Разработка электрической части подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

проектирование электроустановка трансформатор ток

В курсовом проекте разработана электрическая часть подстанции 110/35/10 кВ. Проектируемая подстанция питается от единой энергосистемы двумя линиями напряжением 110 кВ. От шин 110 кВ отходят ещё две линии к подстанции 110/35/10 кВ. От секций 10 кВ отходят 12 линий по 2 МВт каждая. Для связи двух напряжений установлены два трансформатора ТДТН- 63000/110 для надежности. На напряжении 10 кВ принята одиночная секционированная система сборных шин. Секционный выключатель нормально отключен. Это позволяет ограничить ток короткого замыкания. В курсовом проекте был проведён расчёт трёх точек КЗ. С учётом токов КЗ был произведён выбор токоведущих частей и аппаратов. В графической части проекта представлены главная схема подстанции, и конструктивный чертёж распределительного устройства ОРУ 110 кВ по схеме одиночного секционирования с обходной системой шин.

1. Структурная схема и выбор оборудования

Для связи трёх напряжений 110, 35, 10 кВ необходимо установить трёхобмоточный трансформатор. Для надёжности устанавливают два трансформатора. При выходе одного из них, потребитель будет питаться от второго, который при этом перегружается на 60%.

Рисунок 1

При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии, на которой показывают основные функциональные части электроустановки (распределительные устройства, трансформаторы, генераторы) и связи между ними. Структурные схемы служат для дальнейшей разработки более подробных и полных принципиальных схем, а также для общего ознакомления с работой электроустановки.

На рисунках этих схем функциональные части изображены в виде прямоугольников или условных графических изображений. Никакой аппаратуры на схеме не показывают.

1.1 Выбор основного оборудования

Выбор силового трансформатора

Рассчитываем нагрузку линий 10 кВ.

где,

n - число линий.

- нагрузка одной линии МВт.

МВт

где,

- коэффициент одновременности.

- коэффициент мощности.

МВА.

Рассчитываем нагрузку линий 35 кВ.

МВт.

МВА.

Рассчитываем суммарную нагрузку.

МВА.

Определяем мощность трансформатора.

где,

- номинальная мощность трансформатора, МВА.

- коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора.

МВА.

МВА

63МВА57,8 МВА.

Выбираем два трансформатора ТДТН - 63000/110

Таблица 1

Тип	Номинальное напряжение кВ	Потери кВт	,%
	ВН	СН	НН	ХХ	КЗ	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
ТДТН-63000/110	115	38,5	11	53	290	10,5	18	7	0,55

2. Расчет токов КЗ

2.1 Расчетная схема

Рисунок 2

2.2 Схема замещения

Рисунок 3

2.3 Расчёт сопротивлений

Сопротивление системы

кВ.

кВ.

кВ.

Сопротивление системы.

Ом

Сопротивление линий

где,

- индивидуальное сопротивление линии, Ом/км.

- длина линий, км.

- среднее напряжение в точке КЗ.

- базовое напряжение, кВ.

Ом.

Сопротивление обмоток трансформатора (Т1, Т2)

где,

- относительное сопротивление трансформаторов, %.

- номинальная мощность трансформатора, кВА.

где,

- это сопротивление короткого замыкания, %.

%.

%.

%.

Сопротивление обмоток трансформатора, Ом.

Ом.

Ом.

Ом.

2.4 Расчёт точки К-1

= 115 кВ

Упрощение схемы замещения для точки К-1.

Сопротивления не учитывать так как они не обтекаются током.

Рисунок 4

Рассчитываем параллельное сопротивление сопротивлений

Ом.

Рисунок 5

Рассчитываем последовательное сопротивление сопротивлений .

Ом.

Рисунок 6

Расчёт начального значения периодической составляющей тока КЗ в точке К-1,115кВ

где,

- ЭДС источника, о.е.

- среднее напряжение в точке КЗ,115 кВ.

кА.

Из таблицы 3,8 Л1.

Расчёт ударного тока КЗ в точке К-1, кА

где,

- ударный коэффициент, о.е.

кА.

Таблица 2 (1)

	S	K-1
Ino K-1, кА	3,5	3,5
Ку	1,717	?
iу, кА	8,5	8,5
Та, с	0,02	?

2.5 Расчёт точки К-2

кВ

Упрощение схемы замещения для точки К-2.

Сопротивления не учитывать, так как они не обтекаются током.

Рисунок 7

Складываем параллельно сопротивления

Ом.

Рисунок 8

Складываем последовательно сопротивления

Ом.

