Подстанция переменного тока

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра: «Системы электроснабжения»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Электрические станции и подстанции»

на тему: «Подстанция переменного тока»

Выполнил: Максимова Н.В.

Проверил: Григорьев Н.П.

Хабаровск 2017



ВВЕДЕНИЕ

Огромную роль в системах электроснабжения играют электрические подстанции - электроустановки, предназначенные для приёма, преобразования и распределения электроэнергии [1].

При разработке подстанции используют типовые решения, схемы и элементы[2].

Целью данного курсовой работы является получение знаний проектирования подстанции переменного тока, разработки схем распределительных устройств, выбора силового трансформатора, расчета токов короткого замыкания и максимальных рабочих токов, выбора основного оборудования: выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения.

Проектируемая подстанция напряжением 220 кВ,проходная,содержит распределительные устройства 220, 35 и 10 кВ, предназначена для приема, преобразования и распределения электрической энергии между потребителями с дальнейшим транзитом электроэнергии к другим подстанциям. подстанция ток выключатель

В качестве исходных данных используем тип подстанции (проходная), длины ЛЭП, мощность фидеров РУ-35 кВ и РУ-10 кВ, мощности короткого замыкания на шинах источников питания, а также такие параметры силового трансформатора, такие, как его номинальная мощность и напряжения каждой из обмоток, так же необходимо учитывать количество фидеров, отходящих от каждого из РУ 35 и 10 кВ.

В ходе выполнения курсовой работы будет разобрана схема главных электрических соединений, произведён расчет токов короткого замыкания для всех РУ и максимальных рабочих токов.Также данная работа включает в себя выбор основного оборудования подстанции, к которому относятся: выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения.

Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов и проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.

При проектировании ПС должно применяться оборудование и материалы соответствующее Российским стандартам и сертифицированные в установленном порядке.



ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Рис.1. Схема питания подстанций.

Номер расчетной подстанции: 2 (проходная); вариант №12

Таблица 1. Длины звеньев ЛЭП.

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
l, км	50	60	40	45	25	60	52	57	40	50	45

Максимальная мощность фидеров РУ 35 кВ: S35кВ = 3200 кВА;

Максимальная мощность фидеров РУ 10 кВ: S10кВ = 2200 кВА;

Мощности КЗ на шинах ИП: Sкз ИП1 = 2100 МВА; Sкз ИП2 = 1600 МВА;

Таблица 2. Параметры силового трансформатора.

Силовой трансформатор	Количество фидеров
Мощность	Напряжение обмоток
Sном, мВА	UВН, кВ	UСН, кВ	UНН, кВ	СН	НН
40	230	38,5	11	12	8



РАЗРАБОТКА СХЕМ ГЛАВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Схема распределительного устройства высшего напряжения

Согласно [1], электрическая подстанция- электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств.

РУ 220 кВ для проходной подстанции выполнено по схеме 5АН - мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов (согласно [2]).

Схема распределительного устройства выполнена с ремонтной перемычкой со стороны силовых трансформаторов. Ремонтная перемычка, выполненная двумя разъединителями с заземляющими ножами и участком шин с трансформаторами тока. Наличие двух разъединителей обеспечивает возможность безопасного осмотра и ремонта [3]. Для подключения цепей защиты установлены трансформаторы тока в количестве 5 штук. Трансформаторы напряжения в количестве 2 штук устанавливаются для подключения релейной защиты, органов учета энергии. Схема соединения обмоток трансформатора «звезда-звезда-разомкнутый треугольник». Мостик состоит из двух разъединителей с заземляющими ножами, двух трансформаторов тока и выключателя. На двух вводах в РУ-220 кВ устанавливают по одному разъединителю и устанавливается фильтр присоединения, который  совместно с конденсатором связи позволяют организовать передачу ВЧ-сигналов по высоковольтным линиям электропередачи и в то же время обеспечить защиту от сетевого напряжения и перенапряжений персонал и оборудование [2].

В РУ напряжением 220 кВ рекомендуется использовать жесткие трубчатые шины (шины кольцевого сечения) наиболее оптимальные по условиям короны, радиопомех, материалоемкости, охлаждения, ветровой и электродинамической стойкости [19].

