Проектирование понизительной транзитной подстанции переменного тока, присоединенной в рассечку ЛЭП 110 кВ

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Схема подключения подстанций к ЛЭП

Номер расчетной рис. 1 подстанции соответствует последней цифре шифра.

Рис. 1 Схема питания подстанций.

Расстояния между подстанциями указаны в таблице 1. Номер варианта соответствует последней цифре шифра студента

Таблица 1

№ варианта	Расстояние (L), км
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0	65	50	55	60	31	48	64	63	55	65	60

Мощность короткого замыкания на шинах источников питания

Номер варианта таблицы 2 соответствует последней цифре шифра с учетом четной или не четной предпоследней цифры шифра студента.

Таблица 2

Вариант	Предпоследняя цифра шифра студента
	Четная	Не четная
	Sкз1, МВА	Sкз2, МВА	Sкз1, МВА	Sкз2, МВА
0	2500	1700	1800	2500

Наибольшая мощность нагрузки фидеров РУ 35 и 10 кВ приведена в таблице 3. Номер варианта таблицы 3 соответствует последней цифре шифра студента.

Таблица 3

Вариант	РУ 35 кВ, кВА	РУ 10 кВ, кВА
0	2200	1600

Мощность и напряжение обмоток трансформатора, количество фидеров распределительных устройств подстанции приведены в таблице 4. Номер варианта по таблице 4 определяется следующим образом: первая цифра варианта соответствует последней цифре шифра, вторая цифра 1 - не четная, 2 - четная предпоследняя цифра шифра студента.

Таблица 4

Вариант	Силовой трансформатор	Количество фидеров
	Мощность	Напряжение обмоток
	Sном, МВА	Uвн, кВ	Uсн, кВ	Uнн, кВ	СН	НН
0.2	25	115	38,5	11,0	10	8

ВВЕДЕНИЕ

подстанция ток трансформатор распределительный

Целью курсовой работы является разработка понизительной транзитной подстанции переменного тока, присоединенной в рассечку ЛЭП 110 кВ, и имеющей две ступени вторичного напряжения: 35 кВ и 10 кВ.

Разработка подстанции заключается в выборе и обосновании схем главных электрических соединений на всех напряжениях, расчетах токов короткого замыкания для выбора основного силового оборудования распределительных устройств подстанции.

Проектирование подстанций осуществляется в соответствии с ГОСТ 24291-90, ГОСТ 19431, СТО 56947007-29.240.10.028-2009, СТО 59012820-29.240.30.003-2009 и другими нормативными документами.

1. РАЗРАБОТКА ГЛАВНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИИ

Схема электрических соединений подстанции выбирается на основании требований к надежности, экономичности и маневренности, с учетом перспективы развития. Рекомендуется использовать типовые схемы РУ [1] и руководствоваться Нормами [2].

1.1 Выбор схемы распределительного устройства высшего напряжения

Для РУ 110 кВ выберем схему № 110-5Н «Мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий».

Данная схема отличается наглядностью, достаточной надежностью, гибкостью и простотой технической эксплуатации.

К распределительному устройству 110 кВ подключены: 2 линии электропередачи (Л), 2 силовых трансформатора (Т).

В данной схеме на четыре присоединения устанавливаются три выключателя.

1.2 Выбор схемы распределительного устройства среднего напряжения

Для РУ 35 кВ выберем схему № 35-9 «Одна рабочая секционированная выключателем система шин» согласно [1].

Схема позволяет обеспечить высокий уровень надежности электро-снабжения потребителей, которые питаются от данной подстанции, а также увеличивает надежность работы всей сети в целом.

РУ 35 кВ имеет 12 присоединений: два силовых трансформатора Т-1, Т-2 и десять отходящих фидеров 35 кВ.

1.3 Схема распределительного устройства низшего напряжения

Для РУ 10 кВ выберем схему № 10-1 «Одна, секционированная выключателем, система шин».

При проектировании РУ 10 кВ рекомендуется применять комплектные ячейки (КРУ), устанавливаемые в закрытом распределительном устройстве (ЗРУ). От ЗРУ 10 кВ будут отходить восемь потребительских кабельных линий.

