Анализ работы подстанции Клин 110/10/6 кВ
Ознакомление с особенностями комплексной проверки схемы электроснабжения и оборудования подстанции. Исследование и анализ методики проверки выбора числа и мощности трансформаторов. Определение допустимой перегрузки трансформатора в часы максимума.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.06.2015 |
| Размер файла | 76,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Анализ работы подстанции Клин 110/10/6 кВ
Содержание
Введение
1. Проверочный расчет электроснабжения подстанции Клин
2. Проверка места положения подстанции
3. Проверка выбора числа и мощности трансформаторов
4. Анализ схемного решения подстанции Клин
5. Определение токов короткого замыкания
6. Выбор электрооборудования подстанции
Введение
Электрическая энергия является наиболее удобным и дешевым видом энергии. Широкое распространение электрической энергии обусловлено относительной легкостью ее получения, преобразования и возможностью ее передачи на большие расстояния. Огромную роль в системах электроснабжения играют электрические подстанции - электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения электроэнергии. Они являются важным звеном в системе электроснабжения. Поэтому рассмотрение работы электрических подстанций является важным этапом в подготовке грамотного специалиста.
При проектировании подстанции стараются использовать типовые решения, схемы и элементы, что приводит к унификации оборудования подстанции и как следствие к удешевлению обслуживания и проектировочной стоимости. Но на практике, при проектировании подстанции приходится учитывать особенности месторасположения и другие исходные условия.
Развитие промышленности и сельского хозяйства неразрывно связанно с ростом энергопотребления. Строительство подстанции Клин в р.п. Клин предусмотрено «Схемой развития электрических сетей Средне - Волжского района». Подстанция предназначена для питания коммунально-бытовых и промышленных потребителей р.п. Клин. Подстанция Клин является типичной тупиковой подстанцией. Таких подстанций очень много находится в эксплуатации и на сегодняшний день.
В связи с тем, что существующие распределительные сети в р.п. Клин эксплуатируются на напряжение 6 кВ, а для районов новой застройки должно вводится напряжение 10 кВ, на подстанции установлены трехобмоточные трансформаторы 110/10/6 кВ. Подстанция присоединяется к двухцепному ответвлению от линии 110 кВ «Ключики - Клин».
С момента пуска подстанции «Клин» менялись требования к оборудованию, оно обновлялось, изменялись нагрузки потребителей подстанции. Проверочный анализ проводится для установления соответствия установленной мощности трансформаторов мощностям потребителей, получающих питание от подстанции, а также установленного оборудования требованиям современного этапа. Расчет включает в себя определение расчетных нагрузок, выбор мощностей и числа трансформаторов, расчет распределительных сетей, выбор электрических аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств (РУ) подстанции, выбор схемы. Проверяется также оптимальность эксплуатируемой схемы электроснабжения, оборудования подстанции. С этой целью выполняются расчеты мощности и токов короткого замыкания.
В данной работе рассматривается надежность функционирования оборудования подстанции и, связанная с этим, возможность бесперебойного обеспечения потребителей электроэнергией.
Для оптимального решения системы электроснабжения производится технико-экономическое сравнение нескольких вариантов и выбирается наиболее экономически выгодный из них (сравниваются варианты примерно одинаковые по надежности).
Целью данной работы является комплексная проверка схемы электроснабжения и оборудования подстанции «Клин» требованиям современного этапа, и оценка надежности ее функционирования.
1. Влияние окружающей среды на работу подстанции
Конструктивное выполнение электрических сетей определяется условиями окружающей среды.
На работу подстанции большое влияние оказывает температура окружающей среды. Так как подстанция «Клин» располагается в умеренных широтах, то характерны изменение температуры окружающей среды в течение года. Зимой температура окружающей среды доходит до -350С, а летом до +400С. Такое колебание температуры не может не сказываться на оборудовании. Изменение температуры окружающей среды негативно сказывается на электрооборудовании. Так зимой при морозах необходима установка обогрева в шкафах приводов коммутационной аппаратуры. В масляных выключателях также необходимо поддерживать температуру масла в заданных пределах, для этого предусмотрено устройство для подогрева масла, это ведет к возрастанию стоимости оборудования, увеличению потребления энергии на собственные нужды.
Необходимо учитывать климатические, атмосферные условия в месте расположения подстанции при проектировании и выборе оборудования для ОРУ. В данном районе расчетная температура воздуха составляет +35 0С, температура самой холодной пятидневки -30 0С, нормативный напор ветра 40 кгс/см2, район по гололеду - 3, средняя высота снежного покрова 57 см, нормативная снеговая нагрузка 100 кгс/см2.
2. Проверка места положения подстанции
При выборе схемы электроснабжения существенную помощь оказывает картограмма электрических нагрузок. Картограммой называют план, на
котором изображена средняя интенсивность распределения нагрузок приемников электроэнергии. Для ее построения на плане указывают в соответствующем масштабе электрическую нагрузку в виде кругов, площадь которых прямо пропорциональна мощности электрических приемников. В качестве центра круга выбирают центр электрической нагрузки (ЦЭН) приемника, а радиус круга соответствует расчетной мощности приемника электрической энергии; значение его находим из условия равенства расчетной мощности Рi площади круга [13].
