Вибір головних схем та обладнання електричних станцій та підстанцій

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

План

Вступ

1. Вихідні дані

2. Розрахунок проектованої електричної підстанції

3. Розробка принципової електричної схеми підстанції

4. Вибір силових трансформаторів

5. Вибір електроустаткування розподільчих пристроїв підстанції

6. Вибір виду релейного захисту та автоматики оперативних перемикань

7. Визначення схем живлення електроприймачів в нормальних та аварійних режимах роботи СЕП

8. Розробка компонувальних рішень по розташуванню основного та допоміжного устаткування електричної частини підстанції

Висновок

підстанція трансформатор електроустаткування живлення



Вступ

Курсовий проект з навчальної дисципліни «Електрична частина станцій та підстанцій» передбачає розроблення сукупності документів (пояснювальної записки та графічного матеріалу). Він вирішує конкретне завдання щодо вибору головних схем та обладнання трансформаторних підстанцій. Курсовий проект виконується самостійно під керівництвом викладача згідно із завданням для курсового проекту на основі набутих з даної та суміжних дисциплін знань та умінь.

В процесі курсового проектування курсант повинен розширити, покращити і закріпити знання, придбані за час вивчення дисципліни, навчитися самостійно і творчо використовувати отримані знання для рішення конкретного інженерного завдання, придбати навички розрахунку і проектування елементів систем електропостачання, навчитися користуватися науково-технічною літературою, державними стандартами, довідниками.

Проектування системи електропостачання (СЕП) полягає в розробці комплексної технічної документації, яка містить техніко-економічне обґрунтування, розрахунки, креслення, макети, схеми, пояснювальні записки та інші матеріали, котрі потрібні для побудови СЕП та її споруд.

Кінцевою метою навчального процесу проектування є утворення розумового уявлення про конкретну трансформаторну підстанцію СЕП.

В процесі проектування потрібно провести аналіз електроприймачів з визначенням потужності, напруги, категорування, виробничо-технологічних взаємозв'язків, територіальним розташуванням, вимог до виду виконання тощо. В результаті такого аналізу визначаються групи приймачів електроенергії і намічається попередній варіант структури трансформаторної підстанції. Потім проектувальник повинен вирішити задачу оптимального навантажування електричної мережі. Ця задача вирішується шляхом складання різних варіантів та порівнянням їх техніко-економічних показників.

Наступним етапом проектування є вибір та визначення технічних параметрів конкретного електроустаткування, яке в подальшому має бути заявлено та включено до специфікації. На даному етапі проектування здійснюється детальна розробка конструкторської частини підстанції, план розташування устаткування у закритих розподільчих пристроях та інших приміщеннях трансформаторної підстанції, елементів релейного захисту та системної автоматики, тощо. Цей етап проектування є найбільш відповідальним.

Завершальним етапом проекту є техніко-економічні розрахунки, які дозволяють дати оцінку щодо вірності прийнятих рішень та матеріальних витрат. Навчальне проектування СЕП закінчується проектуванням її електротехнічної частини.

.

1. Вихідні дані

Вихідні дані завдання на проектування містять в собі характеристики споживачів військової частини загальновійськового або спеціального призначення, такі як назва, кількість n, встановлена потужність P (кВт) та категорія k споживачів електричної енергії, а також коефіцієнт попиту Кп та коефіцієнт потужності cos (ц) кожного виду споживачів. Вихідні дані наведені в табл. 1.

Таблиця 1

№ з/п	Найменування споживачів	Кп	cos ц	10
				Навчальний центр
				n	P	k
	Вартове приміщення	0,95	1,0	1	18	2
	Житловий будинок	0,55	0,95	3	200	2
	Зовнішнє освітлення люмінесцентними лампами	0,4	0,65	1	65	3
	Їдальня	0,85	0,95	1	40	2
	Казарма	0,85	1,0	1	55	2
	Лазня	0,25	1,0	1	15	1
	Навчальний корпус	0,85	1,0	8	35	2
	Сховище продуктів	0,85	0,8	3	30	2
	Сховище речового майна	0,75	1,0	6	12	2
	Технічна позиція ОВТ	0,8	0,8	7	50	1
	Штаб	0,85	1,0	1	30	2

Таблиця 2

№ з/п	Найменування споживачів
	Вартове приміщення	17,1	17,1	42
	Житловий будинок	330	347,4	868
	Зовнішнє освітлення люмінесцентними лампами	26	40	100
	Їдальня	34	35,8	90
	Казарма	46,75	46,75	126
	Лазня	3,75	3,75	9
	Навчальний корпус	238	238	600
	Сховище продуктів	76,5	95,6	240
	Сховище речового майна	18	18	45
	Технічна позиція ОВТ	320	400	1000
	Штаб	25,5	25,5	64

2. Розрахунок проектованої електричної підстанції

Розрахунок електричної підстанції проводиться в декілька етапів.

