Проектирование электрических станций
Выбор числа трансформаторов, схем распределительных устройств. Выбор коммутационных аппаратов, токоведущих частей, изоляторов, средств контроля и измерения. Определение мощности потребителей собственных нужд. Выбор трансформаторов собственных нужд.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.04.2015 |
| Размер файла | 579,2 K |
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/
8
Содержание
1. Введение
2. Выбор структурной схемы
3. Разработка главной схемы
3.1 Выбор числа и типа трансформаторов
3.2 Расчет токов короткого замыкания
3.3 Выбор схем распределительных устройств
3.3.1 Распределительное устройство высшего напряжения
3.3.2 Распределительное устройство низшего напряжения
3.4. Ограничение токов короткого замыкания
3.5 Выбор коммутационных аппаратов, токоведущих частей, изоляторов. Средств контроля и измерения
3.5.1 Распределительное устройство высшего напряжения
3.5.2 Распределительное устройство низшего напряжения
4. Выбор схемы питания собственных нужд
4.1 Определение мощности потребителей собственных нужд
4.2 Выбор трансформаторов собственных нужд
4.3 Выбор схемы собственных нужд
Литература
трансформатор коммутационный токоведущий изолятор
1. Введение
Задачи проектирования электроэнергетических систем и их компонентов являются одними из наиболее сложных и требующих от проектировщиков творческого подхода, способностей и умения анализировать множество факторов, находить оптимальные варианты, правильно анализировать перспективы развития и т.п. Целью данной работы является проектирование районной подстанции, выбор всего необходимого оборудования с учетом различных режимов работы.
2. Выбор структурной схемы
Структурная схема подстанции должна включать в себя распределительные устройства (РУ) высшего и низшего напряжений; понизительные трансформаторы( двухобмоточные или с расщеплённой обмоткой). Данная подстанция по заданию является транзитной, соединяя два уровня напряжений (110 и 6.3 кВ). Структурная схема представлена на рис.1. Выбор типа трансформаторов и их количество произведено ниже.
3. Разработка главной схемы
3.1 Выбор числа и типа трансформаторов
Выбор количества трансформаторов (автотрансформаторов) зависит от требований к надежности электроснабжения питающихся от подстанций потребителей и является, таким образом, технико-экономической задачей.
В практике проектирования на подстанциях всех категорий предусматривается, как правило, установка двух трансформаторов [8,5]. Несмотря на то что на большинство новых подстанций на первом этапе устанавливается по одному трансформатору, удельный вес двухтрансформаторных подстанций растет.
Применение однотрансформаторных подстанций допускается:
в качестве первого этапа сооружения двухтрансформаторной подстанции при постепенном росте нагрузки. При этом на период работы одного трансформатора должно быть обеспечено резервирование электроснабжения потребителей по сетям вторичного напряжения;
при дроблении подстанций для питания узла с сосредоточенной нагрузкой и схеме сети НН, обеспечивающей резервирование каждой из однотрансформаторных подстанций;
для питания неответственных потребителей, допускающих перерыв электроснабжения на время, достаточное для замены поврежденного трансформатора (например насосные станции орошения земель).
При существующей шкале номинальных мощностей трансформаторов можно заметно снизить необходимую суммарную мощность на подстанции при увеличении количества трансформаторов свыше двух. Однако несмотря на это, капитальные затраты и эксплутационные расходы в целом по подстанции получаются, как правило, большими вследствие роста удельных затрат на 1 кВА с уменьшением единичной мощности трансформатора. С учетом изложенного установка на подстанциях более двух трансформаторов (автотрансформаторов) применяется в следующих случаях:
на подстанциях промышленных предприятий, если необходимо выделить по режиму работы толчковые нагрузки;
если по технико-экономическим соображениям целесообразно использование на подстанции двух средних напряжений;
если для покрытия нагрузки недостаточно предельной мощности двух автотрансформаторов по существующей шкале;
если вариант групп из двух спаренных трехфазных автотрансформаторов имеет технико-экономические преимущества по сравнению с группами из однофазных трансформаторов.
Мощность трансформаторов выбирается по нагрузке пятого года эксплуатации подстанции, считая с года ввода первого трансформатора [8].
Аварийные перегрузки трансформаторов допускаются двух видов: кратковременные и длительные. Вне зависимости от предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды допускается аварийная перегрузка на 30% в течение 120 мин, 45% - 80 мин, 60% - 45 мин, 75% - 20 мин, 100% - 10 мин, 200% - 1,5 мин. В аварийных случаях для трансформаторов системы охлаждения М, Д, ДЦ, Ц допускается также длительная аварийная перегрузка на 40% в течение 5 суток во время максимумов нагрузки общей продолжительностью в сутки не более 6 ч., если коэффициент начальной нагрузки не более 0,93 [5].