Рi= pr2aim,
где rаi - радиус круга, см;
m - масштаб картограммы, кВт/см2,
тогда
Проведем расчет по для ЦРП - одного из основных потребителей подстанции «Клин»
Радиусы окружностей для построения картограммы реактивных нагрузок определяем аналогично. Выбранный для построения картограммы нагрузок масштаб m=100 кВт/см2. Предполагаемые электрические нагрузки приемников, а также соответствующие значения радиусов окружностей приведены в таблице 1, картограмма нагрузок показана в приложении А.
Для нахождения центра рассеяния ЦЭН и размещения подстанции необходимо найти условный центр электрических нагрузок. Подстанцию сле-
дует располагать как можно ближе к этому центру и по возможности в
зоне рассеяния. Это позволяет снизить расход электрической энергии, уменьшить расход проводникового материала за счет сокращения протяженности кабельных линий и приближения высокого напряжения к центру потребления электрической энергии.
Таблица 1 - Исходные данные для построения картограммы нагрузок
|
Наименование потребителя |
Нагрузка |
Коэффициент мощности |
Радиус окружности, мм для нагрузки |
Координаты, м |
||||
|
Активная Pi, кВт |
Реакт. Qi,кВар |
Активной rai |
Реакт. rpi |
Хi |
Yi |
|||
|
1.ЦРП |
6629,4 |
3757,05 |
0,87 |
45,94 |
34,58 |
1575 |
2475 |
|
|
2.КТП РЭУ |
194 |
48,62 |
0,97 |
7,86 |
3,93 |
1625 |
625 |
|
|
3.РП19 |
663 |
410,89 |
0,85 |
14,53 |
11,44 |
2100 |
1050 |
|
|
4.РП-32 |
176 |
94,99 |
0,88 |
7,48 |
5,50 |
1775 |
125 |
|
|
5.РП-45 |
918 |
568,93 |
0,85 |
17,09 |
13,46 |
475 |
2025 |
|
|
6.РП-26 |
2476,8 |
1469,65 |
0,86 |
28,08 |
21,63 |
650 |
1050 |
|
|
7.РП Насосная |
28,14 |
31,18 |
0,67 |
2,99 |
3,15 |
1450 |
800 |
|
|
8.ТЯГ №13 |
167,04 |
94,67 |
0,87 |
7,29 |
5,49 |
2225 |
900 |
|
|
9.ТП-339 |
133,5 |
68,39 |
0,89 |
6,52 |
4,67 |
1400 |
600 |
|
|
10.ТП-349 |
42,5 |
26,34 |
0,85 |
3,68 |
2,90 |
1475 |
400 |
|
|
11.Подстанция Птицефабрика |
13430 |
8323,17 |
0,85 |
65,38 |
51,47 |
500 |
2075 |
Для определения условного центра электрических нагрузок воспользуемся методикой определения центра тяжести однородных, плоских фигур сложной формы. Учитывать третью координату z не имеет смысла, так как потребители электрической энергии размещены примерно на одном уровне. электроснабжение подстанция трансформатор
Перепад рельефа не более 10ё15 м.
Координаты центра активных электрических нагрузок
(1)
где хi, yi - координаты i - го потребителя.
Расчет координат центра активных нагрузок по формулам (1) проводим используя координаты расположения нагрузок, приведенные в таблице 1. Получим следующие координаты х0а=880 м; y0а = 2005 м.
Координаты центра реактивных электрических нагрузок определяются аналогично
Все известные методы нахождения ЦЭН сводятся к тому, что центр электрических нагрузок определяется, как некоторая постоянная точка на плане. Исследования показали, что такое положение нельзя считать правильным и ЦЭН следует рассматривать как некоторый условный центр, так как определение его еще не решает до конца задачи выбора местоположения подстанции. Дело в том, что положение, найденное по тому или иному математическому методу условного центра электрических нагрузок не будет постоянным. Это объясняется изменением потребляемой приемниками мощности, развитием предприятия.
В соответствии со сказанным выше ЦЭН описывает на плане фигуру сложной формы. Поэтому правильнее говорить не о ЦЭН как некоторой постоянной точке на плане, а о зоне рассеяния ЦЭН. Зона рассеяния может определяться для статического состояния системы и с учетом динамики (развития) системы электроснабжения.
Для определения зоны рассеяния ЦЭН необходимо прежде всего найти закон распределения координат ЦЭН. Обычно предполагают, что распределение случайных координат ЦЭН следует нормальному закону распределения (закону Гаусса-Лапласа), т.е. [9].
где ax, аy - математические ожидания случайных координат;
sх, sy - дисперсии случайных координат.
Математические ожидания случайных координат в нашем случае - это координаты ЦЭН
ах=х0; аy=y0.
Если ввести обозначение
(2)
называемые мерами мощности случайных величин, закон распределения запишется в следующем виде
Так как координаты х и y изменяются одновременно то от одномерной плоскости распределения вероятностей исследуемых величин можно перейти к двумерной функции распределения вероятностей случайных независимых координат
.
