Проектирование электрической части подстанции

, (9.18)

где: F- стандартное сечение шины, мм;

- экономически целесообразное сечение, мм;

- длительный рабочий ток нормального режима, А;

- экономическая плотность тока, А/мм.

Жесткими шинами называются жесткие неизолированные проводники. В закрытых РУ 6-10 кВ ошиновка выполняется жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за их высокой стоимости применяются только в агрессивных средах. Форму и размеры поперечного сечения шин выбирают в соответствии с рабочим током, учитывая явление поверхностного эффекта, а также требования термической и динамической стойкости при КЗ.

Так как сборные шины по экономической плотности тока не выбираются, принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузке на шинах, равной току наиболее мощного присоединения. Выбранные шины должны удовлетворять условию:

, (9.19)

где: - длительно допустимый рабочий ток для шин выбранного сечения.

Для жестких шин с учетом поправки на температуру окружающей среды. Так как расчетная температура окружающей среды принята +25^оС, то при другой температуре окружающей среды следует вычислить длительно допустимый рабочий ток:

(9.20)

где: - допустимая температура шины (для алюминиевых шин =70^оС), ^оС;

- допустимый ток для шин выбранного сечения при расчетной температуре +25 ^оС (справочная величина), А.

Проверка на термическое действие тока КЗ для гибких шин не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

Проверка на термическую стойкость жестких шин при токах КЗ:

В практических расчетах для определения минимальной величины допустимого сечения по термической стойкости (S_Т), пользуются формулой

(мм²), (9.21)

где: - тепловой импульс тока КЗ, кА²с;

с- коэффициент, соответствующий разности выделенного тепла в проводнике после КЗ и до него, (справочная величина).

Если расчетная величина минимального сечения допустимого по термической стойкости S_T меньше сечения проводника выбранного по допустимому току S, то считается, что шины термически стойкие, т.е. соблюдается условие

. (9.22)

На электродинамическое действие тока КЗ (на схлестывание) не проверяются гибкие шины РУ при

. (9.23)

В жестких шинах принимаем, что швеллеры шин соединены жестко по всей длине сварным швом, по ПУЭ такая конструкция не требует проверки на электродинамическую стойкость.

9.3.1 Выбор шин на стороне высокого напряжения

Сечение сборных шин выбираются по условию прохождения допустимого тока при максимальной нагрузке на шинах, согласно (9.10)

.

Принимаем провод марки АС 120/19, I_доп=390 А (по таблице П 3,3 [1]).

Проверка шин на схлестывание (на электродинамическое действие тока КЗ) не производится, так как, согласно (9.23)

.

Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

По условию короны также не проверяются.

Окончательно принимаем выбранный тип шины к установке.

Токоведущие части от выводов 220 кВ автотрансформатора до сборных шин выполняется гибкими проводами. Сечение выбираем по экономической плотности тока j_ЭК=1,0 А/мм² (таблица 4.5[1]), согласно (9.18)

.

Принимаем провод марки АС 400/51, I_доп=825 А.

Проверка шин на схлестывание не производится, так как, согласно (9.23)

.

Проверяем провода по допустимому току, согласно (9.19)

.

Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

По условию короны также не проверяются.

Окончательно принимаем выбранный тип шины к установке.

9.3.2 Выбор шин на стороне среднего напряжения

Сечение сборных шин выбирается по условию прохождения допустимого тока при максимальной нагрузке на шинах, согласно (9.11)

.

Принимаем провод марки АС 150/24, I_доп=450 А (по таблице П3.3 [1]).

Проверка шин на схлестывание не производится, так как, согласно (9.23)

.

Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

По условию короны также не проверяются.

Окончательно принимаем выбранный тип шины к установке.

Токоведущие части от выводов 110 кВ автотрансформатора до сборных шин выполняется гибкими проводами. Сечение выбираем по экономической плотности тока j_ЭК=1,0 А/мм² (таблице 4.5 [1]), согласно (9.18)

.

Принимаем провод марки АС 400/51, I_доп=825 А.

Проверка шин на схлестывание не производится, так как, согласно (9.23)

.

Проверяем провода по допустимому току, согласно (9.19)

.

Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

По условию короны также не проверяются.

Окончательно принимаем выбранный тип шины к установке.

9.4 Выбор шин на стороне низшего напряжения

В закрытых РУ 6-10кВ ошиновку и сборные шины выполняют жесткими алюминиевыми шинами. Сечение сборных шин выбирается по условию прохождения допустимого тока при максимальной нагрузке на шинах, согласно (9.12)

.

С учетом больших токов на сборных шинах применяются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньшие потери, а также обладают лучшими условиями охлаждения. Предварительно принимаем шины коробчатого сечения алюминиевые 2(55Ч6,5Ч10) сечением S = 2Ч1370; I_доп=4640 А по таблице П3.5 [1].

С учетом поправочного коэффициента на температуру для действительной температуры воздуха ^оС, согласно (9.20)

.