Першим етапом є розрахунок активної розрахункової потужності групи споживачів Ррозр.гр. Активна розрахункова потужність групи споживачів розраховується за методом коефіцієнту попиту. Цей метод дозволяє визначити розрахункову потужність при відомих значеннях коефіцієнта попиту Кп та встановленої потужності Руст:

За виразом 2.1 розрахуємо активну потужність кожного споживача:

Ррозр.гр=0,95•1•18=17,1 кВт;

Ррозр.гр=0,55•3•200=330 кВт;

Ррозр .гр=0,4•1•65=26 кВт;

Ррозр.гр=0,85•40=34 кВт;

Ррозр.гр=0,85•55=46,75 кВт;

Ррозр.гр=0,25•15=3,75 кВт;

Ррозр.гр=0,85•8•35=238 кВт;

Ррозр.гр=0,85•3•30=76,5 кВт;

Ррозр.гр=0,75•2•12=18 кВт;

Ррозр.гр=0,8•8•50=320 кВт;

Ррозр.гр=0,85•30=25,5 кВт.

Наступним кроком розраховуємо повну розрахункову потужність груп споживачів Sроз.гр:

. (2.2)

За виразом 2.2 розрахуємо повну потужність кожного споживача:

=17,1/1,0 = 17,1 кВА;

=330/0,95 = 347,4 кВА;

=26/0,65 = 40 кВА;

=34/0,95 = 35,8 кВА;

=46,75/1,0 = 46,75 кВА;

=3,75/1,0 = 3,75 кВА;

=238/1,0 = 238 кВА;

=76,5/0,8 = 95,6 кВА;

=18/1,0 = 18 кВА;

=320/0,8= 400 кВА;

=25,5/1,0 = 25,5 кВА.

Третім етапом є розрахунок номінальних струмів групи споживачів Іл.гр:

, (2.3)

За виразом 2.3 розрахуємо номінальний струм кожного споживача:

=17,1/0,4•1,0 = 42 А;

=330/0,40,95 = 868 А;

=26/0,4•0,65 = 100 А;

=34/0,4•0,95 = 90 А;

=46,75/0,4•1,0 = 126 А;

=3,75/0,4•1,0 = 9 А;

=238/0,4•1,0 = 600 А;

=76,5/0,4•0,8 = 240 А;

=18/,04•1,0 = 45 А;

=320/0,4•0,8 = 1000 А;

=25,5/0,4•1,0 = 64 А.

Наступним кроком визначаємо секційні значення активної потужності Ррозр.сек , повної потужності Sроз.сек та номінального струму Ірозр.сек визначаються за наступними співвідношеннями:

, (2.4)

. (2.5)

. (2.6)

А.

Потужність, що враховує втрати в мережі Рзм max розраховується:

(2.6)

Потужність, що враховує втрати на власні потреби електричної підстанції:

. (2.7)

Сумарні значення потужності Ррозр.сек , повної потужності Sроз.сек та номінального струму Ірозр.сек визначаються за наступними співвідношеннями:

. (2.8)

, (2.9)

де

. (2.10)

3. Розробка принципової електричної схеми підстанції

Принципова схема підстанції розробляється з урахуванням таких особливостей:

Для споживачів 3-ї категорії обираємо одно трансформаторну підстанцію без збірних шин на стороні вищої напруги(ВН) та з одинарною несекціонованої системою збірних шин на стороні низької напруги(НН), для споживачів 1-ї та 2-ї категорії обираємо двохтрансформаторну підстанцію з одинарною секціонованою системою збірних шин на стороні ВН та НН.

Для споживачів 2-ї та 3-ї категорії для комутації обирають комутаційні апарати з ручним приводом, для захисту застосовують запобіжники.

Для споживачів 1-ї категорії вибирають комутаційні апарати з автоматичним приводом, вибирається як для комутації так і для захисту.

До збірних шин НН одно трансформаторної підстанції під'єднуються усі споживачі 1-ї,2-ї. та 3-ї категорії. До кожної секції збірних шин НН двох-трансформаторної підстанції під'єднуються усі споживачі 1-ї та 2-ї категорії. Кожний споживач 3-ї категорії підєднуються тільки до однієї з двох секцій РУНН двох трансформаторної підстанції. При цьому слід досягати рівномірного розподілу потужності споживачів 3-ї категорії між першою та другою секцією.