Схема распределительного устройства среднего напряжения

Выполнено по схеме 35-1 (одна, секционированная выключателем система шин) [2].На данной схеме 14 присоединений: 2 ввода и 12 фидеров.Схема Ру 35 кВ выполнена из нескольких ячеек, это ввода от силового трансформатора (2 шт.), на которых на каждом устанавливаются 2 разъединителя, трансформатор тока, ОПН, выключатель, далее ячейка секционирования, состоящая из 2-ух разъединителей с заземляющими ножами, выключателя и трансформатора.Для РУ 35 кВ предусматривается установка разъединителей. Для подключения защит и электроизмерительных приборов применяют трансформаторы тока.Блок измерительного трансформатора напряжения включает в себя трансформатор напряжения, предохранитель, подключенные через разъединитель. От РУ-35 кВ отходят линии электропередач (фидера), состоящие из выключателя, трансформатора тока и разъединителей [2].

Присоединяется к шине через контакт разъемного типа - «штырь-гнездо» Таких блоков два и подключены они к обеим секциям шин

При выборе выключателей в РУ 35 кВ используются элегазовые выключатели. Элегазовый выключатель - высоковольтный выключатель, в котором в качестве среды для гашения дуги используется элегаз (шестифтористая сера, SF6).Элегазовые выключатели на сегодняшний день являются одними из самых современных типов высоковольтных выключателей [1].

Для подключения цепей защиты установлены трансформаторы тока. Трансформаторы напряжения устанавливаются в количестве 2 штук. Схемы соединения обмоток ТН: звезда-звезда-разомкнутый треугольник. Обмотка, соединённая по схеме разомкнутый треугольник, нужна для определения напряжения нулевой последовательности [3].

Количество присоединений в схеме равно 14, так как 2 ввода и 12 фидеров, в качестве потребителей будет линии электропередач.

ВРУ 35 и 10 кВ также выберем жесткие алюминиевые шины.Жесткая ошиновка предназначена для выполнения многопролетных сборных шин и электрических соединений между высоковольтными аппаратами в распределительных устройствах.

Жесткая ошиновка высокой заводской готовности по сравнению с гибкой ошиновкой позволяет снизить металлоемкость распределительного устройства на 30-50%, расход железобетона на 10-20%, объем строительно-монтажных работ и трудозатрат до 25% в зависимости от схем электрических соединений ОРУ и конкретных условий района строительства [19].

Распределительные устройства с жесткой ошиновкой не требуют строительства порталов, располагаются невысоко от земли, удобны для сборки и профилактических осмотров [18].

Комплекты жесткой ошиновки для открытых распределительных устройств разработаны ЗАО «ЗЭТО» совместно с институтом «Нижегородскэнер-госетьпроект», ЗАО НПО «Техносервис-Электро», НТЦ«ЭДС», ОАО «НТЦ Элек-троэнергетики» [19].

Для крепления ошиновки предусмотрены опорные изоляционные конструкции, выполненные на фарфоровых изоляторах, а также на полимерных.

Однопролетные шины внутриячейковых связей закрепляются на контактных выводах высоковольтных аппаратов ОРУ [18].

В КРУ-10 кВ размещается система сборных шин распределительного устройства. Сборные шины изготавливаются из бескислородной меди, которая не окисляется в течение всего срока службы КРУ (25лет)[18].



Схема распределительного устройства низшего напряжения

РУ 10 кВ будет выполнено по схеме 10-1 - одна рабочая секционированная выключателем система шин [2]. В РУ 10 кВ используются, как правило, встроенные трансформаторы тока. Применяется при двух трансформаторах, каждый из которых присоединен к одной секции (возможно к обеим секциям) [3].

РУ выполнено ячейками при однорядном исполнении.

РУ имеет 10 присоединений: 2 ввода и 8 фидеров (количество указано в исходных данных). На схеме предусмотрена установка секционной ячейки, ограничителей перенапряжений и трехфазных трехобмоточных трансформаторов.

Комплектное распределительное устройство - РУ, состоящее из шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами измерения, защиты и автоматики и соединительных элементов (например, токопроводов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном к сборке виде[11].

Согласно [2] РУ 10 кВ для комплектных трансформаторных ПС могут быть закрытого типа или выполняться в виде КРУ [2].