С учетом допустимой длительной аварийной перегрузки мощность каждого трансформатора на двухтрансформаторных подстанциях выбирается по выражению [2]:
, (1)
где
берется на 5-й год после ввода трансформатора в работу. Определение путем алгебраического сложения заданных мощностей допустимо, поскольку .
Выбираем трансформатор с расщеплённой обмоткой низшего напряжения типа ТРДН - 80000/110
3.2 Расчет токов короткого замыкания
Для выбора электрических аппаратов, токоведущих частей, изоляторов необходимо провести расчет токов короткого замыкания. Электрическая схема замещения приведена на рис. 2. Проводим расчет короткого замыкания в точках К1, К2, (на сторонах высшего и низшего напряжений).
Расчет токов короткого замыкания на шинах 110 кВ (К1). Сопротивление системы при SБ=100МВА.
Базисный ток: кА,
Тогда ток короткого замыкания равен:
кА.
Расчет короткого замыкания на шинах 6.3 кВ. Для начала определим параметры схемы замещения:
кА.
кА.
Рассчитаем ток утяжеленного режима (в работе один трансформатор):
кА.
3.3 Выбор схем распределительных устройств
3.3.1 Распределительное устройство высшего напряжения
Для РУ ВН выберем схему с двумя рабочими и одной обходной системой шин.
Как правило, обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений: линии W1, W3, W5 и трансформатор Т1 присоединены к первой системе шин А1, линии W2, W4, W6 и трансформатор Т2 присоединены ко второй системе шин А2, шиносоединительный выключатель QA включен.
Такое распределение присоединений увеличивает надёжность системы, так как при КЗ на шинах отключаются шиносоединительный выключатель QA и только половина присоединений. Если повреждение на шинах устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин. Перерыв электроснабжения половины присоединений определяется длительностью переключений.
3.3.2 Распределительное устройство низшего напряжения
В качестве РУ НН примем схему с двумя секционированными системами сборных шин. Расщеплённые обмотки трансформаторов подключаются на разные секции Основной причиной, определяющей такой режим работы, является требование снижения токов короткого замыкания, хотя в этом случае отказ от непосредственной параллельной работы трансформаторов имеет свои отрицательные последствия: разные уровни напряжения по секциям, неравномерная загрузка трансформаторов и т.п. В данной схеме в нормальном режиме работы секционный выключатель отключен.
Достоинствами данной схемы являются простота, наглядность, экономичность, достаточно высокая надежность.
К недостаткам можно отнести то, что при повреждении и последующем ремонте одной из секций ответственные потребители, нормально питающиеся от обеих секций, остаются без резерва, а потребители, нерезервированные по сети, отключаются на все время ремонта.
На рисунке 3 представлена структурная схема подстанции.
3.4 Ограничение токов короткого замыкания
Анализируя значения, полученные при расчете токов короткого замыкания, видно, что ограничивать их нет необходимости, поскольку имеется оборудование, рассчитанное на подобные токи.
3.5 Выбор коммутационных аппаратов, токоведущих частей, изоляторов, средств контроля и измерения
3.5.1 Распределительное устройство высшего напряжения
Выключатели и разъединители. При выборе выключателей, как и прочего оборудования, будем стремиться к однотипности, что упрощает монтаж и эксплуатацию.
Максимальные токи продолжительного режима в цепях силового трансформатора определим из условия, что один трансформатор нагружен на полную мощность из-за выхода из строя второго трансформатора:
А.
Максимальные токи продолжительного режима в цепях вводов (рабочих выключателей) определим из условия, что один из вводов нагружен на полную мощность подстанции:
А.
Расчетный ток короткого замыкания - ток на шинах ВН в точке К1 (см.3.2. Расчет токов короткого замыкания). Из предложенных в [1] выпускаемых промышленностью выключателей выберем выключатель ВВБ-110-31.5/2000У1. Данные по выключателю приведены в таблице 1, где также приведены расчетные данные и выражения для расчета. Необходимые пояснения к расчету приведены ниже.
