МВА, а по стороні СН - 4 МВА.

Згідно курсовому проекту по дисципліні «Електричні системи і мережі», потужність на стороні НН складає (7,6+j3,2) МВА, а потужність СН складає (29,8+ j14,7) МВА . Отже, кількість приєднань буде розрахована по формулі: електричний підстанція трансформатор заземлюючий

, (1.1)

Кількість приєднань по стороні НН:

шт.

Кількість приєднань по стороні СН:

шт.

2. Розрахунок струмів короткого замикання

Розрахуємо струми короткого замикання на шинах 220, 35 і 10 кВ ПС3, для подальшого вибору апаратури.

Так як потужність дуже велика (25 МВА), то при розрахунку струмів короткого замикання не потрібно враховувати активний опір трансформаторів.

Еквівалентна розрахункова схема заміщення частини мережі приведена на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 - Еквівалентна схема заміщення частини мережі з параметрами, представленими в іменованих одиницях

Розрахунок ведемо у відносних одиниця. Оскільки джерело системи необмеженої потужності задаємось базисною потужністю: S_б = 100 МВА.

Приведемо активні і реактивні опори до базисної потужності по формулам:

(2.1)

(2.2)

де - активний опір лінії у відносних одиницях;

- реактивний опір лінії у відносних одиницях.

Приведемо опори трансформатора до базисної потужності при умові, що на ПС3 паралельно працюють два трансформатори:

(2.4)

(2.5)

(2.6)

де , , - реактивний опір вищої, середньої і низької обмоток трансформатора в відносних одиницях; , , - напруга короткого замикання %.

Реактивні опори трансформаторів при паралельній роботі:

На рисунку 2.2 приведена еквівалентна схема заміщення частини лінії і ПС3 при паралельній роботі двох трансформаторів з розрахованими параметрами у відносних одиницях.

Рисунок 2.2 - Еквівалентна схема заміщення частини лінії і ПС3 при паралельній роботі двох трансформаторів з розрахованими параметрами в відносних одиницях

Розраховуємо струм короткого замикання в точці К₁.

Рисунок 2.3 - Еквівалентна схема заміщення мережі для розрахунку КЗ в точці К₁

Знайдемо еквівалентний повний опір лінії по формулі:

(2.7)

Розрахуємо модуль еквівалентного опору по формулі:

(2.8)

Розрахуємо струм короткого замикання в точці К₁ по формулі:

(2.9)

де І_К1 - струм короткого замикання в точці К₁, кА.

(2.10)

(2.11)

(2.12)

.

Розрахуємо струм короткого замикання в точці К₂.

Рисунок 2.4 - Спрощена схема заміщення для розрахунку струму КЗ в точці К₂

Знайдемо еквівалентний активний і реактивний опір:

Розрахуємо модуль еквівалентного опору по формулі (2.8):

Розрахуємо струм короткого замикання в точці К₂ по формулі (2.9):

Аналогічно розраховують параметри i_y, K_y и T_a по формулам (2.10-2.12):

Розрахуємо струм короткого замикання в точці К₃.

Рисунок 2.5 - Спрощена схема заміщення для розрахунку струму КЗ в точці К₃

Знайдемо еквівалентні активний і реактивний опори:

Розрахуємо модуль еквівалентного опору по формулі (2.8):

Розрахуємо струм короткого замикання в точці К₂ по формулі (2.9):

Аналогічно розраховують параметри i_y, K_y и T_a по формулам (2.10-2.12):

Результати розрахунків струмів КЗ зведемо в таблицю 2.1

Таблиця 2.1 - Результати розрахунків струмів КЗ

Розрахункова точка	К1	К2	К3
Періодична складова	14,95кА	5,65кА	13,21кА
Постійна часу	0,011	0,19	0,286
Ударний коефіцієнт	1,406	1,949	1,966
Аперіодична складова	29,71кА	15,57кА	36,73кА

Оскільки струми КЗ на стороні НН проектованої ПС не великі немає необхідності встановлювати струмообмежуючі реактори.