Зона рассеяния центра электрических нагрузок представляет собой эллипс, как сечение поверхности нормального распределения, полуоси которого равны
(3)
Форма эллипса зависит от соотношений
где Рхi , Рyi - вероятности появления хi , yi:
.
С учетом этого выражения дисперсия случайных координат определяется следующим образом:
тогда по формуле (2) находим
Используя формулу (3) находим полуоси эллипса зоны рассеяния
Так как различие между осями эллипса не превышает 10% то можно принять hX=hY=h*, тогда эллипс преобразуется в доверительный круг, радиус которого определяется из выражения
Как показала практика проектирования и эксплуатации системы электроснабжения, расположение подстанции не всегда возможно в зоне рассеяния ЦЭН. В нашем случае подстанция «Клин» предназначена для питания в первую очередь коммунально-бытовых и промышленных потребителей районного посёлка.
Смещение подстанции из зоны рассеяния ЦЭН приводит к ухудшению технико-экономических показателей системы электроснабжения и является не желательным. Поэтому необходимо оценить к чему приводит смещение.
Найденный центр активной нагрузки построен в приложении А. Из которого видно, что фактическое местоположение подстанции отличается от рассчитанного ЦЭН на незначительную величину, около 300 метров. Поэтому изменение места положение подстанции не является целесообразным.
Таблица 2. - Данные к построению зоны рассеяния
|
Дисперсия случайных координат |
Среднеквадратичное отклонение |
Мера точности случайных величин |
Полуоси эллипса рассеяния |
Радиус окружности рассеяния |
|||||
|
sХ2 |
sY2 |
sХ |
sY |
hX |
hY |
RX |
Ry |
R |
|
|
282439 |
241509 |
531 |
491 |
0,00133 |
0,00144 |
1302,3 |
1202,8 |
1250 |
3. Проверка выбора числа и мощности трансформаторов
Трансформаторы относятся к основному оборудованию подстанции и правильный технически и экономически обоснованный выбор их типа, числа и мощности необходим для рационального электроснабжения потребителей электрической энергией.
Выбор трансформаторов заключается в определении их числа, типа и номинальной мощности. К основным параметрам трансформатора относятся номинальные мощность, напряжение, ток, напряжение короткого замыкания, ток холостого хода, потери холостого хода и короткого замыкания.
На подстанции "Клин" в настоящее время установлены два трансформатора одинаковой мощности по простой и экономичной схеме с отделителями и короткозамыкателями на стороне высшего напряжения без выключателей на это напряжение. При этом простыми конструктивными решениями можно учесть возможное развитие с сохранением схемы и установкой трансформаторов большей мощности.
Перед началом расчета требуется определить категорию электроприёмников, получающих питание от подстанции. Подстанция Клин осуществляет электроснабжение приемников первой и второй категории, перебои в электроснабжении которых недопустимо. В связи с этим при выборе типа и числа трансформаторов необходимо учитывать надежность электроснабжения и возможность резервирования. Надежность электроснабжения обеспечивается за счет установки на подстанции двух трансформаторов. Следует добиваться как экономически целесообразного режима работы, так и соответствующего резервирования питания приемников при отключении одного из трансформаторов, причем нагрузка трансформатора в нормальных условиях не должна (по нагреву) вызывать естественного сокращения срока его службы. Поэтому на подстанции "Клин" применена, схема двухтрансформаторной подстанции. Установлены два трансформатора с РПН типа ТДТН 40000/110Этот трансформатор имеет регулирование напряжения в нейтрали 16% ( 9 ступеней) обмотки ВН и дополнительное регулирование с ПБВ на стороне СН 22,5%. Такое решение отвечает требованиям по надежности электроснабжения. Для проверки правильности принятого решения проведем расчет, основанный на технико-экономическом сравнении двух вариантов. В качестве альтернативного варианта рассмотрим вариант, где вместо двух трансформаторов установлены два трансформатора меньшей мощности.
При возникновении повреждений или выводе одного трансформатора в ремонт, оставшийся должен обеспечивать потребляемую потребителями мощность. Покрытие может осуществляться не только за счет использования номинальной мощности трансформаторов, но и за счет их перегрузочной способности (в целях уменьшения установочной мощности трансформаторов).
При проектировании определение типа и мощности трансформаторов проводится на основе технико-экономических расчетов. Для оценки правильности принятого решения по установке двух трансформаторов типа ТДТН 40000/110 на подстанции "Клин" проведем сравнительный анализ двух вариантов.
Максимальная полная расчетная мощность приемников, запитанных от выбираемых трансформаторов равна 34560 кВА. Данные мощности были предоставлены системным оператором РДУ. Средняя расчетная полная мощность приемников равна 31154 кВА. Так как подстанция «Клин» снабжает электроэнергией потребителей первой и второй категории и учитывая необходимость 100%-ного резервирования, номинальная мощность одного трансформатора из двух рассматриваемых равна
Данная номинальная мощность соответствует сегодняшнему распределению мощностей, когда основной потребитель - птицефабрика работает не на полную мощность. В действительности подстанция «Клин» рассчитана на передачу большей мощности. Выбор типа, мощности и числа трансформаторов проведем по сегодняшним расчетным данным.