Таблица 1
|
Виды проверки |
Условия выбора и проверки |
Расчетные данные |
Каталожные данные |
||
|
Выключатель ВВБ-110-31.5/2000У1 |
Разъединитель РНД-110/1000 У1 |
||||
|
По напряжению установки, кВ |
110 |
110 |
110 |
||
|
По длительному току, А |
535 |
2000 |
1000 |
||
|
По возможности отключения периодической составляющей тока короткого замыкания, кА |
25 |
31.5 |
- |
||
|
По возможности отключения апериодической составляющей тока короткого замыкания, кА |
, где |
1.1 |
14.2 |
- |
|
|
Проверка отключающей способности по полному току (при необходимости), кА |
- |
- |
- |
||
|
Проверка по включающей способности, кА |
56.85 |
80 |
- |
||
|
25 |
31.5 |
- |
|||
|
Проверка на электродинамическую стойкость, кА |
17,8 |
50 |
- |
||
|
56.85 |
102 |
80 |
|||
|
Проверка на термическую стойкость, кА2с |
156.25 |
4800 |
2977 ( г.н.) 992.3 (з.н.) |
Собственное время отключения данного выключателя с. Тогда расчетное время отключения:
с,
где - минимальное время действия релейной защиты [3].
Определим ударный ток короткого замыкания в точке К1:
кА,
где - ударный коэффициент
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания в момент расхождения контактов:
кА.
Постоянная времени взята по рекомендациям [2]. Апериодическая же составляющая тока короткого замыкания в момент расхождения контактов, гарантированная заводом-изготовителем:
кА,
где - нормированное содержание апериодической составляющей, взятое из [1]. Условия и выполнены, то есть проверки по полному току не требуется.
Тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания определяется:
кА2с,
где с; - время действия релейной защиты, принятое равным 0,1с по [2]; - полное время отключения выключателя, берется по каталогу.
Термическая стойкость выключателя по каталогу:
кА2с.
Выберем из каталога разъединители РНДЗ-110/1000 У1. Характеристики разъединителя приведены в таблице 1.
Трансформаторы тока.
Выбор трансформаторов тока проводят по напряжению установки, по току, по конструкции и классу точности; проверяют по электродинамической стойкости, по термической стойкости и по вторичной нагрузке. Данные расчетов для выбора трансформатора приведены в таблице 2.
Таблица 2
|
Виды проверки |
Условия выбора и проверки |
Расчетные данные |
Каталожные данные |
|
|
Трансформатор ТФЗМ -110-600 У1 |
||||
|
По напряжению установки, кВ |
110 |
110 |
||
|
По длительному току, А |
535 |
600 |
||
|
Проверка на электродинамическую стойкость, кА |
56.9 |
126 |
||
|
Проверка на термическую стойкость, кА2с |
156.25 |
2028 |
Выберем трансформаторы тока ТФЗМ - 110 - 600 - У1. Эти трансформаторы имеют 3 вторичные обмотки с номинальным током 5А. Одна из обмоток имеет класс точности 0,5 и предназначена для подключения измерительных приборов. Произведем проверку трансформатора тока по вторичной нагрузке.
В линии 110 кВ устанавливаются амперметры в каждой фазе, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, осциллограф, фиксирующий прибор для определения места короткого замыкания, датчики активной и реактивной мощности.. Схема подключения приборов изображена на рисунке 7.
Рисунок 4 Схема подключения приборов к трансформаторам тока
Произведем проверку трансформатора тока по вторичной нагрузке. Вторичная нагрузка трансформаторов тока приведена в таблице 3.
Таблица 3
|
Тип |
Нагрузка фазы, ВА |
||||
|
А |
В |
С |
|||
|
Амперметр |
Э-335 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Ваттметр |
Д-335 |
0,5 |
- |
0,5 |
|
|
Варметр |
Д-335 |
0,5 |
- |
0,5 |
|
|
Счетчик ватт-часов |
СА3-И674 |
2,5 |
- |
2,5 |
|
|
Счетчик воль-ампер часов реактивный |
СР4-И676 |
2,5 |
- |
2,5 |
|
|
Итого: |
6,5 |
0,5 |
6,5 |
Общее сопротивление приборов:
Ом,
где - суммарная мощность приборов, подключенных к трансформатору тока: - номинальный вторичный ток. Самые загруженные трансформаторы тока установлены в фазах А и С.
Допустимое значение сопротивления проводов:
Ом, (16)
где - номинальная нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности, равна 1.2 Ом (из каталога); - сопротивление контактов принимаем равным 0,1 Ом, поскольку число приборов больше 3. В качестве соединительных проводов применяем многожильные контрольные кабели с сечением (по условию прочности) не менее 2.5 мм2 [2]. Приблизительная длина кабеля для РУ 110 кВ принимается равной 75 м [2], тогда сечение:
мм2. (17)
Принимаем к установке контрольный кабель КВВГ с сечением жил 2.5 мм2.
Трансформаторы напряжения.
Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов выбираются по напряжению установки, по конструкции и схеме соединения обмоток, по классу точности, по вторичной нагрузке. Трансформаторы напряжения запитываются от сборных шин РУ.
Примем к установке трансформаторы типа НКФ-110. Трансформаторы имеют две вторичных обмотки: основную на В и дополнительную на 100 В. Для класса точности 0,5 трансформатор имеет номинальную мощность вторичной цепи 400 ВА.
Проверим, подходит ли этот трансформатор по вторичной нагрузке. Вторичная нагрузка трансформатора напряжения приведена в таблице 4.
Таблица 4
|
Прибор |
Тип |
S одной обмотки, ВА |
Число обмоток |
Число приборов |
Потребляемая мощность |
||||
|
Р,Вт |
Q, ВА |
||||||||
|
Вольтметр регистрирующий |
Н-344 |
10 |
1 |
1 |
0 |
1 |
10 |
- |
|
|
Вольтметр |
Э-335 |
2 |
1 |
1 |
0 |
1 |
2 |
- |
|
|
Частотомер |
Э-372 |
3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
3 |
- |
|
|
Частотомер регистрирующий |
Н-397 |
7 |
1 |
1 |
0 |
1 |
7 |
- |
|
|
Ваттметр |
Д-335 |
1,5 |
2 |
1 |
0 |
1 |
3 |
- |
|
|
Варметр |
Д-335 |
1,5 |
2 |
1 |
0 |
1 |
3 |
- |
|
|
Счетчик ватт-часов |
СА3-И674 |
3,0 Вт |
2 |
0,38 |
0,925 |
1 |
6 |
14,6 |
|
|
Счетчик воль-ампер часов реактивный |
СР4-И676 |
3,0 Вт |
2 |
0,38 |
0,925 |
1 |
6 |
14,6 |
|
|
Фиксатор импульсного действия |
ФИП |
3,0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
3 |
- |
|
|
Итого (ВА): |
52,0 |
Суммарная потребляемая мощность 52 ВА обеспечит заданный класс точности.
Для соединения трансформатора напряжения с приборами принимаем контрольный кабель КВВГ с сечением жил 2,5 мм2.
Токоведущие части РУ ВН.
В РУ 35 кВ и выше применяются гибкие шины, выполненные проводами АС. В общем случае проводится проверка по экономической плотности тока, по допустимому току при работе в максимальном режиме, а также выбранное сечение проверяется на термическое действие тока короткого замыкания. Для нашего случая необходимо выполнить только проверку по допустимому току в максимальном режиме, поскольку сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений проверке по экономической плотности тока не подлежат. Также и шины, выполненные голыми проводами на открытом воздухе, на термическое действие тока короткого замыкания не проверяются [3].
Imax = 535 А.
Согласно [2] принимаем провод АС-240/56, Iдоп = 605 А.
Фазы расположены горизонтально с расстоянием между фазами 400 см.
Проверка шин на схлёстывание (согласно 3):
Определим усилие от длительного протекания тока двухфазного КЗ:
где D = 400мм - расстояние между фазами;
Определим силу тяжести 1 м провода:
где m - масса 1 м токопровода, кг.
Определяем отношение , где h - максимальная расчётная стрела провеса провода в каждом пролёте при максимальной расчётной температуре, м; - эквивалентное по импульсу время действия быстродействующей защиты, с. Для цепей генераторов и трансформаторов в среднем:
где - действительная выдержка времени защиты от токов КЗ; 0.05 - учитывает влияние апериодической составляющей.
По диаграмме [3] в зависимости от и определим отклонение провода b, м:
b/h = 0.51, b = 0.5h = 1.8м
Найденное значение b сравним с максимально допустимым:
провод динамически стойкий
где D - междуфазное расстояние;
d - диаметр токопровода;
- наименьшее допустимое расстояние на свету между соседними фазами в момент их наибольшего сближения.
Проверка на термическое действие тока КЗ не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.
Проверка по условиям коронирования в данном случае могла бы не производиться, так как согласно ПУЭ минимальное сечение для воздушных линий 110 кВ 240 мм2. Учитывая, что на ОРУ 110 кВ расстояние между проводами меньше, чем на ВЛ, проведём проверочный расчёт.
Начальная критическая напряжённость электрического поля, кВ/см,
Ео = ,
где m - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, м = 0.82;
r0 - радиус провода, см.
Напряжённость электрического поля около поверхности нерасщеплённого провода, кВ/см
Е =
где U = 121 кВ, так как на шинах электростанции поддерживается напряжение 1,1 U ном;
Dср - среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см.
При горизонтальном расположении фаз
Dср = 1.26 D,
D - расстояние между соседними фазами, см.
r0 = 1.08 см; D = 300 см.