Главная схема электрических соединений подстанции приведена в графической части курсовой работы.

2. ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

По заданной мощности, напряжению обмоток выбираем два трансформатора типа ТДТН-25000/110.

Основные параметры выбранных трансформаторов по [3] представлены в таблице 2.1.

Табл. 2.1 - Параметры силовых трансформаторов проектируемой подстанции

Sном	Uвн	Uсн	Uнн	uк В-С	uк В-Н	uк С-Н	Схема и группа соединения обмоток
МВА	кВ	кВ	кВ	%	%	%
25	115	38,5	11	10,5	17,5	6,5	Y0/Y0/Д-0-11

3. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

3.1 Составление расчетной схемы электрической сети

Расчетная схема представляет собой упрощенную электрическую схему и отличается от принципиальной тем, что на ней в однолинейном изображении показываются только те элементы, по которым возможно протекание аварийных токов или их составляющих.

В качестве расчетной принимается схема при всех включенных элементах электрической сети и при учете параллельной работы понижающих трансформаторов.

Рисунок 3.1 - Расчетная схема электрической сети

3.2 Составление схемы замещения и расчет параметров элементов электрической сети

Далее на основе расчетной схемы составляется схема замещения электроэнергетической системы (рисунок 3.2) с указанием порядковых номеров сопротивлений элементов. Параметры элементов схемы замещения определяются в именованных единицах с приближенным способом учета коэффициентов трансформации трансформаторов, то есть с использованием шкалы средних номинальных напряжений сетей:

UстI = 115 кВ;

UстII = 37 кВ;

UстIII = 10,5 кВ.

Рисунок 3.2 - Исходная схема замещения

Рассчитаем значения индуктивных сопротивлений всех элементов схемы замещения по формулам приближенного приведения.

Воздушные линии:

Сопротивления участков ЛЭП находятся по формуле (3.1):

, (3.1)

где ? длина участка ЛЭП, км; ? удельное сопротивление линии, принимаем = 0,4 Ом/км.

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом.

Эквивалентный источник (система):

Сопротивления источников питания ИП1, ИП2 определяются в соответствии с формулой (3.2):

(3.2)

Ом,

Ом.

Трехобмоточные силовые трансформаторы Т1 и Т2:

Для расчёта сопротивлений трансформатора необходимо рассчитать напряжения короткого замыкания обмоток по формулам (3.3-3.5):

, (3.3)

,

, (3.4)

,

, (3.5)

.

Сопротивления обмоток трансформатора рассчитываются по формулам (3.6 - 3.8):

, (3.6)

Ом,

, (3.7)

Ом,

, (3.8)

Ом.

Следующим этапом расчета токов короткого замыкания является постепенное преобразование схемы замещения к простому виду.

3.3 Расчёт результирующих сопротивлений до расчетных точек КЗ

Ом,

Ом,

Ом.

Рассчитаем эквивалентное сопротивление до точки К1 (рис.6):

Ом.

Результирующее сопротивление до точки К2:

Ом.

Результирующее сопротивление до точки К3:

Ом.

Рисунок 3.3 - Преобразование схемы замещения

3.4 Расчёт токов короткого замыкания на шинах подстанции

3.4.1 Действующее значение периодической составляющей трехфазного тока короткого замыкания в точке К1 определим по формуле

, (3.9)

где Uном1 - номинальное напряжение (линейное) распределительного устройства высшего напряжения; с - коэффициент, который рекомендуется принимать 1,1 при определении максимального значения тока КЗ.

кА.

3.4.2 Действующее значение периодической составляющей трехфазного тока в точке К2 определим по формуле

. (3.10)

кА.

3.4.3 Действующее значение периодической составляющей трехфазного тока в точке К3 определим по формуле

, (3.11)

кА.

3.5 Нахождение ударных токов короткого замыкания

Для проверки аппаратов на динамическую устойчивость определяют ударный ток короткого замыкания iуд, который имеет место через 0,01 секунды после начала короткого замыкания:

(3.12)

где - ударный коэффициент, примем равным 1,8 [4].

Ударный ток КЗ на шинах ВН подстанции:

кА.

Ударный ток КЗ на шинах CН подстанции:

кА.