Розробка принципової схеми підстанції проводиться у два етапи:

на першому етапі розробляється базова принципова схема, в якій об'єднуються окремі функціональні ланки, визначається їх взаємозв'язок та можливі комбінації з визначенням потрібних шляхів потоку енергії.

на другому етапі визначаються параметри роботи базової схеми, проводиться її уточнення та здійснюється вибір потрібного електрообладнання.

Устаткування електричних розподільних пристроїв підстанції складається з приєднань та системи збірних шин.

Згідно завдання курсового проекту СЕП має у своєму складі:

споживач 1 категорії - 2 об.;

споживач 2 категорії - 8 об.

Споживач 3 категорії -1об..

Номера ліній електропередач відповідають наступним об'єктам:

Вартове приміщення ПР-2 60/65 (S=17,1;І=42)

Житловий будинок ПР-2-1000/850 (S=347,4;І=868)

Зовнішнє освітлення ПР-2-100/100 (S=40;І=100)

Їдальня ПР-2-100/100 (S=35,8;І=90)

Казарма ПР-2-200/100 (S=46,75;І=126)

Лазня (S=3,75;І=9)

Навчальний корпус ПН-2-600/600 (S=238;І=600)

Сховище продуктів ПР-2-350/260 (S=95,6;І=240)

Сховище речового майна ПР-2-60/65 (S=18;І=45)

Тех. позиція ОВТ (S=400;І=1000)

Штаб НПП-60/60 (S=25,5;І=64)

Принципова електрична схема СЕП споживачів 1-ої,2-ої та 3-ої категорії.

Принципова електрична схема СЕП споживачів 2-ої та 3-ої категорії з урахуванням устаткування розподільчих установок підстанцій

4. Вибір силових трансформаторів

Вибір кількості та потужності трансформаторів на підстанціях здійснюється з урахуванням частоти та напруги живлячої мережі, умов їх встановлення та виду охолодження, а також напруги, потужності та режимів роботи приймачів електричної енергії, категорування споживачів та інших факторів.

В даному курсовому проекті обираються силові трансформатори з природнім масляним охолодженням.

Для вибору трансформатора слід порівняти розрахункову потужність секції з табличними даними:

систематичне перевантаження трансформатора не допускається ;

допускається тривале перевантаження трансформатора після аварійного режиму не більше ніж на 20%;

під нормальним режимом слід розуміти потужність всіх споживачів 1-ї,2-ї та3-ї категорії підключених до відповідних секцій;

для зменшення навантаження в нормальному режимі двох трансформаторної підстанції допускається частину споживачів 1-х та 2-ї категорії живити від однієї секції збірних шин, а решту від іншої.

Під після аварійного навантаження слід розуміти розрахункову потужність всіх споживачів 1-їта 2-ї категорії (об'єкта без урахуванням споживача 3-ї категорії)

Вибираємо трансформатор по сумарній потужності споживачів тому виходячи з вище вказаного обираємо трансформатор маркою ТМ-1000/10. Двохтрансформаторні ТП застосовуються при переважанні електроприймачів I і II категорій. При цьому потужність трансформаторів обирається такою, щоб при виході з роботи одного, інший трансформатор з урахуванням допустимого перевантаження перейняв би на себе навантаження усіх споживачів (у цій ситуації можливо тимчасово відключити електроприймачі III категорії). Такі підстанції бажані і незалежно від категорії споживачів за наявності нерівномірного добового або річного графіку навантаження. У цих випадках вигідно змінювати приєднану потужність трансформаторів, наприклад, за наявності сезонних навантажень, двозмінної роботи зі значним завантаженням змін, що розрізняється. Вибраний ТМ 1000/10 у даному випадку доцільніший ніж ТМ 1600/10. На значній більшості підстанцій навантаження трансформаторів змінюється і впродовж тривалого часу залишається нижче номінальної. Значна частина трансформаторів вибирається з урахуванням післяаварійного режиму, і тому нормально вони залишаються тривалий час недовантаженими. Крім того, силові трансформатори розраховуються на роботу при допустимій температурі довкілля, рівною +40оС. Насправді вони працюють в звичайних умовах при температурі середовища до 20 ... 30оС. Отже, силовий трансформатор в певний час може бути перенавантажений з урахуванням розглянутих вище обставин без жодного збитку для встановленого йому терміну служби (20 . 25 років).

Важливе значення при виборі потужності трансформаторів являється правильний облік їх здатності навантаження. Під здатністю навантаження трансформатора розуміється сукупність допустимих навантажень, систематичних і аварійних перевантажень з розрахунку теплового зносу ізоляції трансформатора. Якщо не враховувати здатність навантаження трансформаторів, то можна необгрунтовано завищити при виборі їх номінальну потужність, що економічно недоцільно.