3. Вибір комутаційної апаратури на проектованій підстанції

3.1 Вибір комутаційної апаратури по стороні 220кВ

3.1.1 Вибір вимикачів

Вимикачі потужності вибираються по таким умовам:

1) по номінальній напрузі:

, (3.1)

2) по робочому струму:

, (3.2)

3) по комутаційній властивості на симетричний струм КЗ:

, (3.3)

де I_п(ф) - діюче значення періодичної складової струму КЗ в момент часу ф після початку розходження дугогасних контактів вимикача;

I_{н. откл} - номінальний струм при КЗ, який здатен вимкнути вимикач;

4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

, (3.4)

, (3.5)

в_н - номінальне значення відносної вмістимості аперіодичної складової в струмі КЗ, що вимикається;

ф - найменший проміжок часу від початку КЗ до моменту розходження контактів, розраховується по формулі:

, (3.6)

де t_рз.мин - мінімальний час дії релейного захисту;

t_с.в. - власний час вимикання вимикача;

5) по електродинамічній стійкості:

, (3.7)

де I_{пр скв} - амплітудне значення граничного наскрізного струму к.з. (по каталогу);

6) по термічній стійкості:

, (3.8)

де B_к - тепловий імпульс по розрахунку кА²•с;

I_т - граничний струм термічної стійкості по каталогу, кА;

t_т - тривалість протікання струму термічної стійкості, с;

Усталений струм який проходить по одній із сторін нашої підстанції розраховується по формулі:

(3.9)

По формулі (3.9) розрахуємо струм який проходить по високій стороні нашої підстанції:

Вибираємо вимикач марки ВГТ-220 ІІ 40/2500-У1.

Зовнішній вигляд вимикача марки ВГТ-220 ІІ 40/2500-У1 приведений на рисунку 3.1, загальний вид, габаритні та установочні розміри - на рисунке 3.2.

Рисунок 3.1 - Зовнішній вигляд вимикача марки ВГТ-220 ІІ 40/2500-У1

Рисунок 3.2 - Загальний вид, габаритні і установочні розміри вимикача марки ВГТ-220 ІІ 40/2500-У1

Номінальні параметри вимикача марки ВГТ-220 ІІ 40/2500-У1 приведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 - Номінальні параметри вимикача ВГТ-220 ІІ 40/2500-У1

Uн,кВ	Iн,А	Iн откл.,кА	Iпр скв,кА	Iт,кА	tт,с	tc.в.,с	tрз.мин.,с	вн
220	2500	40	102	40	3	0,055	2	0,4

Зробимо перевірку вимикача по приведеним вище умовам:

1) по номінальній напрузі:

,

2) по робочому струму:

,

3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:

,

,

4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

,

,

,

;

5) по електродинамічній стійкості:

,

6) по термічній стійкості:

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

.

Після проведення розрахунків видно, що вибраний вимикач марки

ВГТ-220 ІІ 40/2500-У1 відповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний при проектуванні підстанції.

Основні переваги елегазових вимикачів серії ВГТ:

– висока надійність роботи;

– застосування надійного автономного і не вимагає потужних джерел живлення пружинного приводу, що має більш ніж 16-річний досвід експлуатації в складі маломасляних вимикачів серії ВМТ;

– висока заводська готовність, простий і швидкий монтаж;

– відсутність необхідності в технічному обслуговуванні і ремонтах при нормальних умовах експлуатації;

– високий механічний і комутаційний ресурси, якість ущільнення та комплектуючих, що забезпечують 20-річний міжремонтний період;

– низький рівень шуму при спрацьовуванні, відповідність високим екологічним вимогам;

– низькі динамічні навантаження на фундаментні опори;

– повна взаємозамінність (за габаритно-настановними розмірами і приводам) з маломасляними вимикачами серії ВМТ.

3.1.2 Вибір заземлюючих роз'єднувачів

Роз'єднувачі вибираються по таким умовам:

1) по номінальній напрузі:

, (3.10)

2) по конструктивному виконанні;

3) по електродинамічній стійкості:

, (3.11)

4) по термічній стійкості:

, (3.12)

Вибираємо роз'єднувач марки РГ -220/1000УХЛ1.

Зовнішній вигляд роз'єднувача РГ - 220/1000УХЛ1 приведений на рисунку 3.3. Загальний вигляд, габаритні та установочні розміри роз'єднувача трьохполюсного РГ -220/1000УХЛ1 - на рисунку 3.4.