Ударный ток КЗ на шинах НН подстанции:

кА.

Результаты расчётов токов короткого замыкания представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Значения токов короткого замыкания

Точка КЗ	Iп(0), кА	, кА
К1	2,63	6,7
К2	3,9	9,94
К3	7,22	18,37

4. МАКСИМАЛЬНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТОКИ ОСНОВНЫХ ПРИСОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИИ

Расчет максимальных рабочих токов основных присоединений проходной подстанции № 10 представлен в табл. 4.1.

Таблица 4.1 - Максимальные рабочие токи подстанции

Питающий ввод 110 кВ
А.
Ввод трансформатора 110 кВ
А.
Рабочая и ремонтная перемычки 110 кВ
А.
Ввод РУ 35 кВ
А.
Сборные шины РУ 35 кВ
А.
Фидер нагрузки 35 кВ
А.
Ввод РУ 10 кВ
А.
Сборные шины 10 кВ
А.
Фидер нагрузки 10 кВ
А.

5. ВЫБОР КРУ-10 кВ

КРУ-10 кВ подстанции выберем выполненным в виде камер сборных одностороннего обслуживания (КСО-СЭЩ [4]) и размещенным внутри здания. Одностороннее обслуживание позволяет ставить КСО непосредственно к стене или задними стенками друг к другу, что позволяет экономить место.

Рисунок 5.1 - Основные аппараты линейной камеры (КСО)

Рисунок 5.2 - Структура условного обозначения КСО-СЭЩ

Рисунок 5.3 - Внешний вид камеры КСО-СЭЩ с вакуумным выключателем

КСО состоит из отдельных камер со встроенными в них аппаратами, приборами измерения, сигнализации, соединенных между собой в соответствии с электрической схемой главных и вспомогательных цепей распредустройства (рисунок 5.4).

Встраиваемая в камеры аппаратура и присоединения определяют вид конструктивного исполнения камеры (табл. 5.1).

Таблица 5.1 - Оборудование, устанавливаемое в КСО

Наименование	Характеристики
1	2
Коммутационные аппараты	Номинальный ток, А	Ток отключения, кА
Выключатель вакуумный с пружинно-моторным приводом ВВУ-СЭЩ-П4С-10-20/1000 УХЛ2 ЗАО «ГК «Электрощит»-ТМ Самара»	1000	20
Разъединитель типа РВ СЭЩ-10 ЗАО «ГК «Электрощит»-ТМ Самара»	1000	-
Трансформаторы тока	Коэффициент трансформации	Ток термич. стойкости в теч. 3с, кА/ток электродинамич. стойкости, кА
Трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ®-10-11...У2 ТУ 3414-073-00110473-2005 двух- и трехобмоточные производства ЗАО «ГК «Электрощит»-ТМ Самара»	150/5 500/5 1000/5	16/40 40/100 40/100
Трансформатор тока нулевой последовательности ТЗЛК-СЭЩ®-0,66-3 У2, г. Самара	Ном. напряжение 0,66 кВ Ток термич. стойкости (1с):140 А Внутр. диаметр 125 мм.
Трансформаторы напряжения
Трансформатор напряжения трехфазной антирезонансной группы НАЛИ-СЭЩ®-10 (г. Самара)	Номинальное напряжение, кВ: - первичной обмотки - 10 - основной вторичной обмотки - 0,1
Трансформаторы собственных нужд
Трансформаторы собственных нужд ТЛС-СЭЩ-40/145-10У3 (г. Самара)	Мощность длительная - 38 кВА Максимальная мощность - 145 кВА
Предохранители	Uном = 10 кВ
ПКТ-103-10-80-20У3 (г. Самара)	Ном. ток откл. - 20 кА Ном. ток предохр. - 80 кА
ПКН 001-10 (г. Санкт-Петербург)	Uном = 10 кВ
Ограничители перенапряжений	Uном = 10 кВ
ОПН-П 10/10...13,5 УХЛ1(2) (Завод энергозащитных устройств, г. Санкт-Петербург)	Широкий выбор параметров (подробнее в каталоге предприятия-изготовителя)

Рисунок 5.4 - Схемы главных цепей КСО-СЭЩ

6. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ПОДСТАНЦИИ

6.1 Выбор силовых выключателей

Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

Согласно рассчитанным значениям максимальных токов, протекающих по рабочей перемычке и линиям, подходящим к трансформаторам, к установке принимаем элегазовые выключатели наружного исполнения типа ВГТ-110 III-40/2000 УХЛ1 [5]. Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в табл. 6.1.

