Тупиковая подстанция 110/35/10 кВ

Выбор числа и мощности трансформаторов. Разработка схемы питания собственных нужд. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения. Выбор конструкций распределительных устройств, ограничителей перенапряжения и токоведущих частей, выключателей.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 15.03.2022
Размер файла 1,6 M

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/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АННОТАЦИЯ

В данном курсовом проекте проектируется тупиковая подстанция 110/35/10 кВ. Связь с системой по ВЛ 110 кВ, потребитель предприятие по производству электродвигателей.

Исходные данные:

Pmax35 =32 МВт;

Pmax10 =40 МВт;

сos ц35 = 0,89;

сos ц10 = 0,86;

SН.С1.110 = 2800 МВА;

ХН.С1.110= 0,4;

SП.О.С2.110= 1900 МВА;

L С1.110= 25 км.

L С2.110= 22 км.

В данном проекте составляется два варианта структурных схем, производится выбор трансформаторов, расчет количества линий, выбор схем распределительных устройств, разрабатывается схема питания собственных нужд подстанции. Для этой схемы производится расчет токов короткого замыкания. По полученным данным расчета токов короткого замыкания производим выбор выключателей, разъединителей, токоведущих частей подстанции.

В курсовом проекте выполняется чертеж полной принципиальной схемы подстанции, а также конструктивный чертеж распределительного устройства с соответствующими спецификациями.

Проектируемая подстанция предназначена для работы в умеренном климате.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Составление вариантов структурных схем

2. Выбор числа и мощности трансформаторов

3. Расчет количества линий

4. Выбор схем распределительных устройств

5. Технико-экономическое сравнение выбранных вариантов

6. Разработка схемы питания собственных нужд

7. Расчет токов короткого замыкания

8. Выбор выключателей и разъединителей

9. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

10. Выбор токоведущих частей

11. Выбор ограничителей перенапряжения

12. Выбор конструкций распределительных устройств

Заключение

Список литературы

подстанция трансформатор ток

ВВЕДЕНИЕ

Электроэнергетика является одной из основных отраслей экономики России и одной из нескольких естественных монополий. В настоящее время в России функционируют более 700 тепловых и гидравлических электростанций и 9 атомных. Имеющийся производственный потенциал полностью обеспечивает тепловой и электрической энергией промышленные предприятия и население России.

Главной проблемой электроэнергетики является замена морально и физически изношенного технологического оборудования. Поэтому целью данного курсового проекта является проектирование Государственной Районной электрической станции, с использованием современного технологического оборудования и новейших достижений в области электроэнергетики.

Гидравлические электростанции сооружаются на крупных реках, вдали от потребителя. Тепловые электростанции сооружаются в зависимости от типа станции. ТЭЦ обычно сооружают вблизи потребителя и воды. Для ГРЭС близость потребителя значения не имеет, сооружают обычно вблизи воды и вблизи мест добычи топлива, транспортировка которого на значительные расстояния экономически нецелесообразна. Вырабатываемая электроэнергия передается к местам потребления по линиям электропередач.

Основная задача в развитии электро- и теплоэнергетики России, как и во всем мире, заключается в обеспечении в процессе выработки электрической и тепловой энергии высокой экономичности, надежности, полной экологической безопасности, т.е. минимальных затрат топливно-энергетических ресурсов, при оптимальных энергосберегающих технологиях.

Основную долю всей вырабатываемой электроэнергии дают тепловые электростанции, гидроэлектростанции и атомные электростанции. Наиболее перспективными являются атомные электростанции, но основную долю вырабатываемой электроэнергии дают тепловые и гидравлические электростанции.

Основными субъектами единой энергетической системы России являются:

* РАО «ЕЭС России»;

* 74 региональные энергокомпании, осуществляющие поставки электрической и тепловой энергии потребителю на всей территории Российской Федерации;

* 34 крупные электростанции - филиалы или дочерние предприятия РАО «ЕЭС России»;

* 9 атомных электростанций (8 станций находятся под контролем государственного предприятия)

* более 300 организаций, обслуживающих основной технологический процесс и развитие в ЕЭС России.

Российская энергосистема обоснованно считается одной из самых надельных в мире. За 35 лет эксплуатации системы в России в отличие от США (1965, 1977) и Канады (1989) не произошло ни одного глобального нарушения электроснабжения.

В качестве основных задач развития российской энергетики можно выделить следующие:

Снижение энергоемкости производства, за счет внедрения новых технологий.

Сохранение единой энергосистемы России.

Повышение коэффициента используемой мощности электростанций.

1. СОСТАВЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ

При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии, на которой показываются основные функциональные части электроустановки и связь между ними. Эта структурная схема будет вести к дальнейшей разработке более подробной и полной принципиальной схемы, а также для общего ознакомления с работой электроустановки.

В первом варианте предлагается установить два трехобмоточных трансформатора.

Рисунок 1.1 - Структурная схема первого варианта

Во втором варианте предлагается установить четыре двухобмоточных трансформаторов.

Рисунок 1.2 - Структурная схема второго варианта

2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Силовые трансформаторы выбираются по следующим условиям:

; (2.1)

; (2.2)

;(2.3)

,(2.4)

где - номинальное напряжение высокой стороны трансформатора, кВ;

- номинальное напряжение средней стороны трансформатора, кВ;

- номинальное напряжение низкой стороны трансформатора, кВ;

- номинальная мощность трансформатора, МВА;

- напряжение на шинах распределительного устройства, кВ;

- расчетная мощность, передаваемая через трансформатор, МВА.

Нормами технологического проектирования рекомендуется устанавливать на ПС два трансформатора, так как в случае отключения одного из них, оставшийся в работе смог частично или полностью обеспечить потребителей электроэнергией. Если же установить три и более трансформатора, то это, как правило, будет нецелесообразно, так как такая установка приведёт к значительному увеличению капиталовложений в схему распределительного устройства.