Для РУ-10 кВ, выбираем комплектное распределительное устройство КРУ «Волга» производства компании ООО «Энергомодуль», (Ленинградская область),[11] предназначенное для распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, номинальным напряжением 10 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью. Корпус КРУ «Волга» выполнен из оцинкованной стали, разделен на отсеки заземленными металлическими перегородками и имеет повышенную механическую прочность. КРУ «Волга» оснащено кассетными выкатными элементами, силовым вакуумным выключателем и системой сборных шин с воздушной изоляцией. Сетку схем главных электрических цепей КРУ представлены в Приложении 1. Данные взяты из источника [11].

Область применения

КРУ «Волга» применяется как на первичном, так и на вторичном уровнях распределения электроэнергии. КРУ «Волга» используются генерирующими и сетевыми компаниями, промышленными предприятиями и на объектах инфраструктуры [11].

Условия эксплуатации

КРУ «Волга» предназначено для установки внутри помещений при следующих условиях окружающей среды: высота над уровнем моря - до 1000 м; верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха - не выше +40 °С; нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха - не ниже -25 °С; относительная влажность воздуха - не более 80% при температуре +15 °С. Тип атмосферы - II по ГОСТ 15150-69; окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных паров и газов, разрушающих изоляцию и металл. Имеется возможность одностороннего обслуживания шкафов.

Обеспечивается локализация аварии в пределах одного отсека шкафа.

В шкафах есть система механических и электромагнитных блокировок, которая предотвращает возможность выполнения персоналом ошибочных действий [11].

Таблица 3. Параметры КРУ.

Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальный ток сборных шин, А:	3150
Номинальный ток главных цепей	2000
Ток термической стойкости, кА	40
Номинальный ток отключения выключателя, кА	31,5
Габаритные размеры выкатного элемента, мм:
ширина	1000
высота	2300
глубина	1430
Районы по скоростному напору ветра	II (23 кгс/м2 )
Климатическое исполнение	УХЛ1
Условия обслуживания	С односторонним обслуживанием



ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Исходя из задания на курсовую работу, необходим силовой трансформатор с номинальной мощностью 40 МВА, напряжениями обмоток: высшей 230 кВ, средней 38,5 кВ и низшей 11 кВ.

Нашим критериям удовлетворяет силовой трансформатор марки ТДТН-40000/220/35/10 У1 ±12% РПН.Расшифровка трансформатора: Т- трехфазный, Д-естественная циркуляция масла и принудительная воздуха, Т- трехобмоточный, Н- устройство РПН на ВН.Параметры данного трансформатора берем из [22].

Тип трансфор-матора, обозначение нормативного документа

Номи-нальная мощ-ность, кВА

Номинальное напряжение обмоток, кВ

Схема и группа соединения обмоток

Потери, кВт

Напряжение короткого замыкания, %

Ток хо-лос-тогохода, %

ВН

СН

НН

Холо-ст- ого хода

Коро-ткого замы-кания

ВН- СН

ВН- НН

СН- НН

ТДТН-40000/220-У1

40000

230

38,5

11,0

Y/Y/Д

54,0

220

12,5

22,0

9,5

1,1

Таблица 4. Основные технические характеристики трансформатора

Трансформаторы силовые трехфазные ТДТН-40000/220-У1 с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне ВН в диапазоне 12 х 1 %, с регулированием напряжения (ПБВ) на стороны СН в диапазоне 2 х 2,5 %, с системой охлаждения вида «Д» предназначены для работы в наружных электроустановках электрических сетей (естественная циркуляция масла и принудительная воздуха).



РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчётная схема

Исходя из задания, подстанция питается от ЛЭП 220 кВ и по способу подключения к ней является проходной.

Рис.2. Структурная схема подстанции.

Составляем расчетную схему.

Рис. 3 Расчетная схема ПС

При расчете токов КЗ аналитическим методом следует предварительно по исходной расчетной схеме составить соответствующую схему замещения.

Если исходная схема замещения не содержит замкнутых контуров, то она легко преобразуется в эквивалентную результирующую схему путем последовательного и параллельного соединения элементов и путем замены нескольких источников,имеющих разныеЭДС и разные сопротивления, но присоединенных в одной точке, одним эквивалентным источником[6].Учитываем воздействие источников сопротивлениями ,.

Сопротивления звеньев ЛЭП определяем по формуле: ,

- длина iучастка ЛЭП, км;

- удельное индуктивное сопротивление ЛЭП, Ом/км.