Сравним два варианта установки двух трансформаторов или четырех трансформатора. Из справочника [10] выбираем два трехфазных трансформатора типа ТДТН-40000/110 и два трехфазных трансформаторов ТДТН - 25000/110. Паспортные данные представлены в таблице 3, 4.
Таблица 3 - Паспортные данные первого варианта трансформатора
|
Тип трансформатора |
Uвн, кВ |
Uсн, кВ |
Uсн, кВ |
n, шт. |
DРхх, кВт |
DРкз, кВт |
Iхх, % |
Uкз, % |
Цена, тыс. р. |
|
|
ТДТН- 40000/110 |
115 |
11 |
6,6 |
2 |
50 |
230 |
0,9 |
10,5 |
8235 |
Таблица 4 - Паспортные данные второго варианта трансформатора
|
Тип трансформатора |
Uвн, кВ |
Uсн, кВ |
Uсн, кВ |
n, шт. |
DРхх, кВт |
DРкз, кВт |
Iхх, % |
Uкз, % |
Цена, тыс. р. |
|
|
ТДТН- 25000/110 |
115 |
11 |
6,6 |
4 |
36 |
145 |
1 |
10,5 |
6750 |
Мощность трансформаторов необходимо определять с учетом его перегрузочной способности.
Допустимая перегрузка трансформатора в часы максимума равна
кВА;
кВА.
.
Определяем коэффициент допустимой перегрузки трансформатора зимой
;
.
Перегрузка не должна превышать 15%, поэтому примем КПЕР=0,15. Суммарный коэффициент кратности допустимой перегрузки равен
;
.
Допустимая перегрузка на трансформаторы с учетом допустимой систематической перегрузки в номинальном режиме равна
;
.
Из приведенного расчета можно сделать вывод о том, что оба варианта удовлетворяют поставленным условиям. Окончательный вывод по выбору типа трансформатора следует сделать после проведения экономического расчета.
Сравнивая полученные данные можно, сделать вывод, что оба варианта обеспечивают требуемой мощностью потребителей. Но при выходе из строя одного трансформатора во втором варианте будет нарушено условие надежности 1 и 2 категории, так как один трансформатор не сможет покрыть полностью всю нагрузку или же будет работать в перегруженном режиме, что не желательно.
4. Анализ схемного решения подстанции Клин
Главная схема электрических соединений подстанции - это совокупность основного электрооборудования (трансформаторы, линии сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры) со всеми выполненными между ними соединениями.
Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части подстанции, так как он определяет полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальной схемы электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и так далее.
При выборе схемы электроустановок должны учитываться различные факторы: значение и роль подстанции для энергосистемы; положение подстанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей; категория потребителей по степени надежности электроснабжения; перспектива расширения подстанции и прилегающего участка сети. Из всего комплекса условий, влияющих на выбор главной схемы подстанции, можно выделить основные требования:
- надежность электроснабжения потребителей;
- приспособленность к проведению ремонтных работ;
- оперативная гибкость электрической схемы;
- экономическая целесообразность.
Подстанция Клин получает питание по двум линиям 110 кВ от подстанции Ключики. На подстанции осуществляется понижение напряжения от 110 кВ до 10 и 6 кВ. Электроэнергия поступает на открытое распределительное устройство 110 кВ по двухцепной ВЛ, затем трансформируется и распределяется между потребителями в закрытом распределительном устройстве 6, 10 кВ. На подстанции Клин применена широко используемая сегодня для тупиковых подстанций упрощенная схема с отделителями и короткозамыкателями со стороны высшего напряжения.
Вместо выключателя на стороне высшего напряжения установлены короткозамыкактели и отделители, и отключение питающей лини происходит посредством срабатывания головного выключателя. В случае возникновения
повреждения на трансформаторе или шинах подстанции устройство релейной защиты трансформатора дает сигнал короткозамыкателю. Он создает искусственное короткое замыкание в линии. Линия отключается линейной защитой. После этого в бестоковую паузу отключается отделитель поврежденного трансформатора и АПВ снова включает линию. Перемычка на стороне высшего напряжения увеличивает маневренность тупиковой подстанции.
При эксплуатации упрощенных подстанций выявились существенные недостатки в работе отделителей и короткозамыкателя открытого исполнения. Время срабатывания этих аппаратов велико, что затрудняет автоматическое повторное включение (АПВ) головного выключателя и вызывает развитие возникшего в трансформаторе повреждения. Кроме того, включение короткозамыкателя вызывает резкое снижение напряжения в электрической сети. Применение телеотключающего импульса позволяет избежать снижения напряжения, вызываемого включением короткозамыкателя. В настоящее время отделители и короткозамыкатели модернизируют, помещая контакты в закрытую оболочку заполненную элегазом.
Подстанция «Клин» имеет две секции шин по 6 кВ и две секции шин по 10 кВ. Из ЗРУ по КЛ и ВЛ 6 и 10 кВ электрическая энергия передается потребителям. Для распределения энергии по КЛ и ВЛ 6 и 10 кВ используется радиальная схема. Радиальная схема выбрана по ряду причин: потребители электроэнергии размещены в разных направлениях от подстанции; радиальная схема более надежна по сравнению с магистральной схемой; в данной схеме электрическая энергия передается прямо к приемникам, без ответвлений на пути для питания других потребителей.