Расчет номинальной единичной мощности трансформатора производим по формуле:

,(2.5)

где - максимальная мощность передаваемая через трансформатор, МВА.

,(2.6)

где - активная мощность на низком напряжении, МВт;

- коэффициент мощности на низком напряжении.

;

Ближайшим по номинальной мощности, с учетом перспективного развития предприятия, с последующим увеличением нагрузки, является трансформатор типа ТДТН-63000/110, параметры которого приведены в таблице 2.1.

Проверка выбранного трансформатора выполняется по условию 2.1-2.4.

115кВ>110кВ;

38,5кВ>35кВ;

11кВ>10кВ;

63 МВА > 57,73 МВА.

Проверка выбранного трансформатора по перегрузке производится по формуле:

; (2.7)

;

1,31<1,4.

Для второго варианта планируется установка двух трансформаторов с коэффициентом трансформации 110/35 кВ и двух трансформаторов с коэффициентом трансформации 110/10 кВ.

Трансформатор, связывающий высокое и среднее напряжение:

;

Ближайшим по номинальной мощности является трансформатор типа ТДН-40000/110, параметры которого приведены в таблице 2.1.

Проверка выбранного трансформатора выполняется по условию 2.1-2.4.

115 кВ > 110 кВ;

38,5 кВ > 35 кВ;

40 МВА > 25,17 МВА.

Проверка выбранного трансформатора по перегрузке производится по формуле 2.7:

;

0,9 < 1,4.

Трансформатор, связывающий высокое и низкое напряжение:

Ближайшим по номинальной мощности является трансформатор типа ТРДН-40000/110, параметры которого приведены в таблице 2.1.

Проверка выбранного трансформатора выполняется по условию 2.1-2.4.

115 кВ > 110 кВ,

10,5 кВ > 10 кВ,

40 МВА> 32,55 МВА.

Проверка выбранного трансформатора по перегрузке производится по формуле 2.7:

;

1,16 < 1,4.

Таблица 2.1 - Технические данные силового трансформатора

Тип

Sном, МВА

UН,ВН, кВ

UН,СН, кВ

UН,НН, кВ

uk, %

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

?Рk.з., кВт

?Рх.х., кВт

Цена, т.р.

ТДТН-63000/110

63

115

38,5

11

10,5

18

7

290

53

46200

ТДН-40000/110

40

115

-

38,5

10,5

120

25

26700

ТРДН-40000/110

40

115

-

10,5-10,5

10,5

120

25

33000

Проводим проверку допустимости систематических нагрузок и аварийных перегрузок для всех намеченных вариантов. Для этого рассчитывается тепловой режим трансформаторов. Расчет ведется при условиях, когда один трансформатор, по каким-либо причинам, выведен из работы, и вся нагрузка приходится на один, оставшийся в работе, трансформатор.

Произведем расчет температуры в установившемся тепловом режиме. Для этого приведем график суточной летней и зимней нагрузки, и для упрощения и уменьшения объема расчетов преобразуем его в график годовой нагрузки.

Наибольшая возможная за сутки нагрузка принимается 100%. При известном расчетном максимуме нагрузки SР можно привести типовой график (%) в график нагрузки данного промышленного потребителя в значение мощности, МВА:

где Sст - мощность графика в определенное время суток, МВА;

n% - ордината соответствующей ступени типового графика, %.

Расчеты приведены в таблице 2.2

Рисунок 2.1 - Суточный летней график нагрузки

Рисунок 2.2 - Суточный зимней график нагрузки

Далее определим продолжительность действия нагрузок S1, S2, …SП в течение года соответственно и сведем в таблице 2.2, по формуле:

где tЗИМ и tЛЕТ - соответственно время действия той или иной нагрузки S1, S2, …SП по зимнему и летнему суточному графикам нагрузки.

Таблица 2.2 - Расчетные данные для построения графиков

n, %

Sст, МВА

Суточный график

Годовой график

tлет, ч

tзим, ч

tп, ч

100

82,47

4,5

5,5

1825,5

95

78,35

2

1

547

90

74,22

6,5

6,5

2372,5

85

70,1

2

2

730

80

65,98

4

6

1826

75

61,85

5

3

1459

Построим годовой график по продолжительности в течении года

Рисунок 2.3 - Годовой график нагрузки

Определим продолжительность использования максимальной нагрузки:

Производим расчёт относительного годового износа изоляции трансформатора исходя из изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора в течение суток и года на основании введённых данных в программе «Трансформатор».

Для расчета в данной программе необходимо вычислить коэффициенты начальной нагрузки, определяемая за 10 часов, предшествующие началу перегруза К1 и К2 - превышения (перегрузки) нагрузки для летнего и зимнего графика нагрузки.

где Si - мощность графика в определенное время суток, определяемая за 10 часов, предшествующие началу перегруза, МВА;

ti - соответственно время действия нагрузки Si.

где Sn - мощность графика в определенное время суток, определяемая временем перегруза, МВА;

tn - соответственно время действия нагрузки Sn.

Расчеты производим только для зимнего периода, т.к. для летнего периода перегруза не будет.

Определим коэффициенты для графика зимней нагрузки:

Характеристики трансформатора

Таблица 2.3 - Характеристики трансформатора

Число фаз

Вид охлаждения

Мощность, кВА

Номинальное

напряжение, кВ

3

естественная циркуляция масла

63000

110

Эквивалентные и максимальные температуры охлаждающей среды

Таблица 2.4 - Температуры охлаждающей среды

Зимняя, С

Летняя, С

Эквивалентная

-13,1

18,3

Максимальная

-5,0

27,5

Рисунок 2.4 - Отчет программы «Transformator»

Для более детального рассмотрения произведённых программой расчётов, необходимо нажать на одну из четырёх кнопок в окне отчёта. Здесь представлена информация в более наглядном и упрощённом графическом варианте (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 - График за зимний период

Относительный износ изоляции трансформаторов оказался небольшим по значению, и, следовательно, трансформаторы способны стабильно и надежно работать в течение длительного периода времени.