Ео = кВ/см;
Е = кВ/см.
Провода не будут коронировать, если выполняется условие:
1.07 Е 0.9 Ео.
1.07 13.6 0.931.87
Таким образом, провод АС-240/56 по условиям короны проходит.
Токоведущие части от выводов 110 кВ трансформатора связи до сборных шин выполняем гибкими проводами.
Сечение выбираем по экономической плотности тока Jэ = 1 А/мм2:
Qэ = Iнорм/Jэ = 535 мм2.
Принимаем 2 провода в фазе АС-240/56, = 605 А.
Проверяем провода по допустимому току
Imax = 535 A < Iдоп = 605*2 А.
Проверку на термическое действие тока КЗ не производим.
Проверку на коронирование также не производим, так как выше было показано, что провод АС-240/56 не коронирует.
Ошиновку линий выполним проводами АС - 240/56.
Проверку по условиям коронирования не проводим
3.5.2 Распределительное устройство низшего напряжения
Выключатели и разъединители. Выбор выключателей и разъединителей на стороне низшего напряжения производится аналогично выбору на стороне высшего и среднего напряжений.
Максимальные токи продолжительного режима в водах РУ НН и в секционном выключателе определим из условия, что один трансформатор нагружен на полную мощность из-за выхода из строя второго трансформатора:
А.
Максимальные токи продолжительного режима для линий определим из условия, что к каждому потребителю идет по две линии и одна из линий отключена (потребители 1ой категории):
А.
Расчетный ток короткого замыкания - ток на шинах НН в точке К3 (см.3.2. Расчет токов короткого замыкания). Уровень максимальных токов длительных режимов, периодической составляющей тока короткого замыкания в начальный момент времени и значения ударного тока таковы, что к установке следует принять выключатели типа [11]. Данные по выключателю приведены в таблице 11, где также приведены расчетные данные и выражения для расчета. Необходимые пояснения к расчету приведены ниже.
Таблица 5
|
Виды проверки |
Условия выбора и проверки |
Расчетные данные |
Каталожные данные |
|
|
Выключатель ВЭ - 10 - 3600 - 40У3 |
||||
|
По напряжению установки,кВ |
6.3 |
10 |
||
|
По длительному току, А |
3560 |
3600 |
||
|
По возможности отключения периодической составляющей тока короткого замыкания, кА |
29.64 |
40 |
||
|
По возможности отключения апериодической составляющей тока короткого замыкания, кА |
, где |
12.42 |
- |
|
|
Проверка отключающей способности по полному току (при необходимости), кА |
54.34 |
56,57 |
||
|
Проверка по включающей способности, кА |
77.55 |
100 |
||
|
29.64 |
40 |
|||
|
Проверка на электродинамическую стойкость, кА |
29.64 |
40 |
||
|
77.55 |
100 |
|||
|
Проверка на термическую стойкость, кА2с |
215.24 |
6400 |
Время отключения данного выключателя с. Тогда расчетное время отключения:
с,
где - минимальное время действия релейной защиты [3].
Определим ударный ток короткого замыкания в точке К3:
кА.
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания в момент расхождения контактов:
кА.
Постоянная времени взята по рекомендациям [4]. Апериодическая же составляющая тока короткого замыкания в момент расхождения контактов заводом-изготовителем не устанавливается (), поэтому проведем проверку по полному току:
Тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания определяется:
кА2с, (40)
где с; - время действия релейной защиты, принятое равным 0,1с по [2]; - полное время отключения выключателя, берется по каталогу.
Термическая стойкость выключателя по каталогу:
кА2с. (41)
Принимаем к установке на стороне 6.3 кВ комплектное распределительное устройство для внутренней установки типа К - 37 с выключателями ВМПЭ - 10, применяемое для РУ мощных трансформаторных подстанций [11]. Поскольку завод-изготовитель гарантирует необходимые параметры разъединителей для нормальной работы совместно с выключателем, то проверку разъединителей проводить не будем.
Трансформаторы тока.
Трансформаторы тока в цепях НН трансформаторов связи и в цепи секционного выключателя.
Обычно ток, проходящий по сборным шинам и секционному выключателю не превышает ток самого мощного трансформатора, присоединённого к этим шинам.
Imax = 3560 А. Намечаем к установке трансформаторы тока типа ТШЛ-10-У3-4000/5-0,5/10р.