Каждый из двух трансформаторов питает свои секции шин 6 и 10 кВ с одним выключателем на цепь. Шины соединены секционным выключателем. Эта схема выбрана из-за того, что к шинам присоединено большое количество приемников, а также учитывается необходимость сто процентного резервирования. Обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений. В нормальном режиме работы секционный выключатель отключен и каждый трансформатор питает свою секцию шин. При выходе из строя одного из трансформаторов, он отключается, срабатывает секционный выключатель и питание всех потребителей производится через второй трансформатор. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схемы. Однако эта схема имеет свои недостатки. Так повреждение шиносоединительного выключателя равноценно короткому замыканию на обеих системах шин, то есть приводит к отключению всех присоединений.
5. Определение токов короткого замыкания
Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фаз между собой, а в системах с изолированной нейтралью также замыкание фаз на землю. Такой режим является самым тяжелым для элементов системы. И именно по нему производят выбор и проверку электрооборудования подстанции.
При коротких замыканиях токи в фазах увеличиваются, а напряжение снижается. Как правило, в месте К.З. возникает электрическая дуга, которая вместе с сопротивлением пути тока образует переходное сопротивление. Непосредственное К.З. без переходного сопротивления в месте повреждения называется металлическим К.З.. Пренебрежение переходным сопротивлением значительно упрощает расчет и дает максимально возможное при одних и тех же исходных условиях значения тока К.З. для выбора аппаратуры необходим именно этот расчет.
При расчете токов К.З. примем следующие допущения [8]:
- не учитываются емкости, а следовательно и емкостные токи в кабельной линии;
- трехфазная цепь считается симметричной, сопротивления фаз равными друг другу;
- отсутствует насыщение стали электрических машин
- не учитываются токи намагничивания трансформаторов;
- не учитывается сдвиг по фазе э.д.с. различных источников питания, входящих в расчетную схему;
- не учитывается влияние регулирования коэффициента трансформации силовых трансформаторов на величину напряжения короткого замыкания (Uкз%) этих трансформаторов;
- не учитываются переходные сопротивления в месте короткого замыкания.
Указанные допущения приводят к незначительному преувеличению токов короткого замыкания (погрешность не превышает 10%, что допустимо) [9]. Схема замещения подстанции приведена в приложении Г. На схеме в однолинейном изображении указываются источники питания (в данном случае энергосистема) и элементы сети (линии электропередач, трансформаторы), связывающие источники питания с точками К.З.; а так же параметры всех элементов, необходимых для расчета токов К.З Все элементы данной схемы заменяются соответствующими сопротивлениями в целях упрощения расчета. Для каждой электрической ступени в расчетной схеме вместо ее действительного напряжения на шинах будет рассчитываться среднее напряжение Uср , кВ.
Наибольшие токи К.З. в нашей схеме могут возникнуть при отключенных секционных выключателях. Рассмотрим этот режим, определим токи К.З. в точках К-1, К-2, К-3 очевидно, что в точках К-4, К-5, К-6, токи будут такими же из-за симметричности схемы.
Для расчета токов короткого замыкания в точках К-1, К-2, К-3 необходимо определить индуктивные сопротивления всех элементов схемы. Определим сопротивления всех элементов схемы. И приведем их к базисному напряжению 115 кВ. Расчеты представлены в таблице 5.
Точки, для которых проведем расчет токов короткого замыкания, указаны на схеме замещения в приложение Г. Расчеты устойчивого, ударного токов короткого замыкания и мощности короткого замыкания в этих точках приведены в таблице 6.
Расчет токов короткого замыкания выполняется в соответствии с РД 153-34.0-20.527-98 «Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования».
Таблица 5 - Расчет сопротивлений элементов схемы приведенных к 115 кВ
|
Наименование величины |
Расчетная формула |
Числовое значение |
|
|
Сопротивление линии электропередач 110 кВ при погонном сопротивлении линии ХЛП = 0,4 Ом/км Х1 ,Ом |
ХЛП l |
0,460=24 |
|
|
Напряжение короткого замыкания соответствующих обмоток, % UКВ UКС UКН |
0,5Ч(иК В-С + иК В-Н - иК С-Н) 0,5Ч(иК В-С + иК С-Н - иК В-Н) 0,5Ч(иК В-Н + иК С-Н - иК В-С) |
0,5Ч(10,5 + 17,5 - 6,5) =10,75 0,5Ч(10,5 + 6,6 - 17,5) = -0,25 0,5Ч(17,5 + 6,5 - 10,5) = 6,75 |
|
|
Сопротивление трансформатора, Ом |
|||
|
ХВ |
|||
|
ХС |
- |
0 |
|
|
ХН |
Таблица 6 - Расчет токов короткого замыкания
|
Точка КЗ |
Сопротивление, результирующее, приведенное к U =115 кВ, Ом |
Периодическая составляющая тока КЗ, I11 = I кА на стороне |
Ударный ток КЗ , кА |
Мощность КЗ , МВА |
|||
|
110 кВ |
10 кВ |
6 кВ |
|||||
|
К1 |
24 |
- |
- |
7 |
527,76 |
||
|
К3 |
4,6+35,5+22,3=62,4 |
- |
47,02 |
211,14 |
|||
|
К2 |
4,6+35,5=40,1 |
- |
- |
44,17 |
330,56 |
6. Выбор электрооборудования подстанции
Сначала произведем выбор токоведущих частей. Подстанция получает питание по воздушной двухцепной линии электропередач 110 кВ. При выборе сечения проводов необходимо учитывать ряд технических и экономических факторов:
- нагрев от длительного выделения тепла рабочим током;
- нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания;
- падение напряжения в проводах воздушной линии от проходящего тока в нормальном и аварийном режимах;
- механическая прочность -- устойчивость к механической нагрузке (собственный вес, гололед, ветер);
- коронирование -- фактор, зависящий от величины применяемого напряжения, сечения провода и свойств окружающей среды.