При расчете токов короткого замыкания принимаем допустимо удельное индуктивное сопротивление прямой последовательности воздушных линий напряжением до 220 кВ принимать равным 0,4 Ом/км[7].Заменим линии сопротивлениями, и получаем:

Рис 4. Преобразованная схема

Сопротивления для каждой отдельной линии:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Находим эквивалентные сопротивления ЛЭП, после чего преобразуем схему:

;

;

;

;

;

;

;

;

Рис.5 Преобразованная схема

Преобразуем еще раз схему для упрощения расчетов:

Рис 6. Преобразованная схема

После произведенного преобразования схемы (заменили треугольник на эквивалентную звезду), рассчитаем эквивалентные сопротивления, используя формулы:

;

Ом;

;

Ом;

;

Ом;

=Х7-11 +Х 4-6;

=48,8+26=74,8 Ом;

Сопротивления источников питания:,где - номинальное напряжение N-ой ступени, для которой рассчитывается сопротивление,- мощность КЗ на шинах источника питания.

;

Ом;

;

Ом;

;

Ом;

;

Ом;

После произведенных расчетов, произведем преобразование схемы, составив эквивалентную схему. Рис. 7 смотреть на следующей странице.

Рис 7.Эквивалентная схема замещения.

Найдем эквивалентное сопротивление:

;

Ом;



Определим расчетное значение напряжение короткого замыкания обмоток трансформаторов. Для трансформатора ТДТН-40000/220[22].

;

%;

;

%;

;

%;

Определим сопротивления обмоток трансформаторов:

Сопротивление обмотки ВН:

;

Ом;

Сопротивление обмотки СН:

;

Ом;

Сопротивление обмотки НН:

;

Ом;

Сопротивления обмоток совпали с табличными (каталожными) значениями, следовательно, расчет произведен верно.

Периодическая составляющая трёхфазного тока КЗ определяется по формуле: ,где- среднее линейное напряжение на шинах;- реактивное сопротивление цепи до точки КЗ.

Расчёт тока КЗ в точке 1:

(Ом)

;

кА;

Расчёт тока КЗ в точке 2:

;

;

;

;

Ом;

кА;

Расчёт тока КЗ в точке 3:

;

;

;

;

Ом;

кА;

Расчёт ударного тока короткого замыкания

Нашли периодические составляющие токов КЗ. Найдём ударные токи.

Если исходная расчетная схема содержит только последовательно включенные элементы, то ударный ток следует определять по формуле:,

где - трехфазный ток КЗ;

- ударный коэффициент, принимается согласно [7]. Для РУ 110-220 кВ принимается равным 1,8, для РУ 35 кВ равным 1,85, для РУ 10 кВ равным 1,4.

;

кА;

;

кА;

;

кА;

Расчёт теплового импульса присоединений

Для проверки электрических аппаратов и токоведущих элементов по термической устойчивости в режиме короткого замыкания необходимо определить величину теплового импульса для всех распределительных устройств. Методика представлена в [7].

,

где - тепловой импульс тока;

- периодическая составляющая трёхфазного тока КЗ;

- время протекания тока короткого замыкания;

- время срабатывания основной защиты;

- полное время отключения выключателя, равное 0,15 с;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, равная 0,05 с. Расчет приводим в таблицу 5.

,

Таблица 5.Расчет теплового импульса.

Наименование РУ
ОРУ-220 кВ	3,3	1,5	0,15	1,65	0,05	18,5
ОРУ-35 кВ	6,44	0,5		0,65		29
Фидер 35 кВ		0,5		0,65
КРУ-10 кВ	14,7	0,5		0,65		151
Фидер 10 кВ		0,5		0,65



4. РАСЧЁТ МАКСИМАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ТОКОВ

Расчётная схема определения максимальных рабочих токов

Методика расчета представлена в [7]. Расчёт максимальных рабочих токов основных присоединений подстанции производится на основании номинальных параметров оборудования.

Рис 8. Схема для расчета максимальных рабочих токов основных присоединений подстанции

Максимальные рабочие токи присоединений

1. Ток для питающих вводов подстанции, А:

2. Ток для вводов силовых трансформаторов, А:

3. Ток для сборных шин переменного тока, А:

4. Ток для фидеров районной нагрузки, А:

В приведенных формулах [3]- номинальная мощность трансформатора, - максимальная мощность фидера, - номинальное напряжение ступени.