5. Вибір електрустаткування розподільчих пристроїв підстанції

В даному курсовому проекті електроустаткування розподільчих установок вибирається за номінальною напругою та номінальним струмом. Перевірка на термічну та електродинамічну стійкість не проводиться.

Вибір запобіжників

Запобіжник вибираємо з номінального струму I=127,37,та номінальною напругою 10 кВ

Запобіжники на споживачах будемо вибирати серії ПР-2

Пр-2 розбірний (без наповнювача) Iн=1000А, номінальний струм плавких вставок складає 600,700,850,1000А

Вибір трансформаторів струму (ТС) здійснюється в залежності від номінальної напруги, номінального первинного та вторинного струмів, роду електричної установки, конструкції, класу точності, граничного навантаження на вторинну обмотку ТС і перевіряється на електродинамічну та термічну стійкість при коротких замиканнях, а також на відповідність класу точності та 10%-ної похибки. Оскільки розрахунки струмів короткого замикання виходять за межі цієї навчальної дисципліни, в цьому курсовому проекті трансформатори струму вибираються тільки за умовами:

де - номінальна напруга ТС, кВ;

- номінальний струм первинної обмотки ТС, А;

Технічні характеристики найбільш застосованих трансформаторів струму доведені у таблиці 13.35 [4].

ТПЛМ-10

Вибір рубильників здійснюється згідно номінальних значінь напруги та струму, роду електроустановки, з умов роботи, конструктивного виконання та комутаційної здібності .

Рубильник буде Р2000Т Iн=3000А.

Рубильник на лініях споживачів вибираємо РП-100

Вартове приміщення РП-10

Житловий будинок З-2000

Зовнішнє освітлення РП-100

Їдальня РП-100

Казарма РП-100

Навчальний корпус РП-630

Сховище продуктів РП-250

Сховище речового майна РП-100

Штаб РП-100

Вибір шин здійснюється з умов економічної щільності струму, та перевіряється на тривалий допустимий струм навантаження, а також на електродинамічну та термічну стійкість від струмів короткого вмикання.

Шина на високій стороні буде складатися з алюмінієвих труб діаметром 13/16 мм. Допустимий струм яких складає 295 А.

Шина на низькій стороні буде складати 120х10 Ін=А

Вибір ізоляторів

У процесі проектування ізолятори вибирають згідно номінальної напруги, номінального струму (тільки для прохідних ізоляторів) та роду електроустановки і перевіряють на механічну міцність при струмах короткого вмикання, а також на термічну стійкість. Оскільки розрахунок струмів короткого замикання виходить за рамки цієї навчальної дисципліни, в курсовому проекті перевірка на механічну та термічну стійкість не проводиться.

Ізолятор на низькій стороні буде мати марку ОФ-6-375УЗ.

Ізолятор на високій стороні буде ОФ-10-375УЗ.

Вибір автоматичних вимикачів

Запобіжник вибираємо з номінального струму I=3184 А та номінальною напругою 0,4 кВ. На низькій стороні вибираємо автоматичний вимикач Є25,який витримує струм більше 3000 А.

Автоматичні вимикачі споживачів:

Технічна позиція ОВТ-Є06

Лазня ВА51-25



6. Вибір виду релейного захисту та автоматики оперативних перемикань

Оскільки в схемі споживачі переважно 2-ї категорії то захист від струмів короткого замикання та перенапруг здійснюється запобіжниками та автоматичними вимикачами.

Для підстанцій де є споживачі 1-ї категорії організовується такий вид системної автоматики як автоматичне вмикання резерву(АВР)на ввідних та секційному вимикачах

Приєднань з автоматичним вимикачами організовується релейний захист з витримкою часу максимальний струмовий захист або без витримки часу струмова відсічка. Для цього курсового проекту струмова відсічка передбачається на лініях,що відходять. Для решти автоматів передбачається максимальний струмовий захист. На приводах лінії автоматів ліній, що відходять організовується автоматичне повторне вмикання.

Вимоги, які ставлять до захисту від пошкоджень та ненормальних режимів роботи різні. Вимоги до захисту від ненормальних режимів залежить від виду та тривалості зазначеного режиму, форми обслуговування електроустановки. Цей захист виконується з витримкою в часі.