Расчет проводов для линий электропередач 110 кВ проведем по экономической плотности тока jэк [10]. При расчете по экономической плотности тока сечение проводов выбирается по выражению
. (4)
Тогда, по формуле (4) для линии электропередач 110 кВ при расчетном токе I=181 А сечение равно
мм2,
где jэк = 1,0 А/мм2.
По полученным значениям выбираем марку провода. Для двухцепной линии напряжением 110 кВ -- АС 185/29. Для окончательного обоснования выбора данной марки провода необходимо проверить по допустимой потери напряжения.
, (5)
где
- активная мощность, кВт;
- реактивная мощность, кВар;
- активное сопротивление линии, Ом/км;
- индуктивное сопротивление линии, Ом/км;
U - напряжение сети, кВ.
Используя формулу (5) определяем потерю напряжения для линии
В.
Определим допустимую потерю напряжения в линии. Допускается потеря напряжения в линии не более 7%
В.
Как видно из расчета расчетное значение потерь напряжения в линии меньше допустимых потерь напряжения, это объясняется относительно малой длиной линии, следовательно, данный провод подходит.
Надежная работа подстанции Клин может быть обеспечена только тогда, когда каждый выбранный аппарат соответствует как условиям номинального режима работы, так и условиям работы при коротких замыканиях. Поэтому электрооборудование сначала выбирают по номинальным параметрам, а затем осуществляют проверку на действие токов короткого замыкания.
Проведем выбор ОРУ. В соответствии со схемой подстанции необходимо выбрать разъединители, отделители, короткозамыкатели и разрядники.
На подстанции применяются разъединители РНДЗ-110/1000. Они относятся к разъединителям горизонтально-поворотного типа. В этих разъединителях главный нож состоит из двух частей, которые перемещаются в горизонтальной плоскости при повороте колонок изоляторов, на которых закреплены. В горизонтально-поворотных разъединителях при отключении нож как бы «ломается» на две части, поэтому облегчается работа привода в случае обледенения контактов. Выбор разъединителей и отделителей производится по напряжению установки, по току, по электродинамической стойкости и по термической стойкости.
На подстанции Клин применена схема с короткозамыкателями и отделителями на стороне высшего напряжения. Произведем выбор данного оборудования. Короткозамыкатели выбираем по номинальному напряжению, току К.З., по электродинамической стойкости и по термической стойкости. Параметры выбора разъединителей, отделителей и короткозамыкателей на напряжение 110 кВ сведены в табл.7.
Таблица 7 - Параметры выбора разъединителей, отделителей и короткозамыкателей
|
Тип электрооборудования |
Расчетный параметр электрической цепи |
Каталожные данные оборудования |
Условие выбора |
|||
|
РНДЗ-1-110У-1000 |
Uном. с, кВ |
110 |
Uном, кВ |
110 |
Uном. с Ј Uном |
|
|
Iном, с, А |
181 |
Iном, А |
1000 |
Iном, с Ј Iном |
||
|
Iп, с, кА |
12 |
Iп, кА |
31,5 |
Iп, с Ј Iп |
||
|
Iу, с, кА |
37 |
Iу, с, кА |
80 |
Iу, с Ј Iу |
||
|
Bк, кАЧс |
9 |
Iтер, кА |
31,5/4 |
Вк Ј I2терЧ tтер |
||
|
ОД - 110 - 630 |
Uном, с, кВ |
110 |
Uном, кВ |
110 |
Uном, с Ј Uном |
|
|
Iном, с, А |
181 |
Iном, А |
630 |
Iном, с Ј Iном |
||
|
Iу, с, кА |
37 |
Iу, с, кА |
80 |
Iу, с Ј Iу |
||
|
Вк, кАЧс |
11 |
Iтер, кА |
31,5/3 |
Вк Ј I2терЧ tтер |
||
|
КЗ- 110 |
Uном, с, кВ |
110 |
Uном, кВ |
110 |
Uном, с Ј Uном |
|
|
Iу, с, кА |
37 |
Iу, с, кА |
51 |
Iу, с Ј Iу |
||
|
Вк, кАЧс |
11 |
Iтер, кА |
12,5/3 |
Вк Ј I2терЧ tтер |
Установленные на подстанции разъединители, отделители и короткозамыкатели полностью удовлетворяют условиям выбора, поэтому их выбор следует признать верным.