Таблица 2.4 - Отчет

ТДТН-63000/110

ТДН-40000/110

ТРДН-40000/110

Тип трансформатора

Большой мощности ON

Средней мощности ON

Средней мощности ON

Относительный износ за год

0,00093

0,306

0,308

Максимальная температура за год

43,7

87,2

87,5

Максимальная температура наиболее нагретой точки за год

71,8

116,3

117

3. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЛИНИЙ

На подстанциях на высоком напряжении количество линий определяют по формуле:

(3.1)

где P1Л=35…50 МВт - пропускная способность линии.

Определяем общее количество линий:

Округляя в большую сторону для удобства расчетов и надежности, примем количество линий равным двум (nЛ,ВН = 2).

Число линий на СН 35 кВ определяется по формуле:

где P1Л=5…15 МВт - пропускная способность линии.

.

Округляя в большую сторону для удобства расчетов и надежности, примем количество линий равным двум (nЛ,СН=4).

На РУ 10 кВ количество линий определяется экономической плотностью тока, зависящая от вида проводника, числа часов использования максимальной нагрузки, региона, где проложен проводник и прочих.

Для начала определим максимальный ток линий, отходящих к потребителю по формуле:

Далее определим суммарное сечение всех кабельных линий, которые отходят к потребителю по формуле:

(3.2)

где jЭ - экономическая плотность тока, определяемая по справочникам ПУЭ.

На подстанции используем кабели с алюминиевыми жилами. Из ПУЭ находим, что при Тmax> 5000 ч для алюминиевых кабелей экономическая плотность тока равна 1,6 А/мм2.

.

Принимая за экономическое сечение одной кабельной линии 120 мм2, произведем расчет количества отходящих линий:

;

Для надежности и простоты вычислений примем количество отходящих линий равным десяти (nЛ,НН=14).

От распределительного устройства 10 кВ к потребителю отходят кабели с алюминиевыми токопроводящими жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена. Так как в задании не указывается способ прокладки кабелей, выберем наиболее тяжелый способ прокладки в земле при расположении жил треугольником. Выбираем кабель АПвПу (кабель с алюминиевыми жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена).

Из справочника определим значение допустимого продолжительного тока для данного кабеля, и произведем проверку по допустимому току:

, (3.3)

где Imax,1Л - максимальный ток, протекающий по одной линии.

;

.

Выбранные кабели проходят по допустимому току.

Расчет количества линий для обоих вариантов одинаков.

4. ВЫБОР СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Выбор схемы распределительного устройства на высоком напряжении 110 кВ

Распределительное устройство высокого напряжения имеет две линии.

Для первого варианта в качестве РУ 110 кВ применяется схема «мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий» (рис. 4.1).

Рисунок 4.1 - Схема РУВН I варианта

Распределительное устройство высокого напряжения для второго варианта имеет более пяти присоединений. Согласно стандарту организации ОАО «ФСК ЕЭС», для подстанций с пятью и более присоединениями на напряжение 110…220 кВ применяется схема с одной рабочей и одной обходной системой шин (рис. 4.2).

Рисунок 4.2 - Схема РУВН II варианта

Выбор схемы распределительного устройства на стороне среднего напряжения

На РУ 35 кВ для обоих вариантов применяется схема одна рабочая секционированная выключателем система шин, применяется на напряжении 6, 10, 35 кВ для тупиковых или ответвительных двухтрансформаторных подстанций.

Рисунок 4.3- Схема РУСН для I и II Варианта

Выбор схем РУ на низком напряжении.

На РУ 10 кВ для обоих вариантов применяется схема с одной секционированной системой сборных шин, со встроенными втычными контактами.

Количество отходящих линий 14.

Рисунок 4.4 - Схема РУНН I варианта

Рисунок 4.5 - Схема РУНН II варианта

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВЫБРАННЫХ ВАРИАНТОВ

ТЭС производится по методу приведенных затрат.

З- затраты, тыс.руб., которые определяется по формуле:

З=К·+С, (5.1)

где, К- капитальные затраты на приобретенный монтаж и наладку оборудования, тыс.руб;

- нормативный коэффициент эффективности который зависит от срока купаемости и для энергетики равен 0,12;

С- эксплутационные расходы, тыс.руб.

Эксплутационные расходы С, тыс.руб., определяется по формуле:

С=, (5.2)

где, - стоимость потерь на электрическую энергию, тыс.руб.;

- амортизационные отчисления на ремонт и обслуживание оборудования, стоимость расходов на заработную плату.

Стоимость потерь на электрическую энергию , тыс.руб., определяется:

=·, (5.3)

где, - стоимость 1 потерянной энергии, коп/;

- потери электрической энергии в трансформаторах, .

Потери электрической энергии в двухобмоточных трансформаторах ,, определяется по формуле:

, (5.4)

где, ,- соответственно потери мощности на х.х. и к.з., берутся по паспортным данным трансформатора, кВт;

Т- число часов работы трансформатора, ч.

- максимальная мощность передаваемая через трансформатор, МВА;

- номинальная мощность трансформатора, МВА;

- продолжительность максимальных потерь, ч.

Потери электрической энергии в трехобмоточном трансформаторе определяется по формуле:

, (5.5)

где, - максимальная мощность передаваемая по обмотке ВН;

- максимальная мощность передаваемая по обмотке СН;

- максимальная мощность передаваемая по обмотке НН.

Стоимость , тыс.руб., определяется по формуле:

=0,09К .(5.6)

При расчете капитальных затрат К, тыс.руб, учитывается только разница в оборудовании, рассматриваемых вариантов.

Таблица 5.1 - Капитальные затраты

Наименование

оборудования

Стоимость

единиц,тыс.руб.

1 Вариант

2 Вариант

Количество, шт.

Суммарная стоимость,тыс.руб.