По вышеприведенным формулам рассчитаем максимальные рабочие токи для каждого распределительного устройства и результаты сведем в таблицу 6.

Таблица 6. Максимальные рабочие токи основных присоединений подстанции.

Наименование потребителя	Расчетная формула	Максимальный рабочий ток, А
Питающие вводы подстанции 220 кВ	=	100,4
Ввод трансформатора 220 кВ	=	140,6
Сборные шины 220 кВ	=	100,4
Ввод к ОРУ-35 кВ	=	840
Сборные шины 35 кВ	=	600
Фидера районной нагрузки 35 кВ	=	48
Ввод к КРУ-10 кВ	=	2939
Сборные шины 10 кВ	=	2099
Фидер районной нагрузки 10 кВ	=	115



5.ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Выбор выключателей

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

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках и 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 [8].

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток - Iном и номинальное напряжение Uном.

В электрических сетях 35 кВ и выше основным коммутационным аппаратом является выключатель. Выключатели служат для включения и отключения токов, протекающих в нормальных и аварийных режимах работы электрической сети. Наиболее тяжелые условия работы выключателя возникают при отключении токов КЗ [3].

Выключатель - контактный коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течении нормированного времени отключать токи при нормированных ненормальных условиях в цепи, таких как КЗ[8].

ОРУ 220 кВ следует предусматривать элегазовые выключатели, которые должны обеспечивать работоспособность во всем требуемом диапазоне температур [1].

Гашение дуги производится потоком элегаза, либо путем подъема давления в камере за счет дуги, горящей в замкнутом объеме газа. Применяются на все классы напряжения.В ОРУ 35 кВ используем элегазовые выключатели.В РУ 10 кВ используем шкафы КРУ с элегазовыми выключателями [8].

При выборе выключателей его паспортные параметры сравнивают с расчётными условиями работы. Параметры взяты из каталогов, предоставленных заводами-изготовителями [1].

Пример выбора и проверки выключателя в ОРУ-220 кВ ВГТ-220-40/3150У1.

По напряжению:

,где - номинальное напряжение, кВ; - рабочее напряжение распределительного устройства, кВ.

По длительно допустимому току:

, где - номинальный ток выключателя, А. - максимальный рабочий ток присоединения, где устанавливают выключатель, А.

По отключающей способности:

По номинальному периодическому току отключения:

, где - номинальный ток выключателя по каталогу, кА; - максимальный ток короткого замыкания, кА.

По ударному току:

, где - амплитудное значение предельного сквозного тока к.з., равное кА; - ударный ток, кА.

Проверка по отключающей способности:

где - номинальный ток выключателя по каталогу, кА; - номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе ( в зависимости от ); - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов выключателя, кА; - максимальный ток короткого замыкания, кА.

где - минимальное время размыкания контактов, с; - минимальное время действия защиты, ; - собственное время отключения выключателя с приводом по каталогу.

6. По термической стойкости:

где - предельный ток термической стойкости, равный , кА; - время прохождения тока термической стойкости, - тепловой импульс тока КЗ,

Выключатель для ОРУ 220 ВГТ-УЭТМ-220-40/3150 У1(элегазовый, трехполюсный, для эксплуатации в районах с умеренным климатом с категорией размещения 1.Производитель:«Уралэлектротяжмаш» г. Екатеринбург [9].

Таблица 7. Основные технические характеристики ВГТ-УЭТМ-220-40/3150 У1.

Номинальное напряжение, кВ	220
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	252
Номинальный ток, А	3150
Номинальный ток отключения, кА	40
Ток термической стойкости, кА (3с)	40
Сквозной ток короткого замыкания, кА	102
Собственное время отключения, с	0,035
Полное время отключения, с	0,055

Выключатели для ОРУ 35кВ ВГТ-УЭТМ-35-50/3150У1 «Уралэлектротяжмаш» г. Екатеринбург [9].

Таблица 8. Основные технические характеристики ВГТ-УЭТМ-35-50/3150 У1.

Номинальное напряжение, кВ	35
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	40,5
Номинальный ток, А	3150
Номинальный ток отключения, кА	50
Ток термической стойкости, кА (3с)	50
Сквозной ток короткого замыкания, кА	127,5
Собственное время отключения, с	0,035
Полное время отключения, с	0,055

Выключатели в КРУ-10кВ BB/TEL-10-20/1000- ООО «Энергомодуль» г.Санкт-Петербург [10].

