Проектирование понизительной подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»

Кафедра микропроцессорных средств автоматизации

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Выполнил студент гр.

Косолапов В. К.

Калинин И. С.

Пермь 2015 г

Содержание

Задание к контрольной работе

• Введение

1. Выбор схемы электрических соединений на староне высокого напряжения

2. Конструкция ЗРУ 10 кВ

3. Определение расчётных нагрузок на шины подстанции

4. Определение мощности и места установки компенсирующих устройств

5. Выбор трансформаторов

6. Выбор проводов воздушных линий и кабельных линий

7. Расчёт токов короткого замыкания

8. Выбор электрооборудования

Заключение

Литература

Задание к контрольной работе

В рамках контрольной работы ставится задача спроектировать понизительную подстанцию. Для решения задачи проектирования необходимо:

1) выбрать и обосновать схему электрических соединений подстанции по стороне ВН;

2) выбрать конструкцию РУ 6-35 кВ и разработать схему его заполнения;

3) выбрать основное оборудование подстанции, в том числе элементы (трансформаторы тока, напряжения) для релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗиА).

4) определить мощность и место установки компенсирующих устройств;

5) рассчитать токи КЗ и выполнить проверку выбранного оборудования в нормальном режиме;

Таблица 1. Сведения об электрических нагрузках и характере потребления

• Введение
• Контрольная работа заключается в проектирование понизительной подстанции 220/10 кВ, с целью электроснабжения территориально распределенных потребителей 10 кВ.
• В ходе выполнения контрольной работы решались следующие задачи:
• - разработка схемы понижающей подстанции 220/10 кВ
• - расчёт необходимой мощности компенсирующих устройств по условию баланса мощности энергосистемы;
• - выбор номинальных параметров основного электрооборудования;
• - проверка выбранного оборудования по условиям длительного и аварийного режима;
• Предложенные варианты и схемы подстанции удовлетворяют требованиям надежности потребителей и условию длительного режима работы.

1. Выбор схемы электрических соединений на староне высокого напряжения

Главная схема электрических соединений определяет основные качества электрической части станций и подстанций: надежность, экономичность, ремонтопригодность, безопасность обслуживания, удобство эксплуатации, удобство размещения электрооборудования, возможность дальнейшего расширения и т. д. [5].

Рис. 1 Структурная схема проектируемой подстанции

Согласно действующим Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) все электроприемники по требуемой степени надежности делятся на три категории. В данной контрольной работе представлена первоя категория потребителей. Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при отключении одного из них переключение на резервный должно осуществляться автоматически.

Схема сети по своей конфигурации и параметрам должна обеспечивать нормируемое качество электроэнергии у потребителей, как в нормальных, так и в послеаварийных режимах. Оно характеризуется качеством частоты и качеством напряжения.

Схемы и параметры сети должны обеспечивать оптимальный уровень токов короткого замыкания, возможность выполнения релейной защиты и автоматики.

Выбор схемы питания был произведен в пользу схемы с двумя блоками с элегазовыми выключателями на вводах 220кВ и элегазовым выключателям для секционирования по стороне 220кВ (рис.2), т.к данная схема позволяет обеспечивать требуемую надежность питания потребителей первой категории, проводить плановые ремонт электрооборудования и избежать необоснованных экономически затрат на дополнительное оборудование в случае выбора более сложной схемы.

Рис. 2. схема электрических соединений подстанции по стороне ВН

2. Конструкция ЗРУ 10 кВ

Закрытое распределительное устройство ЗРУ-10 кВ имеет две секции шин, соединенных секционным вакуумным выключателем, оборудованным АВР. Распределительное устройство 10 кВ скомплектован КРУН наружной установки серии К-37 Севастопольского завода “Таврида Электрик”, с использованием вакуумных выключателей ВВ/TEL-10 с электромагнитным приводом на номинальные токи 1000А по линейным ячейкам, вводам 10 кВ и СВВ-10 кВ. Оборудовано измерительными трансформаторами НАМИТ-10, разрядниками РВО-10, релейной и микропроцессорной защитой.