Количество, шт.

Суммарная стоимость,тыс.руб.

ТДТН 63000/110

46200

2

92400

-

ТДН 40000/110

26700

-

-

2

53400

ТРДН 40000/110

33000

-

-

2

66000

ОРУ-110

5000

-

-

5

25000

ОРУ-35 кВ

3600

-

-

-

-

КРУ -10 кВ

1500

-

-

-

-

Итого

-

92400

144400

Рассчитываем потери электрической энергии в трехобмоточном трансформаторе

При Тмах =8760 ч, =1825,5 ч.

Вариант I

кВтч;

т.руб;

т.руб;

С=2541,1+8316=10857,1 т.руб;

З=92400·0,12+10810,4=21945,1 т.руб.

Рассчитываем потери электрической энергии в двухобмоточном трансформаторе.

Вариант II

кВтч;

кВтч;

(360543,26+402687,2)=3052,9 т.руб;

=0,09·144400=12996 т.руб;

С=3052,9+12996=16048,9 т.руб;

З=144400·0,12+16048,9=33376,9 т.руб;

.

Из технико-экономического сравнения видно, то, что 1 вариант экономичнее второго.

В дальнейшем расчеты ведутся для первого варианта.

6. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

Мощность потребителей собственных нужд невелика, следовательно, они могут присоединяются к электросети 380/220 В, получающую питание от понижающих трансформаторов.

Мощность трансформаторов собственных нужд, в свою очередь, выбирается исходя из значений нагрузок собственных нужд, которые рассчитываются в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Общие нагрузки собственных нужд подстанции

Наименование приемников

Уст. мощность

Расчетная нагрузка

Ед,

кВтЧшт

Всего, кВт

Летом

Зимой

P, кВт

Q, квар

P, кВт

Q, квар

Освещение ОРУ-110

-

10

0,5

5

-

5

-

Отопление, освещение, вентиляция КРУ совмещенного с ОПУ

-

30

0,5

15

-

15

-

Аппараты связи

-

1,0

1,0

1,0

-

1,0

-

Охлаждение трансформаторов

4,5х2

9

1,0

9

4,36

9

4,36

Постоянно включенные лампы

-

1,0

1,0

1,0

-

1,0

-

Устройство автоматического управления оперативным током АУОТ -2М

2х15

30

1

30

-

30

-

Подогрев

выключателей ВН

3,6х3

10,8

1

-

-

10,8

-

Подогрев приводов разъединителей ВН

0,6х10

6

1

-

-

6

-

Подогрев приводов и выключателей СН

3х7

21

1

-

-

21

-

Подогрев приводов разъединителей СН

0,6х16

9,6

1

-

-

9,6

-

У

61

4,36

108,4

4,36

Расчетная нагрузка считается по формуле:

(6.1)

Расчетная нагрузка летом:

Расчетная нагрузка зимой:

НТП [2] предписывают устанавливать на всех подстанциях не менее двух трансформаторов собственных нужд. Мощность каждого трансформатора собственных нужд с низким напряжением 0,4 кВ не должна превышать 630 кВА для подстанций 110-220 кВ.

Расчет единичной мощности трансформатора собственных нужд:

Трансформаторы собственных нужд должны работать раздельно на стороне низшего напряжения с АВР.

Выберем трансформатор собственных нужд типа ТСЗ-160/10.

Таблица 6.2 - Технические данные трансформатора собственных нужд

Тип

Sном, кВА

UН,ВН, кВ

UН,НН, кВ

uk, %

?Рk, кВт

ТСЗ-160/10

160

10

0,4

3,6

2,15

Аварийная нагрузка с применением:

аварийной вентиляции ;

сварочного аппарата ;

;

.

Определяем загрузку трансформаторов:

перегрузки не будет.

Схема питания собственных нужд представлена следующим образом:

Рисунок 6.1 - Схема питания собственных нужд

7. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчеты токов КЗ необходимы:

- для сопоставления, оценки выбора главных схем электрических станций, сетей и подстанций;

- выбора и проверки электрических аппаратов и проводников;

- проектирования и настройки устройств РЗ и автоматики;

- проектирования заземляющих устройств;

- определения влияния токов нулевой последовательности линий электропередачи на линии связи;

- анализа аварий в электроустановках и электрических системах;

- анализа устойчивости работы энергосистем.

Составление расчетной схемы

Расчетная схема электроустановки - упрощенная однолинейная схема установки с указанием всех элементов, а также их параметров, влияющие на токи КЗ и, следовательно, они должны быть учтены при выполнении операций расчета. Вид расчетной схемы будет следующим:

Рисунок 7.1 - Расчетная схема

Составление схемы замещения цепи и определение ее параметров

Схема замещения - электрическая схема, соответствующая по исходным данным расчетной схеме, но в которой все магнитные связи заменены электрическими.

Рисунок 7.2 - Схема замещения

Расчет параметров схемы замещения, а также токов КЗ произведем приближенно в относительных единицах. Базисную мощность условно примем Sб=1000МВА для упрощения выполнения вычислительных операций.

.

Расчет тока короткого замыкания в точке К1

Рисунок 7.3 - Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К1

(а - исходная схема, б - схема, приведенная к простейшему виду)

Произведем расчет периодического тока КЗ:

Произведем расчет апериодической составляющей тока КЗ:

(7.1)

где Tа=0,02 с;

ф=0,1 c.

Произведем расчет ударного тока КЗ:

(7.2)

где kуд=1,608 - ударный коэффициент

.

Так как источником является энергосистема (источник бесконечной мощности), то Iп.о.=Iп.ф.=9,86 кА.

Расчет тока короткого замыкания в точке К2 (при включенном СВ)

Рисунок 7.4 - Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К2

(а - исходная схема, б - приведение к простейшему виду)

Произведем расчет периодического тока КЗ:

Произведем расчет апериодической составляющей тока КЗ:

где Tа=0,02 с;

ф=0,1 c.