Таблица 9. Параметры выключателя BB/TEL-10-20/1000.

Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальный ток, А	2000
Номинальный ток отключения, кА	31,5
Ток термической стойкости, кА (3с)	31,5
Собственное время включения, с	0,09
Собственное время отключения, с	0,045



Таблица 10. Выбор выключателей.

Наименование РУ и присоединения	Тип выключателя	Привод	Условие проверки
			, кВ	, А	, кА	, кА	, кА
РУ 220 кВ	ВГТ-УЭТМ- 220-40/3150У1	Пружин-ный	220220	3150100.4	403.3	101.63.3	101,68.4	4800
Вводы трансформатора 220 кВ	ВГТ-УЭТМ-220-40/3150У1	Пружинный	220220	3150140,6	403.3	101.63.3	101,68.4	4800
РУ 35 кВ	ВГТ-УЭТМ- 35-50/3150-У1	Пружин-ный	3535	315048	406.44	1276.44	12717	4800
Вводы трансформатора	ВГТ-УЭТМ- 35-50/3150-У1	Пружин-ный	3535	3150840	406.44	1276.44	12717	4800
Вводы трансформатора на 10 кВ	VD4 12	Пружин-ный	1010	40002939	4014,7	4014,7		4800
КРУ 10 кВ	BB/TEL-10-20/1000	Пружин-ный	1010	1000115	2014,7	4014,7		4800

Выбор разъединителей

Разъединитель - контактный коммутационный аппарат,предназначенный для коммутации электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет в отключенном положении изоляционный промежуток (согласно [8]).Разъединитель имеет оперативную блокировку, которая не даёт включить главные ножи при включенных заземляющих и наоборот. На схеме главных электрических соединений блокировка показывается в виде пунктирной линии.

Выбор разъединителей производим по условиям, описанным в [8]. Выбор разъединителей производится аналогично выбору выключателей без проверки по отключающей способности.

1. Проверка по напряжению:

,

где - номинальное напряжение, кВ; - рабочее напряжение РУ.

2. Проверка по длительно допустимому току:

,

Где - номинальный ток выключателя, А; - максимальный рабочий ток присоединения, где устанавливают выключатель, А.

3. По электродинамической стойкости

,

где - пиковое значение предельного сквозного тока КЗ, равное , кА; - ударный ток, кА.

4. По термической стойкости

,

гд - предельный ток термической стойкости, равный , кА; - время прохождения тока термической стойкости, ; - тепловой импульс тока КЗ, .

Выбор производим аналогично выбору выключателя (см. п. 5.1), но без проверки по отключающей способности.

Разъединитель для ОРУ-220 кВ РГП-220/1000-40 УХЛ1 (разъединитель горизонтально-поворотного типа, с полимерной изоляцией, для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом с категорией размещения 1. ЗАО «ЗЭТО» [12].



Таблица 11. Параметры разъединителей РГП-220/1000-40 УХЛ1 .

Номинальное напряжение, кВ	220
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	252
Номинальный ток, А	1000
Ток электродинамической стойкости, кА	100
Ток термической стойкости, кА (3с)	40

Разъединитель для ОРУ-35 кВ РГП-СЕЩ -35/1000 УХЛ1 (разъединитель горизонтально-поворотного типа, с полимерной изоляцией, для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом с категорией размещения 1 (на открытом воздухе)). Группа компаний «Электрощит» ТМ - Самара [13].

Таблица 12. Основные технические характеристики РГП-СЕЩ -35/1000 УХЛ1.

Номинальное напряжение, кВ	35
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	40,5
Номинальный ток, А	1000
Ток электродинамической стойкости, кА	50
Ток термической стойкости, кА (3с)	20

Характеристики разъединителя на 10 кВ, установленного в КРУ: РВРЗ-2-10/4000М У3 Группа компаний «Энергосеть» г.Москва [13].

Таблица 13. Параметры разъединителяРВРЗ-2-10/4000М У3.

Номинальное напряжение, кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12
Номинальный ток, А	4000
Ток электродинамической стойкости, кА	160
Ток термической стойкости, кА (3с)	31,5

Полученные данные сведем в таблицу 14, учитывая все критерии выбора разъединителей. Таблицу 14 смотреть на следующей странице.Таблица14. Выбор разъединителей.