Таблица 12
|
Расчётные данные |
Каталожные данныеТШЛ-10-У3-4000/5-0,5/10р |
|
Uуст = 6.3 кВImax = 3560АIу = 77.55 кАBk = 215.24 кА2с |
Uном = 10 кВIном = 4000 АIтерм = 100кАIтер2 tтер = 3523 = 3675 кА2с |
Проверка по вторичной нагрузке трансформатора ТШЛ-10-У3-4000/5-0,5/10р
Определяем нагрузку по фазам для наиболее нагруженного ТТ (таблица 13). Из таблицы 16 видно, что наиболее загружен ТТ фазы А.
|
Прибор |
Тип |
Нагрузка фазы, ВА |
|||
|
А |
В |
С |
|||
|
Амперметр |
Э-335 |
0,5 |
- |
- |
|
|
Ваттметр |
Д-335 |
0,5 |
- |
0,5 |
|
|
Счетчик ватт-часов |
СА3-И674 |
2,5 |
- |
2,5 |
|
|
Счетчик воль-ампер часов реактивный |
СР4-И676 |
2,5 |
- |
2,5 |
|
|
Итого: |
6 |
0 |
5.5 |
Ом;
Ом;
l = 403 м [3];
мм2.
По условию механической прочности принимаем контрольный кабель КВВГ с жилами сечением 2,5 мм2.
Трансформаторы тока в КРУ-6.3 кВ.
Imax отходящих линий = 733 А;
Завод укомплектовывает шкафы КРУ по заказу встроенными ТТ типа Т0Л-10У3-800-0.5/10р.
Расчётные и каталожные данные сводим в таблицу 14.
Таблица 14
|
Расчётные данные |
Каталожные данныеТШЛ-10У3-4000-0.5/10р |
|
Uуст = 6.3 кВImax = 733АIу = 77.55 кАBk = 215.24 кА2с |
Uном = 10 кВIном = 800 АIдин = 100 кАIтер2 tтер = 3523 = 3675 кА2с |
Проверка по вторичной нагрузке трансформатора ТШЛ-10У3-4000-0.5/10р.
Определяем нагрузку по фазам для наиболее нагруженного ТТ (таблица 15). Из таблицы 15 видно, что наиболее загружен ТТ фазы А.
|
Прибор |
Тип |
Нагрузка фазы, ВА |
|||
|
А |
В |
С |
|||
|
Амперметр |
Э-335 |
0,5 |
- |
- |
|
|
Ваттметр |
Д-335 |
0,5 |
- |
0,5 |
|
|
Счетчик ватт-часов |
СА3-И674 |
2,5 |
- |
2,5 |
|
|
Счетчик воль-ампер часов реактивный |
СР4-И676 |
2,5 |
- |
2,5 |
|
|
Итого: |
6 |
0 |
5.5 |
Ом;
Ом;
l = 403 м [3];
мм2.
По условию механической прочности принимаем контрольный кабель КВВГ с жилами сечением 2,5 мм2.
Трансформаторы напряжения.
Примем к установке однофазные трехобмоточные трансформаторы напряжения типа ЗНОЛ-06-10У3 (по техническим данным для выбранного КРУ [11]). Трансформаторы имеют две вторичных обмотки: основную на В и дополнительную на 100/3В или 100В. Для класса точности 0,5 трансформатор имеет номинальную мощность вторичной цепи 75 ВА, а для класса точности1- 150ВА.
Проверим, подходит ли этот трансформатор по вторичной нагрузке.
Вторичная нагрузка трансформатора напряжения
Таблица 6
|
Прибор |
Тип |
S одной обмотки, ВА |
Число обмоток |
Число приборов |
Потребляемая мощность |
||||
|
Р,Вт |
Q,ВА |
||||||||
|
Вольтметр |
Э-335 |
2 |
1 |
1 |
0 |
1 |
2 |
- |
|
|
Ваттметр |
Д-335 |
1,5 |
2 |
1 |
0 |
1 |
3 |
- |
|
|
Варметр |
Д-335 |
1,5 |
2 |
1 |
0 |
1 |
3 |
- |
|
|
Счетчик ватт-часов |
СА3-И674 |
3,0 Вт |
2 |
0,38 |
0,925 |
7 |
42 |
102 |
|
|
Счетчик воль-ампер часов реактивный |
СР4-И676 |
3,0 Вт |
2 |
0,38 |
0,925 |
7 |
42 |
102 |
|
|
Итого(ВА): |
224 |
Три трансформатора напряжения, соединенных в звезду [2], имеют мощность 3х75 = 225 ВА, что больше мощности вторичной нагрузки. Таким образом трансформаторы напряжения будут работать в выбранном классе точности 0,5.
Для соединения трансформатора напряжения с приборами принимаем контрольный кабель КВВГ с сечением жил 2,5 мм2.