На подстанции приняты следующие средства защиты трансформатора от перенапряжений: со стороны 110 кВ установлен вентильный разрядник РВС-110; со стороны 6 кВ - РВП-6; со стороны 10 кВ - РВП-10. Так же установлены трансформаторы тока: ТОЛ-10 для стороны 10кВ и ТОЛ-6 для стороны 6кВ.
При выборе разрядников необходимо учитывать следующие электрические параметры:
- номинальное напряжение указывает, в какой сети может применяться данный разрядник. Если он будет установлен в сеть с меньшим номинальным напряжением, чем указано на его паспорте, защита будет неэффективна, а если с большим напряжением, то разрядник при срабатывании разрушится;
- импульсное пробивное напряжение. При выборе разрядника его вольт-секундная характеристика должна лежать ниже вольт-секундной характеристики защищаемой изоляции не менее чем на 25%. Если вольт-секундная характеристика разрядника будет располагаться выше
- вольт-секундной характеристики защищаемой изоляции, то разрядник не защитит изоляцию от перенапряжении;
- остающееся напряжение Uост, представляющее собой падение напряжения на сопротивлении резистора при определенном импульсном токе. Остающееся напряжение и близкое к нему по значению пробивное напряжение должны быть на 20-25% ниже пробивного напряжения защищаемой изоляции;
- предел обрываемых токов, определяющийся максимально и минимально допустимым значением тока короткого замыкания при котором уже возможно гашение дуги, но еще не происходит разрушения разрядника.
На подстанции Клин все выключатели установлены внутренней установки. Закрытое распределительное устройство 6,10 кВ в исполнении с шкафами КРУ. Все выключатели являются маломасляными типа ВМПЭ-10 на выкатных тележках. Проверим правильность выбранных вводных выключателей для присоединения низшей и средней обмоток трансформатора соответственно к шинам 6 и 10 кВ, а так же секционных выключателей.
Выключатель является основным аппаратом на подстанции. Наиболее тяжелой операцией для выключателя является отключение трехфазного короткого замыкания и включение на существующие короткое замыкание. К выключателям предъявляются следующие требования [10]:
- надежное отключение любых токов;
- быстрота действия, то есть наименьшее время отключения;
- пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения;
- возможность пофазного (пополюсного) управления;
- легкость ревизии и осмотра контактов;
- взрыво- и пожаробезопасность;
- удобство транспортировки и эксплуатации.
Выключатели высокого напряжения выбираются по номинальному напряжению, току, номинальному току отключения, по ударному току, по термической устойчивости. Параметры выбора выключателей приведены в табл.8. Проведенный расчет показывает, что данный тип выключателей подходит для эксплуатации на подстанции Клин. В третьей главе приведена экономическая оценка варианта установки вакуумных выключателей взамен маломасляных.
Таблица 8 - Параметры выбора выключателей
|
Тип электрооборудования |
Параметр электрической цепи |
Каталожные данные оборудования |
Условие выбора |
|||
|
ВМПЭ -10 -3150 (ввод 6 кВ) |
Uном, с, кВ |
6 |
Uном, кВ |
10 |
Uном, с Ј Uном |
|
|
Iном, с, А |
800 |
Iном, А |
3150 |
Iном, с Ј Iном |
||
|
Iкз, кА |
18,47 |
Iотк, кА |
31,5 |
Iкз Ј Iотк |
||
|
Sкз, МВА |
211,14 |
Sотк,МВА |
350 |
Sкз Ј Sотк |
||
|
Iу, С, кА |
47,02 |
Iу, кА |
64 |
Iу, С Ј Iу |
||
|
ВМПЭ -10 - 3150 (ввод 10 кВ) |
Uном, с, кВ |
10 |
Uном, кВ |
10 |
Uном, с Ј Uном |
|
|
Iном, с, А |
800 |
Iном, А |
3150 |
Iном, с Ј Iном |
||
|
Iкз, кА |
17,35 |
Iотк, кА |
31,5 |
Iкз Ј Iотк |
||
|
Sкз, МВА |
330,56 |
Sотк,МВА |
350 |
Sкз Ј Sотк |
||
|
Iу, С, кА |
44,17 |
Iу, кА |
80 |
Iу, С Ј Iу |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор схемы собственных нужд подстанции. Расчет мощности трансформаторов Т-1 и Т-2 с учетом коэффициента перегрузки. Расчет токов короткого замыкания, заземляющего устройства. Определение основных показателей производственной мощности подстанции.
дипломная работа [312,0 K], добавлен 03.09.2010Проектирование электрической части понизительной подстанции 110/10 кВ. Алгоритм выбора числа, типа и мощности силовых трансформаторов, разработка главной схемы подстанции, расчет параметров и показателей работы электрических аппаратов и проводников.