Работоспособность КРУ проверена при землетрясении до 9 баллов. Срок службы - до 30 лет.

КРУ имеет воздушную изоляцию, оперативное напряжение - 110 В, 220 В (выпрямленное); 220 В (переменное).

Такие подстанции широко применяются при электроснабжении предприятий промышленности, коммунального хозяйства, крупных энергетических строительств.

Рис. 3. схема электрических соединений подстанции по стороне НН

3. Определение расчётных нагрузок на шины подстанции

Расчетные нагрузки на шинах главной понизительной подстанции складываться из нагрузок потребителей .

Активная мощность системы:

P=4,8+3,1+2,4+3,1+1,7=18,2

Реактивная мощность системы:

Q=j(3,1+2,2+1,3+2,5+0,5)=j9,6

Полная мощность системы равна

S=18,2+j9,6

4. Определение мощности и места установки компенсирующих устройств

Одним из способов компенсации реактивной мощности является применение силовых конденсаторов. Силовые конденсаторы могут применяться в силовых сетях высокого и низкого напряжения. Они могут применяться как отдельными единицами, там и в виде комплектных батарей статических конденсаторов (БСК).

Поставленная цель: увеличение коэффициента мощности системы, поэтому необходимы конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности.

Расчёт реактивной мощности компенсирующих устройств

Реактивная мощность компенсирующих устройств находится из выражения:

QК.У.=Q - QВ=P(tgц - tgцВ)

где, Q - расчётная мощность нагрузки в пункте его присоединения к питающей энергосистеме; QВ - то же, но отвечающая установленным предприятию условиям получения энергии; tgц - тангенс угла, соответствующий коэффициенту мощности нагрузки; tgцВ - то же, но отвечающий установленным предприятию условиям получения энергии (tgцВ=0,31); P - расчётная мощность активной нагрузки в пункте его присоединения к питающей энергосистеме.

Тангенс угла мощности нагрузки:

Коэффициент мощности энергосистемы:

Определяем реактивную мощность компенсирующих устройств (2):

QК.У.=18,2•(0,527 - 0,31) = 3,958 Мвар

Выбор компенсирующей установки

Выбираем КУ типа УКРМ-6,3/10,5-2250, с номинальной реактивной мощностью Q=2250 квар, с количеством ступеней, равной 5, высотой - 1800 мм, шириной - 5192 мм, массой - 1340 кг.

КУ присоединяется к шине 10 кВ в количестве 1 с общей мощностью 4500 квар.

После компенсации реактивной мощности тангенс угла мощности нагрузки равен:

Реактивная мощность скомпенсирована на 47%, тогда выражения для полной мощности и мощности для шин ГПП будут иметь вид:

S=18,2+j9,6•(1-0,469) = 18,2+j9,6•0,531 = 18,2+j 5,1

S=18,901

Место установки компенсирующих устройств

При подключении к шинопроводу конденсаторной батареи, необходимо выполнение условия:

Qm?QК.У.?Qm+1,

где QК.У. - реактивная мощность конденсатора дальнего; Qm, Qm+1 - реактивная мощность предыдущего и последующего после КУ фидера на шинопроводе.

Распределение реактивной мощности на шинопроводе показано на Рис. 4

Рисунок 4. Распределение реактивной мощности на шинопроводе

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов ГПП

Таблица 3. Расчётная полная мощность ЭН с учётом компенсации

Потребители данной подстанции относятся к первой категории надежности, поэтому должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания. Отходящие кабельные линии выполнены с двух секций шин 10кВ к каждому потребителю. Проверку кабельных линий проводим по номинальным параметрам ЭН, на случай если вся нагрузка будет от одной кабельной линии.

Выбор сечения проводника по нагреву

Сечение проводника выбирается по условию:

Для ввода 220 кВ №№1,2:

Определим номинальный ток линии:

По справочнику [6] выбираем сечение проводника, а по справочнику [6] выбираем марку сталеалюминевый провод марки АС с Iдоп=330 А S=95

Для других линий расчёт ведётся аналогично, результаты расчёта сводим в таблицы №4,.

Таблица 4. Расчёт сечения проводников