Таблица 6.1 - Выбор выключателей на ВН

Место установки	Тип оборудования	Условия выбора	Данные аппарата	Данные сети
Ввод трансфор-матора, Рабочая перемычка	ВГТ - 110	Uном?Uсети Iном?Iрmax Iоткл. н.? Iкi(3) I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uном = 110 кВ Iном = 1000 А Iоткл. н. = 40 кА iдин = 102 кА	Uсети = 110 кВ Iрmax = 446,1 А Iкi(3) = 2,63 кА iуд = 6,7 кА

Выберем выключатели на стороне СН.

На данном напряжении к установке принимаем выключатели наружного исполнения ВВН-СЭЩ-Э-35-25/1000 УХЛ1 [4].

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в табл. 6.2.

Таблица 6.2 - Выбор выключателей на СН

Место установки	Тип оборудования	Условия выбора	Данные аппарата	Данные сети
Ввод 35 кВ, Секционный выкл-ль, фидерный выкл-ль	ВВН-СЭЩ-Э-35	Uном?Uсети Iном?Iрmax Iоткл. н.? Iкi(3) I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uном = 35 кВ Iном = 1000 А Iоткл. н. = 25 кА iдин = 63 кА	Uсети = 35 кВ Iрmax = 472 А Iкi(3) = 3,9 кА iуд = 9,94 кА

Выбор выключателей на стороне НН не производится, так как выключатели поставляются в составе КСО-СЭЩ с характеристиками, подходящими для данной электроустановки (подстанции).

Принятые к установке выключатели удовлетворяют всем заданным условиям.

6.2 Выбор разъединителей

Разъединитель - это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

Выберем разъединители на ВН.

К установке принимаем разъединители наружного исполнения горизонтально-поворотного типа РГ.1(2)-110/1000 [5].

Выбор осуществляется аналогичным образом, как для выключателей.

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в табл. 6.3.

Таблица 6.3 - Выбор разъединителей на ВН

Тип оборудования	Условия выбора	Данные аппарата	Данные сети
РГ.1(2)?110/1000	Uном?Uсети Iном?Iрmax I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uном = 110 кВ Iном = 1000 А iдин = 80 кА	Uсети = 110 кВ Iрmax = 524,9 А iуд = 6,7 кА

Выберем разъединители на СН.

На данном напряжении к установке принимаем разъединители наружного исполнения РНД - 35/2000 [5].

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в табл. 6.7.

Таблица 6.4 - Выбор разъединителей на СН

Тип оборудования	Условия выбора	Данные аппарата	Данные сети
РГ.1(2)?35/1000	Uном ? Uсети Iном ? Iрmax I2тер•tтер ? Bк iдин ? iуд	Uном = 35 кВ Iном = 1000 А iдин = 80 кА	Uсети = 35 кВ Iрmax = 472 А iуд = 9,94 кА

Выбор разъединителей на стороне НН не производится, так как разъединители поставляются в составе КСО-СЭЩ с характеристиками, подходящими для данной электроустановки (подстанции).

Выбранные разъединители удовлетворяют всем заданным условиям.

6.3 Выбор трансформаторов тока

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Выбор трансформаторов тока на ВН.

Таблица 6.5 - Выбор трансформаторов тока на ВН

Место установки	Тип оборудо-вания	Условия выбора	Данные аппарата	Данные сети
Питающие вводы, рабочая и ремонтная перемычки	ТБМО-110	Класс точности: 0,2S/0,5S/5Р/5Р/5Р Uном?Uсети Iном?Iрmax I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uном = 110 кВ Iном = 600 А iдин = 101 кА	Uсети = 110 кВ Iрmax = 524,9 А iуд = 6,7 кА

К установке принимаем трансформаторов тока наружного исполнения ТБМО-110 XIV [6]. Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в табл. 6.5.