Рисунок 10

Приведение сопротивления к напряжению в точке К-2

Ом.

Расчёт номинального значения периодической составляющей тока КЗ в точке К-2,37 кВ

где,

- ЭДС источника, о.е.

- среднее напряжение в точке КЗ, 37кВ.

кА.

Из таблицы 3,8 Л1.

с.

Расчёт ударного тока КЗ в точке К-2

 - ударный коэффициент, о.е.

кА.

Таблица 2 (2)

	S	К-2
Ino K-2	5.2	5.2
Ку	1,608	?
iy, кА	11.8	11.8
Та, с	0,02	?

2.6 Расчёт точки К-3

кВ

Упрощение схемы замещения для точки К-2.

Сопротивления не учитывать, так как они не обтекаются током.

Рис.

2.6.1 Складываем последовательно сопротивления

Ом.



Рис.

Приведение сопротивления к напряжению в точке К-3

Ом.

Расчёт номинального значения периодической составляющей тока КЗ в точке К-З,10.5 кВ

где,

- ЭДС источника, о.е.

- среднее напряжение в точке КЗ, кВ.

кА<20 кА

Из таблицы 3,8 Л1.

 с.

Расчёт ударного тока КЗ в точке К-3

- ударный коэффициент, о.е.

кА.

Таблица 2 (3)

	S	К-3
Ino K-2	16.9	16.9
Ку	1,904	?
iy, кА	46.7	45.5
Та, с	0,05	?

2.7 Выбор выключателей

2.7.1 Выбор выключателей и разъединителей на стороне 110 кВ

Таблица 4

Условия выбора	Расчетные данные	Выключатель КРУЭ	Разъединитель
		ЭЯ-110Л-23У4	КРУЭ
Uуст ? Uном	110 кВ	Uном = 110 кВ
Imax ? Iном	463 А	Iном = 1250 А
In,ф ? Iотк.н	3,5 кА	Iотк.н = 40 кА
iа,ф ? iaном	0.247 кА	iaном = 22.6 кА
Ino ? Iдин	3.5 кА	Iдин = 50 кА
iуд ? iдин	8.5 кА	iдин = 125 кА
Вк ? I2терtтер	Вк = 1.47 кА2с	I2терtтер = 7500 кА2с

2.7.2 Определение максимального тока на стороне 110кВ

I_max110 = S_ном ? К_n

v3 ? U_ном

где К_n - коэффициент аварийной допустимости перегрузки

S_ном - номинальная мощность, МВА

U_ном - номинальное напряжение, кВ

I_max110 = 63 ? 1.6 _{= 529 А}

v3 ? 110

Из справочника выбираем выключатель: КРУЭ

2.7.3 Расчет теплового импульса тока КЗ

В_к = I_no² ? (t_откл + Т_а)

где В_к - тепловой импульс тока КЗ, кА²с

t_отк = 0.1

В_к = 3.5² ? (0.1 + 0.02) = 1.47 кА²с

2.7.4 Расчет номинального допустимого значения апериодической составляющей в отключенном токе для времени ф

i_аном = v2 ? I_{отк ном} ? В_н%

100

где В_к - нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключенном токе, %.

i_аном = v2 ? 40 ? 36 = 20.36 кА

100

2.7.5 Расчет наименьшего времени от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов, с

ф = t_св + t_рз

где t_св - собственное время откл. выкл., 0.05с

t_рз - время действия РЗ, 0.01с

ф = 0.04 + 0.01 = 0.05с

2.7.6 Расчет апериодической составляющей тока КЗ в момент расхождения контактов ф, кА

i_а, ф = v2 ? I_no К-1 ? е^-ф/Та

е^-ф/Та = 0,05

i_а, ф = v2 ? 3.5 ? 0.05 = 0.247 кА

2.7.7 Расчет периодической составляющей тока в момент времени ф

I_n, ф = I_no К-1 = 3.5 кА

I²_тер ? t_тер = 50² ? 3 = 7500 кА²с

где I_тер - ток термической стойкости, кА

t_тер - время протекания тока термической стойкости, с

2.8 Выбор выключателей и разъединителей на стороне 10кВ (применяется КРУ)

Таблица

Условия выбора	Расчетные данные	Выключатель	Разъединитель
		ВВЭ-10-31.5УЗ	КРУ
Uуст ? Uном	10.5 кВ	Uном = 10 кВ	К-104
Imax ? Iном	3369 А	Iном = 3150 А
In,ф ? Iотк.н	16.9 кА	Iотк.н = 31.5 кА
iа,ф ? iaном	10.4 кА	iaном = 14.15 кА
Ino ? Iдин	16.9 кА	Iдин = 31.5 кА
iуд ? iдин	45.5 кА	iдин = 80 кА
Вк ? I2терtтер	Вк = 122.81 кА2с	I2терtтер = 1200 кА2с