Робота захисту відбувається таким чином. При пошкодженні трансформатора його захист РЗ спрацьовує і подає струм в котушку вимикання короткозамикача,який здійснює штучне коротке замикання лінії, що живить. На це коротке замикання захист лінії реагує, вимикаючи вимикачі Q1 та Q2, та пускає автоматичне повторення вмикання

7. Визначення схем живлення електроприймачів в нормальних та аварійних режимах роботи СЕП

Режим роботи СЕП - це її стан, який визначає значення потужності, напруги, струму, частоти та інших фізичних величин. Ці величини називаються параметрами режиму і залежать від великої кількості чинників. Вони характеризують процес перетворення, передачі та розподілу електричної енергії та техніко-економічні показники СЕП. У процесі експлуатації СЕП може знаходитись у чотирьох робочих режимах: нормальному сталому, нормальному перехідному, аварійному перехідному, після аварійному сталому. Від правильного установлення нормального сталого режиму роботи СЕП залежить надійність та безперебійність живлення електроприймачів та показники режимів роботи СЕП.

Схеми живлення електроприймачів в нормальному режимі визначаються способом підключення споживачів до шин низької напруги при цьому звичайно організовується роздільна робота 2-х трансформаторів

Для визначення схем живлення споживачів в аварійному режимі слід розглянути три можливих варіанти аварій:

Замикання на лінії що живить

Замикання силового трансформатора або шин високої напруги

Замикання на секції збірних шин низької напруги

Для 2-х трансформаторних підстанцій в аварійному режимі №1 зникає напруга на лінії, що живить. При цьому автоматично під дією АВР або в ручну відключається комутаційний апарат лінії,що живить. Після цього автоматично під дією АВР або в ручну увімкнеться секційний вимикач і живлення споживачів відновиться.

При аварійної ситуації №3

При аварійної ситуації №2 відключиться автоматично під дією релейного захисту або в наслідок перегорання запобіжників трансформатор пошкодженої секції. При зникненні напруги на виході трансформатора автоматично під дією АВР або вручну відключиться комутаційний апарат на виході трансформатора. Після цього автоматично під дією АВР або вручну увімкнеться комутаційний апарат між секціями низької напруги.

При цьому можуть бути відключені споживачі 3 категорії для запобігання перевантаження трансформатора.

При аварійної ситуації №3 автоматично під дією релейного захисту або в наслідок перегорання запобіжників відключиться живлення пошкодженої секції

При цьому мають бути увімкненні від секції, що залишається в роботі ті споживачі 1 та 2 категорії які в нормальному режимі живилися від пошкодженої лінії. Крім того можуть бути відключені всі або окремі споживачі 3-ї категорії для запобігання перевантаження трансформатора , що залишилися в роботі.

При аварійній ситуації №1 вимикаються масляні вимикачі Q1 та Q2.

При аварійній ситуації №2 відключається QF1 та вмикається QF3.

При аварійній ситуації №3 відключається Q1 та вмикається Q5.

8. Розробка компонувальних рішень по розташуванню основного та допоміжного устаткування електричної частини підстанції

Трансформаторна підстанція складається із розподільчої установки високої напруги (РУВН), двох трансформаторів та розподільчої установки низької напруги (РУНН). Для РУВН обираємо комплектні комірки серії КСО - 366, для РУНН обираємо комплектні комірки серії ЩО70. Схема комплектування ПС присутня у даному курсовому проекті.



Висновок

В процесі виконання курсового проекту було порядок розрахунку електричної підстанції з заданою кількістю споживачів.

Розраховані активні потужності Ррозр , повної потужності Sроз. та номінального струму Ірозр , як окремих споживачів так і електричної підстанції в цілому.

В результаті роботи нан курсовим проектом була запропонована електрична схема електричної підстанції яка складається з

На стороні високої напруги

роз'єднувача високовольтного типу РВ-10/400;

вимикача масляного ВВМ-10-400-10У2

одиночно - секціонованою системою збірних шин;

трансформатора струму;

трансформатора типу ТМ-100/10

АВР типу ВВМ-10-400-10У2

На стороні низької напруги

автоматичного вимикача типу Є25;

рубильника типу П2000Т;

одиночно - секціонованою системою збірних шин;

11 окремих споживачів;

АВР Є25

Була вирішена задача оптимізації навантаження електричної мережі, шляхом складання різних варіантів та порівнянням їх техніко-економічних показників.

В роботі вибрані та визначені технічні параметри конкретного електроустаткування, яке заявлено та включено до специфікації а саме камери КСО-366 в РУВН та електричні панелі ЩО70-1УЗ.

Була дана оцінка щодо вірності прийнятих рішень та матеріальних витрат. Щодо оцінки економічних коштів,то ПС що використовується в данному курсовому проекті доцільно використовувати у житті.

Вважаю за потрібним втілення проекту у життя. Вважаю завдання курсового проекту виконано в повному обсязі.

Размещено на www.allbest.