Токоведущие части РУ НН.
Соединение трансформатора с закрытым РУ 6-10 кВ осуществляется гибким подвесным токопроводом, шинным мостом или закрытым комплектным токопроводом. Выбираем к установке шинный мост из алюминиевых шин. В закрытых РУ 10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются сборными алюминиевыми шинами.
Рисунок 3 Шины коробчатого сечения
Выберем для установки алюминиевые шины коробчатого сечения.
Выбор сечения шин производится по допустимому току (в пределах РУ шины по экономической плотности тока не выбираются):
.
Принимаем шины 2(125 х 55 х 6.5 х 10) [1].
Проверка на термическую стойкость при коротком замыкании:
, (47)
где - минимальное сечение по термической стойкости; q - выбранное сечение; - тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания; С - функция, равная для алюминиевых шин 91 [2]. Имеем
.
Проверка сборных шин на механическую прочность. Шины коробчатого сечения обладают большим моментом инерции, поэтому расчет производится без учета колебательного процесса в механической конструкции. Принимаем, что швеллеры шин соединены жестко по всей длине и шины расположены в вершинах прямоугольного треугольника, тогда получим (из [2]):
МПа,
где - максимальное напряжение в материале шин от взаимодействия фаз; l - длина пролета между опорными изоляторами принятая равной 2м; а - расстояние между фазами принятое равным 0,8м; - моменты сопротивления двух сращенных шин, см3. Имеем:
МПа,
поэтому шины механически прочны.
Выбор изоляторов.
В РУ жесткие шины крепятся на опорных и проходных изоляторах. Выбираем опорные изоляторы ОФ-10-2000УЗ, Н, высота изолятора мм.
Проверка на механическую прочность. Максимальная сила, действующая на изгиб по [2] равна:
Н.
Поправка на высоту коробчатых шин:
Имеем .
Выбираем проходной изолятор П-10/3150-4250 с параметрами:
кВ; ; Н.
Проверка на механическую прочность:
4. Выбор схемы питания собственных нужд
4.1 Определение мощности потребителей собственных нужд
Приемниками энергии системы собственных нужд подстанции являются электродвигатели системы охлаждения трансформаторов; устройства обогрева выключателей, шкафов; электродвигатели приводов выключателей и разъединителей; компрессорные установки; освещение и отопление; система подзарядки аккумуляторных батарей; система пожаротушения. Наиболее ответственные потребители - оперативные цепи, система связи, телемеханики, система охлаждения трансформаторов, аварийное освещение, система пожаротушения, электроприемники компрессорной. Мощность потребителей собственных нужд невелика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая питается от понижающих трансформаторов.
Определяем основные нагрузки собственных нужд подстанции:
Таблица 7
|
Вид потребителя |
Единичная мощность |
Количество |
Всего |
|||
|
Р, кВт |
Q, кВАр |
Р, кВт |
Q, кВАр |
|||
|
Подогрев ВВБ-110 |
1,8 |
0 |
10 |
18 |
0 |
|
|
Подогрев шкафов КРУ |
1 |
10 |
10 |
0 |
||
|
Подогрев приводов разъединителей |
0,6 |
0 |
48 |
28,8 |
0 |
|
|
Отопление, освещение ЗРУ 6.3кВ |
7 |
0 |
1 |
7 |
0 |
|
|
Отопление, освещение ОПУ |
80 |
0 |
1 |
80 |
0 |
|
|
Освещение ОРУ 10кВ |
5 |
0 |
1 |
5 |
0 |
|
|
Компрессорная (на один агрегат): электродвигатели |
40 |
24,8 |
2 |
80 |
49,6 |
|
|
Маслохозяйство |
100 |
0 |
1 |
100 |
0 |
|
|
Компрессорная (на один агрегат): отопление, освещение |
30 |
0 |
2 |
60 |
0 |
|
|
Подзарядно-зарядный агрегат ВАЗП |
46 |
0 |
1 |
46 |
0 |
|
|
Итого: |
334.8 |
49.6 |
Расчетная мощность потребителей собственных нужд:
кВА.
При расчете мощности собственных нужд не учитывалась кратковременная нагрузка (электродвигатели приводов выключателей, разъединителей и т.п.). Остальная часть потребителей (система аварийного освещения, системы управления, сигнализации и т.п.) питаются на постоянном оперативном токе от аккумуляторных батарей.
4.2 Выбор трансформаторов собственных нужд
Прежде всего учтем тот факт, что предельная мощность каждого трансформатора собственных нужд должна быть не более 630 кВА. Также на двухтрансформаторных подстанциях устанавливают два трансформатора собственных нужд. Принимаем к установке два трансформатора единичной мощности: кВА. Тип трансформаторов: ТСЗ-250/6.3 с вторичным напряжением 0,4кВ.