2.8.1 Определение максимального тока на стороне 10кВ

Из справочника выбираем выключатель ВВЭ-10-31.5-УЗ

2.8.2 Расчет теплового импульса тока КЗ

В_к = I²_no ? (t_отк + Т_а)

t_отк = 0,2 с

В_к = 16.9² ? (0.2 + 0.05) = 71.4 кА²с

2.8.3 Расчет номинального допустимого значения апериодической составляющей в отключенном токе для времени ф

i_aном = v2 I_{отк.ном} ? В_н%

100

Где В_н - нормированное значение содержания апериодической составляющей в отключенном токе %

I_{отк.ном} - номинальный ток отключения выключателя, кА

i_aном = v2 ? 20 ? 50% = 14,15 кА

100

2.8.4 Расчёт ударного тока КЗ в точке К-3

- ударный коэффициент, о.е.

кА.

2.9 Выбор токоведущих аппаратов и токоведущих проводников

2.9.1 Выбор токоведущих частей в цепи трансформатора на стороне 110 кВ

Принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах

Максимальный ток:

I_max110 = S_ном ? K_n

v3 ? U_ном

Где K_n - коэффициент аварийной допустимой перегрузки

S_ном - номинальная мощность, кВА

U_ном - номинальное напряжение, кВ

I_max110 = 63 ? 1,4 = 463 А

v3 ? 110

Согласно ПУЭ выбираем провод АС 185/24

q - 185 мм²

d - 18.9 мм

I_max = 463 А < I_доп = 520 А

2.9.2 Проверка шин на схлестывание не производится, т.к.

I_по = 3,5 кА < 20 кА

Проверка на термической действие тока КЗ не проводится, т.к. шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе

Проверка по условиям коронирования

Выбранное сечение: АС185/24(d₀=18.9мм)

Минимальное сечение: АС95/16(d₀=13.5мм)

Проверка на коронирование не выполняется т.к. сечение проводов больше минимального сечения.

3.Выбор токоведущих частей в цепи трансформатора на стороне 10 кВ

Выбираем: ТЗК-10-1600-51

1320 А ? 1600 А

3.1 Проверка по электродинамической стойкости

i_y ? i_дин.

45.4 кА ? 51 кА

3.2 Выбор измерительных трансформаторов

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 трансформатора тока в цепи трансформатора на 10 кВ. Выбираем трансформатор тока марки ТПОУ-10-ЛЗ; Проверка по напряжению установки

U_уст ? U_ном

10 кВ = 10 кВ

Проверка по максимальному току

I_max ? I_ном

1320А < 1600 А

Проверка по электродинамической стойкости

i_у ? i_дин

45.5 кА < 95.4 кА

3.2.5. Проверка по термической стойкости;

122.81 кА²с ? 4921 кА²с

Проверка по вторичной нагрузке

r₂ ? r_{2 ном}

класс точности 0.5

r₂ - вторичная нагрузка трансформатора тока

r_{2 ном} - номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности

r_{2 ном} = S_{2 ном}

I²_2ном

S_{2 ном} - вторичная мощность трансформатора тока, ВА

I²_2ном - вторичный ток трансформатора тока, А

r_{2 ном} = 10 = 0.4 Ом

5²

Таблица 6

Прибор	Тип	Нагрузка, ВА
		А	В	С
Ваттметр	Д-335	0.5	-	0.5
Варметр	Д-335	0.5	-	0.5
Амперметр	Э-335	-	0.5	-
Счетчик активной мощности	САЗ-И674	2.5	-	2.5
Счетчик реактивной мощности	СР4-И689	2.5	-	2.5
Итого:		6	0.5	6

Общее сопротивление приборов:

r_приб = S_приб

I²_2ном

где S_приб - мощность, потребляемая приборами, ВА

r_приб = 6 = 0,24Ом

5²

r₂ = r_приб + r_пр + r_к

где r_приб - сопротивление приборов

r_пр - сопротивление проводов

r_пр - сопротивление контактов

r_к = 0.1 так как к ТА подключено более трех приборов.

Допустимое сопротивление проводов:

r_пр = r_{2 ном} - r_приб - r_к

r_пр = 0.4 - 0.24 - 0.1 = 0.06 Ом

где r_к - сопротивление контактов приборов равно 0.1 Ом при 2-3 приборах.