Выбранные шины должны удовлетворять условию, согласно (9.19)

Проверку сборных шин на термическую стойкость.

Так как тепловой импульс тока КЗ , то минимальное сечение по условию термической стойкости, согласно (9.21)

.

Что меньше выбранного сечения S = 2Ч1370, следовательно, шины термически стойкие; С принимаем по таблице 3.14 [1]

Окончательно принимаем выбранный тип шины к установке.

Выбор трансформаторов тока

Трансформатор тока (ТТ) для питания измерительных приборов выбирают по номинальным первичному и вторичному токам. В режиме КЗ необходимо проверить ТТ на динамическую и термическую стойкость.

Условия выбора ТТ.

Номинальное напряжение:

U_уст?U_ном. (9.24)

Номинальный первичный ток:

I_{раб.мах}?I_1ном. (9.25)

Проверка ТТ по динамической стойкости:

или , (9.26)

где - кратность электродинамической стойкости;

- номинальный первичный ток ТТ.

Проверка ТТ по термической стойкости:

или (9.27)

где - кратность термической стойкости.

9.4.1 Выбор трансформатора тока на стороне высшего напряжения

Напряжение установки U_уст.=220 кВ.

Максимальный рабочий ток, согласно (9.10)

I_{раб.мах}=382 А.

Предварительно по таблице 31.10 [3] принимаем ТТ типа ТФЗМ-220Б-У1 со следующими номинальными параметрами:

номинальный первичный ток I₁ = 300 - 600 А;

номинальный вторичный ток I₂ = 5 А;

ток динамической стойкости i_дин=50 кА;

ток термической стойкости I_т=19,6 кА;

время термической стойкости t_т=3 с.

Проверка по динамической стойкости, согласно (9.26)

Проверка по термической стойкости, согласно (9.27)

Окончательно принимаем выбранный ТТ к установке.

9.4.2 Выбор трансформатора на стороне среднего напряжения

Напряжение установки Uуст.=110 кВ.

Максимальный рабочий ток, согласно (9.11)

I_{раб.мах}=390 А.

Предварительно по таблице 31.10 [3] принимаем ТТ типа ТФЗМ-110-У1 со следующими номинальными параметрами:

номинальный первичный ток I₁ = 400 - 800 А;

номинальный вторичный ток I₂ = 5 А;

ток динамической стойкости i_дин = 62 кА;

ток термической стойкости I_т = 14 кА.

время термической стойкости t_т=3 с.

Проверка по динамической стойкости, согласно (9.26)

.

Проверка по термической стойкости, согласно (9.27)

.

Окончательно принимаем выбранный ТТ к установке.

9.4.3 Выбор трансформатора тока на стороне низшего напряжения

Напряжение установки Uуст.=10 кВ.

Максимальный рабочий ток, согласно (9.12)

I_раб.max = 3880 А.

Предварительно по таблице 31.9 [3] принимаем ТТ типа ТПШЛ-10У3 со следующими номинальными параметрами:

номинальный первичный ток I₁ = 4000 - 5000 А;

номинальный вторичный ток I₂ = 5 А;

кратность электродинамической стойкости ;

кратность термической стойкости.

время термической стойкости t_т=3 с.

Проверка ТТ по динамической стойкости, согласно (9.26)

.

Проверка ТТ по термической стойкости, согласно (9.27)

.

Окончательно принимаем выбранный ТТ к установке.

9.5 Выбор трансформаторов напряжения

Условия выбора трансформаторов напряжения (ТН) для питания электроизмерительных приборов. По номинальному напряжению:

U₂?U_2ном. (9.28)

По нагрузке вторичной цепи:

S_2??S_2ном, (9.29)

где S_2ном - номинальная мощность в выбранном классе точности;

S_2? - нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору напряжения.

9.5.1 Выбор трансформатора на стороне высшего напряжения

На стороне ВН устанавливаются один вольтметр с переключением для измерения фазного напряжения и три вольтметра для измерения междуфазного напряжения.

Принимаем к установке вольтметры типа Э-335, его параметры:

мощность одной катушки P=2,0 Вт;

число кашек: 1;

число приборов: 4;

класс точности: 1,0.

Таким образом S₂=8 В·А.

Проверка по нагрузке вторичной цепи, согласно (9.29)

S₂ =8 В·А S_2НОМ = 400 В·А.

ТН для установки на стороне ВН по таблице 31.13 [3] принимаем марки НКФ-220-58, S_2ном= 400 В·А.

Сечение соединительного кабеля выбирается из условия механической прочности. Принимаем к установке кабель марки АКВРГ, сечение 2,5 мм².

9.5.2 Выбор трансформатора напряжения на стороне среднего напряжения

На стороне СН к вторичным обмоткам ТН присоединяются один вольтметр с переключением для измерения фазного напряжения и три вольтметра для измерения междуфазного напряжения, катушки напряжения ваттметров, катушки счетчиков активной и реактивной мощности. Перечень приборов и их характеристики даны в таблице 2.