Рисунок 3.3 - Зовнішній вигляд роз'єднувача РГ -220/1000УХЛ1

Рисунок 3.4 - Загальний вигляд, габаритні та установочні розміри роз'єднувача трьохполюсного РГ -220/1000УХЛ1

Номінальні параметри роз'єднувача РГ - 220/1000УХЛ1 приведені в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 - Номінальні параметри роз'єднувача РГ -220/1000УХЛ1

Uн,кВ	Uр max,кВ	Iн,А	Iпр скв,кА	Iт,кА	tт,с	Tоткл.,с
220	252	1000	80	31,5	3	1,038

Зробимо перевірку роз'єднувача:

1) по номінальній напрузі:

,

2) по електродинамічній стійкості:

,

3) по термічній стійкості:

Розрахункові данні:

,

Каталожні данні:

,

.

Вибрані роз'єднувачі на підстанції задовольняють умовам вибору, тому вони можуть бути встановлені на проектованої ПС.

Переваги роз'єднувачів РГ -220/1000УХЛ1

- Ізоляція роз'єднувачів РГ витримує більш високі випробувальні напруги грозового імпульсу відносно землі і між полюсами, тому він може експлуатуватися і у високогірних районах.

- Контакти головних ножів і заземлювачів виконані з використанням контактних стрижнів з бронзового сплаву, що дозволило відмовитися від пружин і не вимагає регулювань контактного натискання в експлуатації протягом всього терміну служби.

- Вивідні контакти ковзного типу (замість гнучких зв'язків) з обертанням на закритих підшипниках кочення із закладеною в них довготривалої мастилом на весь термін служби і з герметичним ущільненням підшипників і контактів.

- У підставах поворотних колонок встановлені закриті шарикопідшипники з закладеної в них довготривалої мастилом і не потребують додаткової мастила протягом всього терміну служби.

- Шарніри важелів і валів мають полімерні вкладиші з низьким коефіцієнтом тертя і тому не вимагають обслуговування.

- Збільшена жорсткість цоколів.

- Передбачена можливість безступінчастого регулювання нахилу поворотних підстав з ізоляторами для встановлення заходу контактних ножів в роз'ємних контактів.

- Малі моменти на рукоятках приводів при оперуванні і стабільні протягом всього терміну служби.

- Роз'єднувачі працездатні при ожеледі до 20 мм, тоді як раніше випущені роз'єднувачі допускали оперування при товщині кірки до 10 мм.

- Всі сталеві частини роз'єднувачів мають стійкі антикорозійні покриття гарячим і термодифузійний цинком. Контактна система виготовлена з міді з покриттям сріблом, оловом.

- Комплекти поставок входять сполучні елементи між полюсами, між роз'єднувачем і приводом, скомпоновані в процесі монтажу без застосування зварювання.

- Роз'єднувачі поставляються укрупненими вузлами (більш повна заводська готовність) і, як наслідок, має менше витрат при монтажі.

- В комплект постачання входить кронштейн для установки приводів, що кріпиться до цоколя роз'єднувача.

3.2 Вибір комутаційної апаратури по стороні 35кВ

3.2.1 Вибір вимикачів

Установлений струм який проходить по середній стороні нашої підстанції розраховуються:

Вибираємо реклоузер SMART35.

Зовнішній вигляд реклоузера SMART35 приведений на рисунку 3.5.

Рисунок 3.5 - Зовнішній вигляд реклоузера SMART35

Номінальні параметри реклоузера марки SMART35 приведені в таблиці 3.3.

Таблиця 3.3 - Номінальні параметри реклоузера марки SMART35

Uн,кВ	Iн,А	Iн откл.,кА	Iпр скв,кА	Iт,кА	tт,с	tc.в.,с	tрз.мин.,с	вн
35	1250	20	40	20	3	0,012	0,72	0,4

Зробимо перевірку вимикача по приведеним вище умовам:

1) по номінальній напрузі:

,

2) по робочому струму:

,

3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:

,

,

4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

,

,

,

;

5) по електродинамічній стійкості:

,

6) по термічній стійкості:

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

.

Після проведення розрахунків видно що даний реклоузер марки SMART35 може відповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний для проектування даної підстанції.

Реклоузер SMART35 представлений:

– комутаційний моноблок (на якому установлений комутаційний модуль OSM35_Smart, обмежувач перенапруги 35 кВ, трансформатор власних потреб);

– мікропроцесорна шафа управління RC_7 із вбудованою системою вимірювання струмів і напруг;

– з'єднувальний пристрій;

– спеціальне програмне забезпечення TELARM Basic для настройки реклоузера, а також TELARM Dispatcher для дистанційного управління.

Оскільки ми встановлюємо реклоузер то у встановленні вимірювальних трансформаторів струму і напруги нема необхідності.