Произведем расчет ударного тока КЗ:

где kуд=1,65 - ударный коэффициент

.

Так как источником является энергосистема (источник бесконечной мощности), то Iп.о.=Iп.ф.=10,96 кА.

Расчет тока короткого замыкания в точке К2 (при отключенном СВ)

Рисунок 7.5 - Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К2

(а - исходная схема, б - приведение к простейшему виду)

Произведем расчет периодического тока КЗ:

Произведем расчет апериодической составляющей тока КЗ:

где Tа=0,02 с ;

ф=0,1 c.

Произведем расчет ударного тока КЗ:

где kуд=1,65 - ударный коэффициент

.

Так как источником является энергосистема (источник бесконечной мощности) , то Iп.о.=Iп.ф.=6,76 кА.

Расчет тока короткого замыкания в точке К3 (при включенном СВ)

Рисунок 7.5 - Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К3

(а - исходная схема, б - приведение к простейшему виду)

Рассчитаем периодический ток КЗ:

Рассчитаем апериодическую составляющую тока КЗ:

где Tа=0,26 с ;

ф=0,1 c.

Произведем расчет ударного тока КЗ:

где kуд=1,965 - ударный коэффициент

Так как источником является энергосистема (источник бесконечной мощности) , то Iп.о.=Iп.ф.=28,63 кА.

Расчет тока короткого замыкания в точке К3 (при отключенном СВ)

Рисунок 7.5 - Схема замещения для расчета тока КЗ в точке К3

(а - исходная схема, б - приведение к простейшему виду)

Рассчитаем периодический ток КЗ:

Рассчитаем апериодическую составляющую тока КЗ:

где Tа=0,26 с;

ф=0,1 c.

Произведем расчет ударного тока КЗ:

где kуд=1,965 - ударный коэффициент

.

Так как источником является энергосистема (источник бесконечной мощности), то Iп.о.=Iп.ф.=16,52 кА.

Результаты расчетов токов КЗ сведем в таблицу.

Таблица 7.1 - Сводная таблица токов КЗ

Точки КЗ

IП.0, кА

iаф, кА

iуд, кА

IП.ф, кА

К1

9,86

0,01

22,94

9,86

К2 (при вкл. СВ)

10,96

0,011

25,5

10,96

К2 (при откл. СВ)

6,76

0,07

15,73

6,76

К3 (при вкл. СВ)

28,63

15,59

79,32

28,63

К3 (при откл. СВ)

16,52

10,92

45,72

16,52

8. ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

Выберем выключатели и разъединители на стороне 110 кВ

Для начала рассчитаем максимальный расчетный ток:

Выберем выключатель элегазовый типа ВЭБ-110 УХЛ1 и разъединитель наружной установки серии РГ-110/1000 УХЛ1.

Расчетные и каталожные данные выключателя и разъединителя приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Расчетные и каталожные данные

Расчетные данные

Каталожные данные

Выключатель

ВЭБ - 110/2500 УХЛ1

Разъединитель

РГ-110/1000 УХЛ1

Uуст = 110 кВ

Uном = 110 кВ

Uном = 110 кВ

Iном = 232 А

Iмах = 463 А

Iном =2500 А

Iном =1000 А

Iп,о = 9,86 кА

Iном.отк = 40 кА

-

iа, = 0,01 кА

Iа,ном = =22,6 кА

-

iу = 22,94 кА

Iдин = 102 кА

Iдин = 80 кА

Вк = Iпо2 ·(tр.з.+tс.в.+Та) =

9,862·(0,1+0,035+0,02)=

=15,1 кА2·с

Iтер2· tтер = 402·3 =

= 4800 кА2·с

Iтер2· tтер = 31,52·3 =

= 2976,75 кА2·с

Выберем выключатели и разъединители на стороне 35 кВ

Для начала рассчитаем максимальный расчетный ток:

Выбор вводных выключателей.

В нормальном режиме при работе двух трансформаторов, ток протекающий через вводные выключатели:

При отключении одного из трансформаторов, ток протекающий через вводные выключатели:

Ток протекающий через выключатели отходящих линий:

Для всех присоединений выберем вакуумный выключатель типа ВБС-35III-25/630 УХЛ1 и разъединитель наружной установки серии РГ-35/1000 УХЛ1.

Расчетные и каталожные данные выключателя и разъединителя приведены в таблице 8.2.

Таблица 8.2 - Расчетные и каталожные данные

Расчетные данные

Каталожные данные

Выключатель

ВБС-35III-25/630 УХЛ1

Разъединитель

РГ-35/1000 УХЛ1

Uуст = 35 кВ

Uном = 35 кВ

Uном = 35 кВ

Iмах,1Л = 300,8 А

Iмах,СВ =300,8 А

Iмах,ВВ = 601,6 А

Iном =630 А

Iном =1000 А

Iп,о = 10,96 кА

Iном.отк = 25 кА

-

iа, = 0,011 кА

Iа,ном ==14,14 кА

-

iу = 25,5 кА

Iдин = 64 кА

Iдин = 50 кА

Вк = Iпо2 ·(tр.з.+tс.в.+Та)=

10,962·(0,1+0,04+0,02)=

=19,22 кА2·с

Iтер2· tтер = 252·3 =

= 1875 кА2·с

Iтер2· tтер = 202·3 =

= 1200 кА2·с

Выбор выключателей РУНН 10 кВ

В нормальном режиме ток через вводной выключатель составляет:

На случай если один из трансформаторов выходит из строя или выводится в ремонт, то максимальный ток через выключатель

На сторону НН устанавливается КРУ серии КМ1, со встроенными контактами и выключателями типа ВВ/TEL-ISM15-SHELL_2-10-31,5/200 в цепи отходящих линий и секционного выключателя, ВВ/TEL-ISM15-SHELL_2-10-31,5/2000 У2 в цепи выключателей ввода.