Наименование РУ и присоединения	Тип разъединителя	Привод	Условия проверки
			, кВ	, А	, кА
РУ 220 кВ	РГП-220/1000-40 УХЛ1	ПД-14 УХЛ1	220=220	1000100.4	101,68.4	4800
Вводы ВН трансформатора 220 кВ	РГП-220/1000-40 УХЛ1	ПД-14 УХЛ1	220=220	1000140.6	101,68.4	4800
Вводы ОРУ-35 кВ	РГП-СЕЩ -35/1000 УХЛ1	ПР-2Б		1000600
ОРУ-35 кВ	РГП-СЕЩ -35/1000 УХЛ1	ПР ПР-2Б		1000840
Фидер 35 кВ	РГП-СЕЩ -35/1000 УХЛ1	ПР-2Б		100048
Вводы КРУ-10 кВ	РВРЗ-2-10/4000М У3	ПД-14-10УХЛ1		40002939
КРУ-10 кВ	РВРЗ-2-10/4000М У3	ПД-14-10УХЛ1		40002099
Фидер 10 кВ	РЛНД-1-10-200 У1	ПД-14-10УХЛ1		200115

Выбор измерительных трансформаторов тока

Трансформатором тока называется измерительный аппарат, служащий для преобразования тока, у которого первичная обмотка включается в цепь последовательно, а вторичная -- содержит измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

Измерительные трансформаторы тока проверяют по рабочему напряжению, рабочему току, термической и электродинамической стойкости. Также необходимо определить сопротивление вторичной обмотки для того, чтобы при подключении приборов не перегрузить её.

То есть: , где -номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора, ВА , - номинальный ток вторичной обмотки, А

Проверка для ТРГ-220-0,5/5Р-400/5 У1 (, )

Ом

Результаты дальнейших расчетов сведем в таблицу 15.

Таблица 15. Выбор трансформаторов тока.

Наименование места установки	Тип ИТТ	Условие проверки
		,Ом
ОРУ-220 кВ	ТРГ-220-0,5/5Р-400/5 У1	2				18.5
Ввод ОРУ-35 кВ	Т0Л-35-1000	4
Фидер ОРУ-35 кВ	Т0Л-35-1000	4
Фидер КРУ-10 кВ	ТОЛ-СЭЩ-10-200	2				151

Выбор измерительных трансформаторов напряжения

Трансформатор напряжения -- трансформатор, служащий не для преобразования напряжения основного потока передаваемой мощности, а для гальванической развязки цепей высокого от низкого напряжения вторичных обмоток.

Методику и выбор измерительных трансформаторов напряжения производится по следующим условиям:

где - номинальное напряжение, кВ; - рабочее напряжение РУ, кВ.

Класс точности трансформатора тока должен соответствовать его назначению: при питании приборов расчетного учета энергии класс точности не должен быть ниже 0,5[5].

Выбирают ИТН по рабочему напряжению, а также необходимо, как и для ИТТ, рассчитать сопротивление вторичной обмотки:

где - номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора, ВА;

- номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В.

Вводы ОРУ-220 кВ- трансформатор напряженияНКФ-220-06 УХЛ1, производитель:ОАО "Электрозавод" [17].

Вводы ОРУ-35 кВ, сборная система шин ОРУ-35 кВ, фидер 35 кВ - трансформатор напряженияЗНОЛ-СЭЩ-35УХЛ1, производитель: ЗАО «Электрощит-ТМ Самара»[16].

Фидер 10 кВ - трансформатор напряженияЗНОЛ-СЭЩ-10-1 УХЛ4, производитель: ЗАО «Электрощит-ТМ Самара» [16].

Проверка для НКФ-220-06 УХЛ1 (=100 ВА, = 100 В) [17]:

Результаты выбора и проверки трансформаторов напряжения сведем в таблицу 16.



Таблица 16. Выбор трансформаторов напряжения.