3.2.2 Вибір заземлюючих роз'єднувачів

Вибираємо роз'єднувач марки РДЗ-35/1000 УХЛ1

Зовнішній вигляд роз'єднувача РДЗ-35/1000 УХЛ1 приведений на рисунку 3.5. Габаритні та установочні розміри роз'єднувача трьохполюсного РДЗ-35/1000 УХЛ1 - на рисунку 3.6, параметри приведені в таблиці 3.4.

Рисунок 3.6 - Зовнішній вигляд роз'єднувача РДЗ-35/1000 УХЛ1

Рисунок 3.7 - Габаритні та установочні розміри роз'єднувача трьохполюсного РДЗ-35/1000 УХЛ1

Таблиця 3.4 - Номінальні параметри роз'єднувача РДЗ-35/1000 УХЛ1

Uн,кВ	Uр max,кВ	Iн,А	Iпр скв,кА	Iт,кА	tт,с	Tоткл.,с
35	38,9	1000	63	25	3	1,035

Зробимо перевірку роз'єднувача:

1) по номінальній напрузі:

,

2) по електродинамічній стійкості:

,

3) по термічній стійкості:

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

.

Вибрані роз'єднувачі на підстанції задовольняють умовам вибору, тому вони можуть бути встановлені на проектованої ПС.

3.3 Вибір комутаційної апаратури по стороні 10кВ

3.3.1 Вибір вимикачів

Установлений струм який проходить по середній стороні нашої підстанції розраховуються:

Вибираємо вимикач марки ВРС-10-31,5/630 У2.

Зовнішній вигляд вимикача марки ВРС-10-31,5/630 У2 представлений на рисунку 3.7, загальний вид і габаритні розміри - на рисунку 3.8.

Рисунок 3.8 - Зовнішній вигляд вимикача марки ВРС-10-31,5/630 У2

Рисунок 3.9 - Загальний вид і габаритні розміри вимикача марки ВРС-10-31,5/630 У2

Номінальні параметри вимикача марки ВРС-10-31,5/630 У2 приведені в таблиці 3.5.

Таблиця 3.5 - Номінальні параметри вимикача ВРС-10-31,5/630 У2

Uн,кВ	Iн,А	Iн откл.,кА	Iпр скв,кА	Iт,кА	tт,с	tc.в.,с	tрз.мин.,с	вн
10	630	31,5	80	31,5	3	0,05	0,65	0,4

Зробимо перевірку вимикача по приведеним вище умовам:

1) по номінальній напрузі:

,

2) по робочому струму:

,

3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:

,

,

4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

,

,

,

;

5) по електродинамічній стійкості:

,

6) по термічній стійкості:

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

.

Перевіривши всі умови бачимо, що вибраний вимикач задовольняє їх, тобто, ми можемо установити його на проектовану підстанцію.

Лінії, які відходять від даної ПС по стороні НН, вибираємо однакової довжини і з однаковими параметрами. На відходящих лініях вибираємо вимикач серії ВРС-10-31,5/630.

3.3.2 Вибір комплексного розподільчого пристрою

Комплексний розподільчий пристрій (КРУ) - складна електрична установка, яка служить для приймання и розподілу електричної енергії.

Комплексний розподільчий пристрій використовується для внутрішньої і зовнішньої установки (КРУН). КРУ використовуються там, де необхідне компактне розміщення розподільчого пристрою. КРУ використовують на міських станціях, електричних підстанціях, для живлення об'єктів нафтогазової індустрії (бурові установки, газо- і нафтопроводи).

КРУ представляє собою набір окремих кафів з комунікаціями, апаратами і обладнанням, приладами і апаратами вимірювання, автоматики і захисту, а також управління, сигналізації і іншими допоміжними приладами, з'єднаними між собою в відповідності з електричною схемою; з дуговим захистом призначеним для захисту відсіків шафи КРУ від руйнування відкритою електричною дугою; з запасними частинами, інструментами і приладдям.

Вбудована в шафи КРУ апаратура і приєднання визначають їх вид конструктивного виконання. Приєднання (вводи або висновки) можуть бути як кабельними, так і шинними.

Шафи КРУ серії КУ10С створені для установки в розподільні пристрої електричних станцій всіх видів, на електричних підстанціях і в електроустановках промислових підприємств.