Расчетные и каталожные данные выключателя приведены в таблице 8.3- 8.4.

Таблица 8.3 - Расчетные и каталожные данные выключателя в выключателях ввода

Расчетные данные

Каталожные данные

Выключатель ВВ/TEL-ISM15-SHELL_2-10-31,5/2000 У2

Uуст = 10 кВ

Uном = 10 кВ

Iном = 955 А

Iмах = 1910 А

Iном =2000 А

Iп,о = 28,63 кА

Iном.отк = 31,5 кА

iа, = 15,59 кА

Iа,ном = =17,82 кА

iу = 79,32 кА

Iдин = 80 кА

Вк = 28,632·0,1=81,97 кА2*с

Вк = 31,52·3 = 2976,8 кА2·с

Таблица 8.4 - Расчетные и каталожные данные секционных выключателей и выключателей в цепи отходящих линий

Расчетные данные

Каталожные данные

Выключатель ВВ/TEL-ISM15-SHELL_2-10-31,5/2000

Uуст = 10 кВ

Uном = 10 кВ

Iмах, СВ = 955 А

Iмах, 1Л = 1910 А

Iном =2000 А

Iп,о = 28,63 кА

Iном.отк = 31,5 кА

iа, = 15,59 кА

Iа,ном = =17,82 кА

iу = 79,32 кА

Iдин = 80 кА

Вк = 28,632·0,1=81,97 кА2*с

Вк = 31,52·3 = 2976,8 кА2·с

9. ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Выбор измерительных трансформаторов на стороне 110 кВ

Выбор измерительных 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. Трансформаторы тока устанавливаются на каждом выключателе.

Трансформаторы тока не выбираются, т.к. они встроены в ввода выключателей, необходима их проверка на вторичную нагрузку.

Таблица 9.1 - Технические данные трансформатора TВ

Тип

Uн, кВ

IнII, А

IнI, А

крат. обмотки

Sн, ВА

изм. об.

защ. об.

ТВ-110

110

5

500

14

20

20

Проверим выбранный трансформатор тока на вторичную нагрузку:

; (9.1)

.

Так как индуктивное сопротивление приборов очень мало, то считают что :

. (9.2)

Представим определение потребляемой мощности приборов в виде таблицы.

Таблица 9.2 - Приборы, нагружающие TВ

Наименование приборов

тип

Sприб, ВА

Многофункциональный измерительный прибор

ЩМ120

0,5

Счетчик активной и реактивной энергии

Меркурий 230

ART-00 PQC

0,5

У

1

Сопротивление контактов примем равным rконт=0,1 Ом.

На подстанциях с высшим напряжением 110-220 кВ во вторичных цепях применяются провода с медными жилами (с=0,0175).

По условию прочности сечение медных жил не должно быть меньше 2,5 мм2.

Определяем сечение проводов:

Выбирается медный провод сечением 2,5 мм2. Зная сечение кабеля, определяем истинное значение rпров:

Таким образом, вторичная нагрузка равна:

.

Выбранный трансформатор тока удовлетворяет всем требованиям.

Выбор измерительных трансформаторов напряжения.

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 и 100/v3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформаторы напряжения выбираются по номинальному напряжению установки.

Выбираем трансформатор напряжения антирезонансный однофазный трансформатор напряжения НАМИ-110кВ.

Трансформатор напряжения НАМИ-110 УХЛ1 имеет одноступенчатую некаскадную конструкцию, состоит из активной части, помещенной в металлический корпус. На верху корпуса расположена изоляционная покрышка с металлическим компенсатором давления, обеспечивающим компенсацию температурных изменений объема масла и защиту внутренней изоляции от увлажнения. Компенсатор закрыт защитным колпаком с прорезью для визуального контроля уровня масла. Трансформатор заполнен трансформаторным маслом марки ГК.

Таблица 9.3 - Технические данные трансформатора НАМИ.

Тип

Uном

Sном, ВА в классе точности

Smax, ВА

ВН, кВ

НН, В

0,2

0,5

1

3

НАМИ-110-УХЛ1

110

100

100v3

200

400

600

1200

2000

Проверим напряжения на вторичную нагрузку:

; (9.3)

Нагрузку на вторичную обмотку приведем в виде таблицы.

Таблица 9.4 - Приборы, нагружающие НАМИ.

Цепь

Наим. приб.

тип

Sпот, ВА

Кол-во катушек

Кол-во приборов

Sрасч, ВА

Линия

110

кВ

Многофункциональный измерительный прибор

ЩМ120

1

1

3

3

Счетчик электрической энергии

Меркурий 230

ART-00 PQC

1,5

1

3

4,5

Устройства

РЗ и А

Сириус

2

2

2

8

Фикс. прибор

ФИП

3

1

2

6

У

21,5

При классе точности - 0,2:

Выбранный трансформатор напряжения проходит по вторичной нагрузке.

Выбор измерительных трансформаторов на стороне 35 кВ

Выбор измерительных трансформаторов тока. Выбираем трансформаторы тока серии ТОЛ-35Б, которые поставляются с выключателями типа ВБС-35.

Выбор трансформаторов тока в цепи вводных выключателей

Таблица 9.5 - Технические данные трансформатора TВ

Тип

Uн, кВ

IнII, А

IнI, кА

Iтер, кА

iдин, кА

крат.

обмотки

Sн, ВА

1 с

3 с

изм. об.

защ. об.

ТОЛ-35Б

35

5

800

80

-

107

20

30

30

Проверим выбранный трансформатор тока.

На электродинамическую стойкость:

На термическую стойкость:

.

Проверим выбранный трансформатор тока на вторичную нагрузку:

Таблица 9.6 - Приборы, нагружающие TВ

Наименование приборов

тип

Sприб, ВА

Многофункциональный измерительный прибор

ЩМ120

0,5

Счетчик активной и реактивной энергии

Меркурий 230

ART-00 PQC

0,5

У

1

Сопротивление контактов примем равным rконт=0,1 Ом.