Выбор трансформаторов тока на CН.

К установке принимаем трансформаторов тока наружного исполнения ТОЛ-35 [4]. Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в табл. 6.6.

Таблица 6.6 - Выбор трансформаторов тока на CН

Место установки	Тип оборудо-вания	Условия выбора	Данные аппарата	Данные сети
Ввод 35 кВ, Сборные шины, фидер 35 кВ	ТОЛ - 35	Класс точности: 0,2S/0,5/5Р/5Р Uном ? Uсети Iном ? Iрmax I2тер. • tтер ? Bк iдин ? iуд	Uном = 35 кВ Iном = 600; 300; 100 А iдин = 127; 63; 21 кА	Uсети = 35 кВ Iр.max = 472; 236; 47,2 А iуд = 9,94 кА

Выбор трансформаторов тока на стороне НН не производится, так как они поставляются в составе КСО-СЭЩ с характеристиками, подходящими для данной электроустановки (подстанции).

Выбранные трансформаторы тока удовлетворяют всем заданным условиям.

6.4 Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения предназначены для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/ В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Выбор трансформаторов напряжения на ВН.

Для предотвращения ферррорезонса для РУ-110-750 кВ рекомендуется устанавливать антирезонансные ТН.

К установке принимаем трансформаторы напряжения наружного исполнения НАМИ-110 [6]. Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в табл. 6.7.

Таблица 6.7. Выбор трансформаторов напряжения на ВН

Место установки	Тип оборудования	Условия выбора	Данные аппарата	Данные сети
РУ-110 кВ	НАМИ-110	Uном?Uсети	Uном = 110 кВ	Uсети = 110 кВ

Выбор трансформаторов напряжения на СН.

К установке принимаем трансформаторы напряжения наружного исполнения НАМИ-35 [6]. Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в табл. 6.8.

Таблица 6.8 - Выбор трансформаторов напряжения на СН

Место установки	Тип оборудования	Условия выбора	Данные аппарата	Данные сети
РУ-35 кВ	НАМИ-35	Uном ? Uсети	Uном = 35 кВ	Uсети = 35 кВ

Выбор трансформаторов напряжения на НН.

К установке принимаем трансформаторов напряжения внутреннего исполнения НАМИ-10 [4]. Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в табл. 6.9.

Таблица 6.9 - Выбор трансформаторов напряжения на НН

Место установки	Тип оборудования	Условия выбора	Данные аппарата	Данные сети
РУ-10 кВ	НАЛИ-СЭЩ-10	Uном ? Uсети	Uном = 10 кВ	Uсети = 10 кВ

Выбранные трансформаторы напряжения удовлетворяют всем заданным условиям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Произведен расчет трансформаторной подстанции 110/35/10 кВ. В ходе выполнения работы были выбраны силовые трансформаторы, типовые схемы соединений РУ.

По результатам расчетов токов КЗ в наиболее тяжелом режиме (режим трехфазного КЗ) в расчетных точках К1, К2 и К3 и расчетов максимальных рабочих токов присоединений, был произведен выбор основного оборудования подстанции: силовых выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения. Выбранное оборудование соответствует всем параметрам подстанции и удовлетворяет условиям выбора.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Cхемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ: СТО 56947007-29.240.30.010-2008: утв. приказом ОАО «ФСК ЕЭС» от 20.12.2007 № 441: ввод. в действие с 20.12.2007. -- М. : ОАО «ФСК ЕЭС», 2007.

Нормы технологического проектирования ПС переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ. СО 153-34.20.122-2006. -- М. : ОАО «ФСК ЕЭС», 2006.

Неклепаев, Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов/ Б.Н. Неклепаев, И. П. Крючков. - 5-е изд, стереот. - Санкт - Петербург: БХВ-Петербург, 2013. - 608 с.

Сайт Группы компаний «Электрощит» [Электронный ресурс]: http://www.electroshield.ru.

Сайт Завода электротехнического оборудования ЗАО «ЗЭТО» [Электронный ресурс]: http://zeto.ru.

Сайт ОАО «Раменский электротехнический завод Энергия» [Электронный ресурс]: http://www.ramenergy.ru.

Размещено на Allbest.ru

...