Основні технічні характеристики КРУ серії КУ 10С:

- номінальна напруга - 10кВ

- номінальний струм головного кола - 630; 1000; 1250; 1600; 2000; 3150; 4000А

- номінальний струм відключення вимикача вбудованого в шафу КРУ - 20; 25; 31,5; 40кА

- струм термічної стійкості на протязі 3 с - 20; 25; 31,5; 40 кА

- струм електродинамічної стійкості - 51; 81; 102 кА

- маса - 800…1200кг

Зовнішній вигляд КРУ серії КУ10С приведена на рисунку 3.10.

Рисунок 3.10 - Зовнішній вигляд КРУ серії КУ10С

4. Вибір вимірювальних трансформаторів на проектованій підстанції

4.1 Вибір трансформаторів струму і напруги по стороні ВН

4.1.1 Вибір трансформаторів струму

Трансформатори струму вибираються по наступним умовам:

1) по номінальній напрузі:

(4.1)

2) по робочому току:

, (4.2)

3) по електродинамічній стійкості:

(4.3)

4) по термічній стійкості:

(4.4)

5) по опору навантаження:

(4.5)

де Z_2ном - допустиме значення опору вторинного кола

(4.6)

де - номинальне навантаження ТС,

- номінальний струм вторинного кола.

Z₂ - розрахунок опору вторинної обмотки трансформатора струму;

(4.7)

де - опір контактів, приймаємо рівним 0,05 Ом;

- опір приладів, яке розраховується по формулі:

(4.8)

де S_приб - потужність яку споживають прилади.

(4.9)

Після розрахунку опору проводу, знаходиться його переріз по формулі:

(4.10)

де с - питомий опір матеріалу проводу Ом•м, для алюмінія с = 0,0283 Ом•м;

L - довжина проводів від трансформаторів струму до приладів, м.

По розрахованому перерізу проводу, який не повинен бути менший 2,5 мм² для міді та 4 мм² для алюмінія, перераховуємо опір r_{пр .}

Вибираємо трансформатори струму марки ТГФМ-220-УХЛ1.

Зовнішній вигляд трансформатора струму марки ТГФМ-220-УХЛ1 приведена на рисунку 4.1 і 4.2 відповідно, технічні параметри - в таблиці 4.1.

Рисунок 4.1 - Зовнішній вигляд трансформатора марки ТГФМ-220-УХЛ1

Рисунок 4.2 - Габаритні розміри трансформатора струму марки ТГФМ-220-УХЛ1

Таблиця 4.1 - Основні параметри ТГФМ-220-УХЛ1

U1н, кВ	I1н, А	I2н, А	іпр.скв, кА	Iт, кА	Sизм, ВА	Sзащ, ВА	tт, с
220	400	5	150	104	30	40	1

Виконаємо перевірку трансформатора струму по умовам 4.1 - 4.8:

1) по номінальній напрузі:

В;

2) по робочому струму:

;

3) по електродинамічній стійкості:

;

4) по термічній стійкості:

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

,

5) по опору навантаження:

;

Із [4] беремо потужність приладів:

Потужність амперметра - S = 0,1 ВА. Потужність лічильника активної і реактивної енергії S = 2,0 ВА.

Знаходимо опір приладів:

;

Опір проводів:

;

Довжина проводів від трансформатора струму до приладів, які знаходяться в ОПУ рівна L = 80 м.

Переріз проводів:

;

Переріз проводів для алюмінію беремо 4 мм². Опір проводів буде рівним:

;

Розрахунковий опір вторинної обмотки буде рівний:

;

Виходячи з цього слідує:

Зробивши перевірку бачимо, що все необхідні умови для трансформатора струму марки ТГФМ-220-УХЛ1 виконуються, отже ми можемо поставити такі трансформатори на проектованої підстанції.

4.1.2 Вибір трансформаторів напруги

Трансформатори напруги вибираються по наступним умовам:

1) по номінальній напрузі:

, (4.11)

2) по конструкції та схемі з'єднання обмоток;

3) по класу точності;

4) по вторинному навантаженні:

(4.12)

де S_2ном - номінальна потужність вторинної обмотки, ВА (по каталогу);

S₂ - навантаження всіх вимірювальних приладів, приєднаних до трансформатору напруги, ВА. Розраховується по формулі:

; (4.13)

де P₂ - активна потужність приладів, Вт;

Q₂ - реактивна потужність приладів, ВА.

Вибираємо трансформатор напруги марки НКФ-220-58У1.

Зовнішній вигляд і габаритні розміри трансформатора напруги марки НКФ-220-58У1 представлені на рисунку 4.3-4.4 відповідно.