Наименование РУ	Тип ТН		,Ом	Класс точности
ОРУ 220 кВ	НКФ-220-06 УХЛ1	220220	100	0,5
ОРУ 35 кВ	ЗНОЛ-СЭЩ-35УХЛ1	3535	133	0,5
КРУ 10 КВ	ЗНОЛ-СЭЩ-10-1 УХЛ4	1010	133	0,5



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта был произведен выбор основного оборудования понизительной подстанции электроснабжения потребителей для РУ 220 кВ, РУ 35 кВ и КРУ 10 кВ. На основании заданного типа подстанции, количества трансформаторов и вводов для каждого РУ было использованы типовые решения. Необходимо было выбрать РУ для проходной подстанции с двумя присоединенными трансформаторами.

Для подстанции были выбраны масляные трехфазные трехобмоточные трансформаторы, с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН),с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла; мощностью 40 МВА с высшим, средним и низшим напряжениями соответственно 220, 35 и 10 кВ (ТДТН-40000/220/35/10-У1). Данный трансформатор выпускает завод-изготовитель «Тольяттинский трансформатор»[22].

Для РУ 220 кВ была выбрана 5АН - мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов. Для РУ 35 кВ - 35-1 - одна рабочая секционированная выключателем система шин. Для РУ 10 кВ-10-1 - одна рабочая секционированная выключателем система шин.После выбора была разработана схема главных электрических соединений проходной подстанции, представленная на чертеже. На нем обозначены аппараты, которые далее выбрали.

Для каждого РУ и присоединения были выбраны выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения, шины, и произведена ихпроверка. Для их выбора были рассчитаны токи короткого замыкания и ударные токи [7].

Для РУ 220 кВ были выбраны следующие аппараты:

Выключатель: ВГТ-220-40/3150У1, производитель: «Уралэлектротяж-маш» г. Екатеринбург.

Разъединитель: РГП-220/1000-40 УХЛ1, производитель: ЗАО «Элек-трощит-ТМ Самара».

Трансформатор тока: ТРГ-220-0,5/5Р-400/5 У1, производитель: ЗАО «Электрощит-ТМ Самара».

Трансформатор напряжения: НКФ-220-06 УХЛ1, производитель: ОАО "Электрозавод".

Для РУ 35 кВбыли выбраны следующие аппараты:

Выключатель: ВГТ-УЭТМ-35-50/3150 У1, производитель: «Уралэлектротяжмаш» г. Екатеринбург.

Разъединитель: РГП-СЕЩ -35/1000 УХЛ1, производитель: ЗАО «Элек-трощит-ТМ Самара».

Трансформатор тока: Т0Л-35-1000, производитель: ЗАО «Электрощит-ТМ Самара».

Трансформатор напряжения: ЗНОЛ-СЭЩ-35УХЛ1 , производитель: ЗАО «Электрощит-ТМ Самара».

Для РУ 10 кВбыли выбраны следующие аппараты:

Выключатель: BB/TEL-10-20/1000, производитель: ООО «Энерго-модуль» г.Санкт-Петербург.

Разъединитель: РВРЗ-2-10/4000М У3, производитель: ОАО «Энергосеть» г.Москва

Трансформатор тока: ТОЛ-СЭЩ-10-200, производитель: ЗАО «Электрощит-ТМ Самара».

Трансформатор напряжения: ЗНОЛ-СЭЩ-10-1 УХЛ4, производитель: ЗАО «Электрощит-ТМ Самара».



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Правила устройств электроустановок. ПУЭ. - 7-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат. 2009. - 392с.

2.Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007 -29.240.30.010 - 2008. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35 - 750 кВ. Типовые решения.;www.fsk-ees.ru

3.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.

4.Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д. Л. Файбисовича. - 4-е изд., перераб. и доп. - Москва.: ЭНАС, 2012. - 376 с.

5. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.240.30.047 - 2010. Рекомендации по применению принципиальных электрических схем распределительных устройств подстанций 35 - 750 кВ;www.fsk-ees.ru.

6.Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования. [Текст]: Учеб. пособие для студентов высших учебных заведений/ Б. Н. Неклепаев, В. А. Старшинов; Под ред. И. П. Крючкова и В.А. Старшинова. - Москва: Издательский центр «Академия», 2005. - 416 с.

7.ГОСТ 27514-87 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчёта в электроустановках переменного тока напряжением выше 1 кВ.

8.ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

9.http://www.uetm.ru/files/katalog_VGT-35,110,22.pdf- параметры выключателяВГТ-220-40/3150У1

Размещено на Allbest.ru

...