Таблица 2 - Перечень приборов .

Прибор	Тип	Мощность катушки, Вт	Число катушек	Число приборов	Р, Вт	Q, Вар
Вольтметр	Э-335	2,0	1	4	8,0	-
Варметр	Д-345	1,0	2	1	2,0	-
Ваттметр	Д-345	1,0	2	1	2,0	-
Счётчик активной энергии	И-680	2,0	2	1	4,0	9,7
Счётчик реактивной энергии	И-673	3,0	2	1	6,0	14,5
Итог					22	24,2

Вторичная нагрузка

, (9.30)

.

Проверка по нагрузке вторичной цепи, согласно (9.29)

S₂ =32,71 В·А S_2НОМ = 400 В·А.

На стороне СН по таблице 31.13 [3] принимаем трансформатор напряжения марки НКФ-110-58, S_2ном=400 ВА.

Принимаем к установке соединительный кабель марки АКВРГ сечением 2,5 мм².

9.5.3 Выбор трансформатора напряжения на стороне низшего напряжения

На стороне НН к вторичным обмоткам ТН присоединяются один вольтметр с переключением для измерения фазного напряжения и три вольтметра для измерения междуфазного напряжения, катушки напряжения ваттметров, катушки счетчиков активной и реактивной мощности. Перечень приборов и их характеристики даны в таблице 3.

Таблица 3 - Перечень приборов.

Прибор	Тип	Мощность катушки ВА	Число катушек	Число приборов	Р, Вт	Q, Вар
Вольтметр	Э-335	2,0	1	4	8,0	-
Варметр	Д-345	1,0	2	1	2,0	-
Ваттметр	Д-345	1,0	2	1	2,0	-
Счётчик активной энергии	И-680	2,0	2	1	4,0	9,7
Счётчик реактивной энергии	И-673	3,0	2	1	6,0	14,5
Итог					22	24,2

Вторичная нагрузка, согласно (9.30)

.

Проверка по нагрузке вторичной цепи, согласно (9.29)

S₂ =32,71 В·А S_2НОМ = 75 В·А

На стороне НН по таблице 31.13 [3] принимаем ТН марки НОМ-10-66, S_2ном=75 В·А.

Принимаем к установке соединительный кабель марки АКВРГ сечением 2.5 мм².

Проектируемая нами подстанция должна удовлетворять всем современным требованиям. При проектирование были использовано новое оборудование, улучшающее эксплуатацию подстанции техническому персоналу.

Заключение

В данной курсовой работе выполнено проектирование подстанции электроснабжения потребителей и распределения электроэнергии по межсистемным и внутресистемным связям. Проведен выбор вариантов структурной схемы подстанции и распределительных устройств на сторонах высокого, среднего и низкого напряжения. Проведен выбор мощности трансформаторов, разных структурных схем. Проведен технико-экономический расчет на основе расчетов капиталовложений, издержек на амортизацию, потерь электроэнергии в трансформаторах.

Проведен обосновывающий и подтвержденный расчетами выбор марки провода и кабеля линий электропередач, оборудования распределительного устройства - выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, шин и ошиновок на сторонах высокого, среднего и низкого напряжения. Проведен выбор схемы и трансформатора собственных нужд.

По всем показателям проектируемая подстанция обеспечивает надежность электроснабжения потребителей и обеспечивает перетоки мощности по межсистемным или внутрисистемным связям в нормальном и в после аварийном режиме. Подстанция спроектирована с перспективой развития и присоединения дополнительной нагрузки потребителей путем дальнейшего расширения.

Схема подстанции и типы оборудования обеспечивают возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ, без отключения соседних присоединений и ограничения потребителей. Применено современное оборудование с большими сроками службы.

Литература

1 Электрооборудование станции и подстанций: учебное пособие для вузов /Л. Д. Рожкова, В. С. Козулин - 3-е изд., перераб. и доп.,- М: Энергоатомиздат 1987.-648с.

2 Электрическая часть станции и подстанций; Справочные материалы, Учебное пособие для электрических специальностей вузов/ Крючков И.П., Кувшинский Н.Н., Неклепаев Б. Н. Под ред. Неклепаева Б. Н., 3-е изд. Перераб. и доп.,- М: Энергия, 1978- 456 с.

3 Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2т./Под общ. ред. А. А. Федорова. Т.2. Электрооборудование. - М: Энергоатомиздат, 1987.- 592 с.

4 Научно-производственное предприятие «Контакт» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.kontakt-saratov.ru- Разработка, производство, реализация. Проектирование и монтаж объектов энергетики.- (Дата обращения: 18.03.2016).

5 Правила устройства электроустановок- 6-е издание переработано и доп.- М: Энергоатомиздат 1998г.

Размещено на Allbest.ru