Рисунок 4.3 - Зовнішній вигляд трансформатора струму марки НКФ-220

Рисунок 4.4 - Габаритні розміри трансформатора напруги марки НКФ-220

Номінальні параметри трансформатора напруги марки НКФ-220 приведені в таблиці 4.2

Таблиця 4.2 - Номінальні параметри трансформатора напруги марки НКФ-220

Uн , кВ	Клас точності	Uвт, В	Sном, ВА
220	0,5	100/	200

Зробимо перевірку трансформатора напруги по умовам 4.11 - 4.13

1) по номінальній напрузі:

,

4) по вторинному навантаженню:

Потужність вольтметра - S=2,0 ВА; потужність ватметра - S=3,0 ВА; потужність лічильника активної та реактивної енергії - S =2,0 ВА.

ВА

Зробивши перевірку бачимо, що всі умови для трансформатора напруги марки НКФ-220-58У1 виконуються, отже ми можемо поставити такі трансформатори на проектованої підстанції.

4.2 Вибір трансформаторів струму і напруги на стороні НН

4.2.1 Вибір трансформаторів струму

Шафи КРУ відрізняються електричними схемами головних з'єднань, кількістю встановлюваних трансформаторів струму і напруги, наявністю або відсутність ножів заземлення, кількістю вузлів кріплення кінцевих кабельних заправлень та ін. В якості основної високовольтної комплектуючої апаратури в шафах застосовуються вироби спеціально призначеними для роботи в шафах КРУ і відповідно стандартам або технічним умовам на ці вироби, а саме:

- вимикач вакуумний типу ВРС, HD4; VD4;

- трансформатори струму типів: ТЛО-10, ТОЛ-10-1;ТЛШ, ТЛП;

- трансформатори напруги типів: ЗНОЛП, НОЛП;

- трансформатор власних потреб ТСКС;

- конденсатори: КЭК або КЭП;

- обмежувачі перенапруг Polim, 3ЕК7 Siemens;

- трансформатори струму захисту кабелю типу ТЗЛМ;

- запобіжник силовий (патрони): ПКТ та інші.

Вибираємо трансформатор струму марки ТЛШ-10. Зовнішній вид трансформатора струму марки ТЛШ-10 показаний на рисунку 4.5.

Таблиця 4.3 - Основні параметри ТЛШ-10

U1н, кВ	I1н, А	I2н, А	іпр.скв, кА	Iт, кА	Sизм, ВА	Sзащ, ВА	tт, с	Клас точності
10	4000	5	81	175	20	30	3	0,5

Рисунок 4.5 - Зовнішній вид трансформатора струму марки ТЛШ-10

Виконаємо перевірку трансформатора ТЛШ-10 по умовам 4.1 - 4.10

1) по номінальній напрузі:

10 кВ = 10 кВ

2) по максимальному робочому струму:

476,095А < 4000 А

3) по електродинамічній стійкості:

36,73 кА < 81 кА

4) по термічній стійкості:

5) по опору навантаження:

До трансформатору струму приєднується прилад релейного захисту МРЗС (Z=0,06Ом), амперметр (Z=0,1Ом), ватметр (Z=0,09Ом) і лічильники електричної енергії (Z=0,07Ом).

Опір всіх приладів:

.

Довжина проводу рівна L=2м провід алюмінієвий =0,0283Ом*мм²/м, перерізом S=4 мм².

0,35 Ом<1,2 Ом

Всі умови для трансформатора струму ТЛШ-10 виконуються.

4.2.2 Вибір трансформатору напруги

Трансформатори напруги також будемо встановлювати відповідно з рекомендаціями компанії виробника шафи. Вибираємо трансформатори напруги марки НОЛП -10. Параметри трансформатора напруги НОЛП -10 наведені в таблиці 5.4.

Таблиця 4.4 - Номінальні параметри НОЛП -10

Uн , кВ	Клас точності	Uвт, В	Sном, ВА
10	0,5	100	75

Зробимо перевірку трансформатора напруги по умовам 4.11 - 4.13

1) по номінальній напрузі:

кВ

2) по вторинному навантаженню:

Потужність вольтметра - S=2,0 ВА; потужність ватметра - S=3,0 ВА; потужність лічильника активної і реактивної енергії - S =2,0 ВА.

ВА

Як бачимо всі умови виконуються, тобто можна використовувати дані трансформатори напруги підстанції.

Размещено на Allbest.ru

...