курсовая работа [713,0 K], добавлен 28.12.2012Расчет суммарной расчетной мощности подстанции на шинах 10 кВ. Выбор числа и расчет мощности силовых трансформаторов. Определение токов короткого замыкания. Выбор электроаппаратов, токопроводов, заземляющих устройств по условиям рабочего режима.
дипломная работа [775,7 K], добавлен 23.09.2014Определение расчетной нагрузки района. Выбор мощности и схем тупиковой подстанции. Изучение схемы электроснабжения района. Подбор линий электропередач и мощности силовых трансформаторов районной понизительной подстанции. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [175,8 K], добавлен 30.06.2015Распределение электроэнергии по суммарной мощности потребителей. Выбор числа трансформаторов на подстанции. Разработка принципиальной схемы соединений. Расчет токов короткого замыкания. Оценка основного и вспомогательного оборудования подстанции.
курсовая работа [503,8 K], добавлен 27.11.2013Обоснование проекта модернизации подстанции "лопатки" 110/35/10 Кв Лебяжьевский РЭС: характеристика, анализ эффективности базовой схемы электроснабжения. Выбор числа и мощности трансформаторов, расчет токов короткого замыкания и схема замещения.
дипломная работа [5,4 M], добавлен 26.06.2014Анализ электрических нагрузок. Выбор числа и мощности компенсирующих устройств, схемы электроснабжения, числа и мощности трансформаторов, типа трансформаторной подстанции и распределительного устройства. Расчет экономического сечения питающей линии.
дипломная работа [962,5 K], добавлен 19.06.2015Особенности выбора силовых трансформаторов, трансформаторов тока. Расчет мощности, основное предназначение электрической части подстанции. Анализ схемы замещения сети и расчета значений короткого замыкания. Этапы проектирования городской подстанции.
дипломная работа [684,1 K], добавлен 22.05.2012Характеристика предприятия и его электроснабжения. Расчет электроснабжения отделения "Медведово" и определение центра электрических нагрузок. Особенности выбора числа и мощности трансформаторов. Молниезащита и заземление электрооборудования подстанции.
дипломная работа [239,2 K], добавлен 14.02.2010Определение расчетных нагрузок предприятия. Выбор числа и мощности трансформаторов. Схема электроснабжения подстанции и расчет питающих линий. Определение токов короткого замыкания, заземления; выбор защитных средств. Разработка конструкции подстанции.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.06.2014Производственная мощность проектируемой электрической подстанции. Выбор числа и мощности трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания. Максимальная токовая защита от перегрузки автотрансформаторов. Компоновка основного электрооборудования подстанции.
дипломная работа [661,4 K], добавлен 01.07.2015Характеристика района размещения и электрическая схема подстанции. Рациональный выбор электроснабжения и определение расчетных нагрузок, выбор числа и мощности автотрансформаторов, релейных защит. Проверка силового оборудования, расчет сметной стоимости.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 10.09.2011Составление структурной схемы подстанции. Выбор основного оборудования: числа и мощности трансформаторов связи, перетоки мощности на подстанции. Расчет количества линий на высшем низшем напряжении. Выбор схемы распределительных устройств, схема нужд.
курсовая работа [359,5 K], добавлен 30.04.2011Ознакомление с процессом выбора количества, типа и мощности силовых трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания. Определение структурной схемы и основных характеристик подстанции. Изучение электрических аппаратов и электроизмерительных приборов.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 30.01.2022Выбор рода тока, напряжения и схемы внешнего и внутреннего электроснабжения. Выбор и расчет числа и мощности цеховых трансформаторов и подстанции, марки и сечения кабелей, аппаратуры и оборудования устройств и подстанций. Компенсация реактивной мощности.
курсовая работа [453,8 K], добавлен 08.11.2008Расчет электрической части подстанции. Определение суммарной мощности потребителей подстанции. Выбор силовых трансформаторов и схемы главных электрических соединений подстанции. Расчет заземляющего устройства, выбор защиты от перенапряжений и грозы.
курсовая работа [489,4 K], добавлен 21.02.2011Обоснование целесообразности реконструкции подстанции. Выбор мощности трансформаторов трансформаторной подстанции. Расчет токов короткого замыкания и выбор основного оборудования подстанции. Расчетные условия для выбора электрических аппаратов.
дипломная работа [282,5 K], добавлен 12.11.2012Основной выбор схемы электроснабжения. Расчет распределительных шинопроводов. Определение числа и мощности трансформаторов подстанции. Компенсация реактивной мощности. Вычисление питающей сети цеха. Подсчет и выбор ответвлений к электроприемникам.
курсовая работа [740,0 K], добавлен 02.01.2023Выбор числа и мощности силовых трансформаторов и сечений проводов питающих высоковольтных линий. Разработка принципиальной электрической схемы подстанции. Расчет токов короткого замыкания. Проверка электрических аппаратов и токоведущих частей подстанции.
курсовая работа [498,0 K], добавлен 24.11.2012Выбор главной электрической схемы и оборудования подстанции. Определение количества и мощности силовых трансформаторов и трансформаторов собственных нужд. Расчет токов короткого замыкания. Подбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих частей.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 24.10.2012