.

Определяем сечение проводов:

Выбирается медный провод сечением 2,5 мм2. Зная сечение кабеля, определяем истинное значение rпров:

Таким образом, вторичная нагрузка равна:

.

Выбранный трансформатор тока удовлетворяет всем требованиям.

Выбор трансформаторов тока в цепи секционного выключателя

Таблица 9.7 - Технические данные трансформатора TВ

Тип

Uн, кВ

IнII, А

IнI, кА

Iтер, кА

iдин, кА

крат.

обмотки

Sн, ВА

1 с

3 с

изм. об.

защ. об.

ТОЛ-35Б

35

5

400

40

-

84

20

30

30

Проверим выбранный трансформатор тока.

На электродинамическую стойкость:

На термическую стойкость:

Проверим выбранный трансформатор тока на вторичную нагрузку:

.

Таблица 9.8 - Приборы, нагружающие TВ

Наименование приборов

тип

Sприб, ВА

Многофункциональный измерительный прибор

ЩМ120

0,5

У

0,5

Сопротивление контактов примем равным rконт=0,1 Ом.

;

Определяем сечение проводов:

Выбирается медный провод сечением 2,5 мм2. Зная сечение кабеля, определяем истинное значение rпров:

Таким образом, вторичная нагрузка равна:

.

Выбранный трансформатор тока удовлетворяет всем требованиям.

Выбор трансформаторов тока в цепи отходящих линий

Таблица 9.9 - Технические данные трансформатора TВ

Тип

Uн, кВ

IнII, А

IнI, кА

Iтер, кА

iдин, кА

крат.

обмотки

Sн, ВА

1 с

3 с

изм. об.

защ. об.

ТОЛ-35Б

35

5

400

40

-

84

20

30

30

Проверим выбранный трансформатор тока.

На электродинамическую стойкость:

На термическую стойкость:

Проверим выбранный трансформатор тока на вторичную нагрузку:

;

Таблица 9.10 - Приборы, нагружающие TВ

Наименование приборов

тип

Sприб, ВА

Многофункциональный измерительный прибор

ЩМ120

0,5

Счетчик активной и реактивной энергии

Меркурий 230

ART-00 PQC

0,5

У

1

Сопротивление контактов примем равным rконт=0,1 Ом.

;

Определяем сечение проводов:

Выбирается медный провод сечением 2,5 мм2. Зная сечение кабеля, определяем истинное значение rпров:

Таким образом, вторичная нагрузка равна:

.

Выбранный трансформатор тока удовлетворяет всем требованиям.

Выбор трансформаторов напряжения

Выбирается трансформатор напряжения ЗНОЛ-35.

Таблица 9.11 - Технические данные трансформатора ЗНОЛ-35

Тип

Uном

Sном, ВА в классе точности

Smax, ВА

ВН, кВ

НН, В

0,2

0,5

1

ЗНОЛ-35 III

35

100

20

60

120

600

Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения приводится в таблице 9.12.

Таблица 9.12 - Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения

Приборы и наименования цепи.

Тип прибора.

Потребительская мощность, В.А.

Количество приборов

, ВА

Сборные шины:

Вольтметр с переключением

Э - 335

2

1

2

Линии и ввода 35 кВ:

Счетчик

Многофункциональный измерительный прибор

Фикс. прибор

Меркурий 230

ART-00 PQC

ЩМ120

ФИП

1,5

1

1,5

4

4

4

6

4

6

Секционный выключатель 35 кВ:

Многофункциональный измерительный прибор

ЩМ120

1

1

1

Итого

19

При классе точности - 0,2:

20 ВА > 19 ВА.

Выбранный трансформатор напряжения проходит по вторичной нагрузке.

Выбор измерительных трансформаторов на стороне 10 кВ.

Выбор измерительных трансформаторов тока.

Трансформаторы тока для выключателей на низкой стороне трансформаторов связи и секционных выключателей, и для выключателей, отходящих от РУНН линий, серии ТОЛ-10 трансформаторы тока поставляются встроенными в КРУ серии КМ1.

Выбор трансформаторов тока производится по напряжению и максимальному току цепи

Для вводных ячеек ток , и для секционных выключателей ток .

Выбираем трансформатор тока серии ТОЛ-10.

Таблица 9.13 - Технические данные трансформатора ТОЛ для вводных ячеек

Тип

Uн, кВ

IнII, А

IнI, кА

Iтер, кА

iдин, кА

крат.

обмотки

Sн, ВА

1 с

3 с

изм. об.

защ. об.

ТОЛ-10

10

5

3000

40

-

102

10

10

15

Таблица 9.14 - Технические данные трансформатора ТОЛ для ячеек секционных выключателей

Тип

Uн, кВ

IнII, А

IнI, кА

Iтер, кА

iдин, кА

крат. обмотки

Sн, ВА

1 с

3 с

изм. об.

защ. об.

ТОЛ-10

10

5

1500

40

-

102

10

10

15

Комплектные распределительные устройства серии КМ1 поставляются со встроенными трансформаторами тока типа ТОЛ-10 (для отходящих линий).

Таблица 9.15 - Технические данные трансформатора ТОЛ-10

Тип

Uн, кВ

IнII, А

IнI, А

Iтер, кА

iдин, кА

крат. обмотки

Sн, ВА

1 с

3 с

изм. об.

защ. об.

ТОЛ-10

10

5

300

31,5

-

81

10

10

15

Выбор измерительных трансформаторов напряжения.

На РУНН проектируемой подстанции трансформаторы напряжения устанавливаются на каждой секции обоих систем шин.

Трансформаторы напряжения выбираются только по номинальному напряжению установки.