Зная r_пр можно определить сечение соединительных проводов:

q = p ? l_расч

r _gh

где p - удельное сопротивление материала провода

p = 0,0175 Ом • мм²/м

l_расч = 6м

q = 0,0283 = 2.83мм²

0.06

Принимаем контрольный кабель АКРВГ с сечением жил 4 мм²

r_пр = 0.0283 ? 6 = 0.042 Ом

4

r₂ = r_приб + r_пр + r_к

r₂ = 0,24 + 0.042 + 0.1 = 0.382 Ом

r₂ ? r_2ном

0.382 < 0.4 Ом

Класс точности 0.5

Таблица 5

Расчетные данные	Каталожные данные
Uуст = 10,5 кВ	Uном = 10 кВ
Imax = 1320 А	Iном = 1600 А
imax = 45.5 кА	iдин = 74,5 кА
r2 = 0,382 Ом	r2ном = 0,4 Ом

Выбор трансформатора тока в цепи 110 кВ:

Выбираем трансформатор ТФЗМ-110-У1

Выбор трансформатора напряжения в цепи 110 кВ:

Выбираем НКФ-110-58

Выбор трансформатора напряжения в цепи 10 кВ:

Выбираем НТМИ-10-66

3.3 Выбор схемы С.Н.

Выбираем схему питания С.Н. подстанции с оперативным постоянным током:

Состав потребителей С.Н. подстанции зависит от типа подстанции, мощности трансформаторов, типа электрооборудования. Наиболее ответственными потребителями С.Н. подстанции являются: оперативные цепи, телемеханика, система охлаждения трансформаторов, аварийное освещение, система пожаротушения, электроприемники компрессорной. Мощность потребителей С.Н. невелика, поэтому они присоединяются к сети 220/380 В., которая получает питание от понижающих трансформаторов.

На данной подстанции устанавливаются два ТСН, которые резервируют друг друга.

Нагрузка собственных нужд подстанции

S_сн > 0,15% ? S_уст

S_сн > (0,15/100) ? 2 ? 63.000

S_сн > 189 кВА

Выбираем два трансформатора ТМ 250/10/0,4

Выбираем схемы собственных нужд и трансформаторов СН



Рис.

4.Выбор и обоснование схем РУ

4.1 Выбор и обоснование схемы РУ на стороне 110 кВ.

Рис.

Так как на 110кВ принимаем КРУЭ, то можно отказаться от обходной системы шин.

Секционирование обеспечивает:

1) Система шин разделена на секции, секции между собой соединяются секционным выключателем QB, который в нормальном режиме включен, это обеспечивает параллельную работу.

2) Проста и наглядна;

3) Экономичная;

4) При аварии на сборных шинах отключается только один источник и половина потребителей, а вторая секция и все присоединения к ней остаются в работе.

Недостатки:

При повреждении и последующем ремонте одной секции ответственные потребители, нормально питающиеся с обеих секций , остаются без резерва, а потребители нерезервированные по сети, отключаются на время ремонта;

Этот недостаток заметно снижается при установке КРУЭ, т.к. КРУЭ не требуют ремонта в течении 20 лет.

Выбор и обоснование схемы РУ на стороне 35 кВ

Схема с одной системой сборных шин, секционирована выключателями.

35 кВ(10 кВ)

Рис.

Рис.

От источника питания От источника питания

а) б)

а)Схема РУ на стороне 35кВ; б)Схема РУ на стороне 10 кВ.

Обладает высокой надежностью, что обеспечивает:

1)Секционирование: Система шин разделена на секции, секции между собой соединяются секционным выключателем QB, который в нормальном режиме отключен для ограничения Iкз на шинах(на стороне 10 кВ). На стороне 35 кВ секционный выключатель нормально включен, это обеспечивает параллельную работу.

2)Проста и наглядна;

3)Однотипность и простота операций с разъединителями на стороне 35 кВ.

4) Позволяет использовать КРУ на 10 кВ, что снижает стоимость монтажа, позволяет широко применять механизацию и уменьшить время сооружения электроустановки;

5) Экономичная.

6)При аварии на сборных шинах отключается только один источник и половина потребителей, а вторая секция и все присоединения к ней остаются в работе.

Недостатки:

При повреждении и последующем ремонте одной секции ответственные потребители, нормально питающиеся с обеих секций , остаются без резерва, а потребители нерезервированные по сети, отключаются на время ремонта;

Главная схема

Рис.

Размещено на Allbest.ru