4.3 Выбор схемы собственных нужд
На подстанциях с оперативным постоянным током трансформаторы собственных нужд присоединяют к шинам 6-35кВ (в нашем случае - 6.3кВ). Шины 0,4 кВ секционируются для увеличения надежности электроснабжения собственных нужд; секционный разъединитель нормально разомкнут. Цепи и аппараты собственных нужд защищаются плавкими предохранителями и такие цепи и аппараты не подлежат проверке на электродинамическую стойкость токам короткого замыкания [2].
Схема собственных нужд подстанции
4.4 Выбор АКБ
Аккумуляторные батареи выбирают по необходимой ёмкости, уровням напряжения в аварийном режиме и схеме присоединения к шинам.
Постоянно включённая нагрузка ( цепи управления и сигнализации, аварийное освещение ) получает питание от части батареи, состоящей из следующего числа элементов:
n0 = ,
где 2.15 - напряжение на элементе в нормальном режиме.
Определим минимальное число элементов:
nmin = ,
Общее число элементов батареи:
n = ,
Типовой номер АКБ:
N 1.05
где Iав - = 20+70 = 90А
j - допустимый получасовой разрядный ток первого номера аккумулятора. Для аккумулятора СК - 1 получасовой разряд равен 25 А.
N =
Полученный номер округляется до ближайшего большего: N = 4;
Выбранный аккумулятор проверяется по наибольшему толчковому току:
46N Iав + Iпр,
где Iпр - ток, потребляемый электромагнитами включения приводов выключателей. Учитывается одновременное включение двух выключателей. Ток в цепи электромагнитов управления не более: ВГУ-110 - 2.3 А.
464 90 + 2.3
184 92.3А
Окончательно принимаем СК - 4.
Допустимое отклонение по напряжению:
По рисунку 7.27 напряжение на батарее 92%. Потеря на соединительные кабели принимаем 5%, следовательно
Отклонение напряжения по таблице 7.1 : 80-110%, следовательно выбранная батарея подходит.
Определение мощности подзарядного устройства.
Ток подзарядного устройства
Iпз = 0.15N + Iп,
где Iп - ток постоянно включённой нагрузки в нормальном режиме, ранее принят 20 А.
Iпз = 0.154 + 20 = 20.6 А.
Напряжение подзарядного устройства
Uпз = 2.2n = 2.263 = 138.6 В.
Выбор зарядного устройства:
Ток зарядного устройства
Iз = 5N + Iп =40А
Напряжение зарядного устройства
Uз = 2.35n = 2.3563 = 148.05 В.
Литература
Электрическая часть электростанций и подстанций (справочные материалы) / Под ред. Б.Н. Неклепаева. М.: Энергоатомиздат, 1989.
Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. 3-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1987.
Лисовская И.Т., Мубаракшин Ф.Х., Хахина Л.В. Выбор электрической аппаратуры, токоведущих частей и изоляторов: Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию. Челябинск: ЧПИ, 1990.
Сенигов П.Н. Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях: Учебное пособие к курсовой работе. Челябинск: ЧПИ, 1986.
Неклепаев Б.Н. Главные схемы, схемы собственных нужд и конструкции распредустройств электростанций: Конспект лекций. М.: МЭИ, 1973.
Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2 т./ Под общ. ред. А.А. Федорова. М.: Энергоатомиздат, 1986.
Лисовский Г.С., Хейфиц М.Э. Главные схемы и электротехническое оборудование подстанций 35-750 кВ. М.: Энергия, 1977.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем / Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. М.: Энергоатомиздат, 1985.
Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для ВУЗов / Под ред. А.А. Васильева. М.: Энергоатомиздат, 1990.
Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для ВУЗов / Под ред. С.В.Усова. Л.: Энергоатомиздат, 1987.
Дорошев К.И. Комплектные распределительные устройства 6-35 кВ. М.: Энергоиздат, 1982.
Размещено на Allbest.ru
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 27.01.2015Разработка 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 04.09.2014Выбор 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 18.09.2015Выбор 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 24.10.2012Расчет 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 02.04.2015Выбор 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 04.06.2015Выбор 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 27.01.2016Обоснование 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 17.04.2015Роль Щекинской ГРЭС в электрической сети. Определение расчётных электрических нагрузок. Выбор мощности трансформаторов. Разработка схемы питания электродвигателей механизмов, общестанционных трансформаторов электрических сборок собственных нужд блока.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 14.02.2016Выбор 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