Выбираем трансформатор напряжения серии ЗНОЛ-10 (однофазный трансформатор напряжения с литой изоляцией, с одним заземляющим вводом обмотки высокого напряжения)

Таблица 9.16 - Технические данные трансформатора ЗНОЛ-10

Тип

Uном

Sном, ВА в классе точности

Smax, ВА

ВН, кВ

НН, В

0,2

0,5

1

3

ЗНОЛ.06-10

10

100/v3

100

50

75

150

300

630

Проверяем выбранный трансформатор напряжения на вторичную нагрузку:

;

Нагрузку на вторичную обмотку приведем в виде таблицы.

Таблица 9.17 - Приборы, нагружающие ЗНОЛ

Цепь

Наим. приб.

тип

Sпот, ВА

Кол-во приборов

Sрасч, ...


Подобные документы

  • Выбор числа и мощности трансформаторов связи. Схема перетоков мощности и нагрузки. Расчет капитальных затрат и разработка схем питания собственных нужд. Выбор выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов, сборных шин и токоведущих частей.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 27.01.2015

  • Составление вариантов структурных схем проектируемой подстанции. Сведения по расчету токов короткого замыкания. Выбор конструкций распределительных устройств, сущность измерительных трансформаторов тока и напряжения. Выбор выключателей и разъединителей.

    курсовая работа [334,8 K], добавлен 03.05.2019

  • Выбор автотрансформаторов, сборных шин, измерительных трансформаторов напряжения и тока, распределительных устройств, выключателей для подстанции. Расчет токов короткого замыкания и заземляющего устройства. Схемы питания потребителей собственных нужд.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 24.02.2013

  • Выбор числа и мощности генераторов, трансформаторов электростанции. Выбор главной схемы электрических соединений. Расчёт токов короткого замыкания. Выбор выключателей и разъединителей, трансформаторов тока и напряжения. Обеспечение собственных нужд ТЭЦ.

    курсовая работа [199,0 K], добавлен 19.11.2010

  • Разработка тупиковой подстанции 110/35/10 кВ. Структурная схема, выбор числа и мощности трансформаторов связи. Расчет количества линий. Варианты схем распределительных устройств, их технико-экономическое сравнение. Выбор схемы собственных нужд подстанции.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 04.09.2014

  • Расчет максимальных значений активной и реактивной нагрузок, токов короткого замыкания, заземлений и грозозащиты, собственных нужд подстанции. Выбор числа и мощности трансформаторов, основного оборудования и токоведущих частей распределительных устройств.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 02.04.2015

  • Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей. Подбор гибкой ошиновки, трансформатора тока, ограничителя перенапряжения, выключателя и разъединителя. Разработка двух несекционированных систем шин с обходной. Обоснование схем радиоуправления.

    курсовая работа [326,3 K], добавлен 04.06.2015

  • Выбор числа, типа и мощности главных трансформаторов и автотрансформаторов. Основные требования к главным схемам электрических соединений. Выбор схем распределительных устройств среднего напряжения. Выбор схемы снабжения собственных нужд, кабельных линий.

    дипломная работа [2,9 M], добавлен 18.09.2015

  • Определение мощности подстанции. Выбор силовых трансформаторов. Расчет мощности потребителей и токов. Выбор электрических параметров схемы замещения, токоведущих частей. Трансформаторы тока на линии. Расчет заземляющих устройств. Защита от перенапряжений.

    курсовая работа [901,8 K], добавлен 12.11.2013

  • Расчетная нагрузка потребителей электрической энергии. Выбор ограничителей перенапряжения, автоматических выключателей, ошиновок, высоковольтных кабелей, трансформаторов напряжения. Расчет релейной защиты двигателей и трансформаторов собственных нужд.

    дипломная работа [289,7 K], добавлен 15.02.2017

  • Составление 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 30.04.2011

  • Выбор типов генераторов и проектирование структурной схемы станции. Выбор трансформаторов, источников питания системы собственных нужд, схем распределительных устройств, токоведущих частей. Расчет токов короткого замыкания на шинах, выводах генератора.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 27.01.2016

  • Проект сетевой подстанции: выбор структурной схемы, мощности силовых трансформаторов, схем распределительных устройств и электроснабжения; определение числа линий. Расчет токов короткого замыкания; подбор электрических аппаратов и токоведущих частей.

    курсовая работа [199,4 K], добавлен 29.04.2011

  • Выбор схемы соединения основного оборудования подстанции, определение потоков мощностей. Выбор числа и мощности трансформаторов. Разработка структурной и главной схем питания собственных нужд. Расчет токов в утяжеленном режиме и токов короткого замыкания.

    курсовая работа [605,1 K], добавлен 11.02.2015

  • Обоснование двух вариантов схемы проектируемой подстанции, силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Выбор электрических аппаратов, токоведущих частей, конструкции ОРУ-220 кВ, заземляющего устройства, схемы и трансформаторов собственных нужд.

    курсовая работа [342,4 K], добавлен 17.04.2015

  • Функциональные особенности микропроцессорных устройств. Работа буровой установки. Расчет потребляемой мощности. Выбор числа и мощности трансформаторов, сечений проводов и кабелей, выключателей, ограничителей перенапряжения, трансформатора напряжения.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 07.04.2013

  • Выбор главной электрической схемы проектируемой электростанции. Расчет числа линий и выбор схем распределительных устройств. Технико-экономический расчет объекта. Выбор измерительных трансформаторов и токоведущих частей. Расчет токов короткого замыкания.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 02.12.2014

  • Выбор 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

  • Выбор генераторов и обоснование двух вариантов схем проектируемой электростанции. Выбор блочных трансформаторов, числа и мощности автотрансформаторов связи и собственных нужд. Расчёт вариантов структурной схемы, выбор параметров её трансформаторов.

    курсовая работа [393,3 K], добавлен 18.11.2012

  • Анализ графиков нагрузок. Выбор мощности трансформаторов, схем распределительных устройств высшего и низшего напряжения, релейной защиты и автоматики, оперативного тока, трансформатора собственных нужд. Расчет заземления подстанции и молниеотводов.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 24.11.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.