Основы составления главных схем электрических подстанций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Нефтеюганский филиал

Курсовая работа

«Основы составления главных схем электрических подстанций»

Выполнила:

Студентка гр. ЭЭ-211

Семенцова Е.В.

Проверил:

преподаватель

Кириченко А.Н.

Нефтеюганск 2012



Рис.1

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Задание. По исходным данным (см. ниже) произвести выбор следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рис. 1): силовык трансформаторы Т1,Т2; силовые стационарные выключатели Q1,Q2; разъединители QS1,QS2, QS3, QS4; силовые выключатели на выкатной тележке Q3-Q14; плавкий предохранитель F5-F10; кабельные линии электропередач W3-W14; асинхронные двигатели М1, М2; автоматические выключатели нагрузки QW1-QW4; быстродействующие автоматические выключатели QF1-QF12; трансформаторы на собственные нужды Т3, Т4, цеховые трансформаторы Т5-Т14.

Исходные данные: U1=110 кB; U2=6 кB; U3=0,38 кB; P1=800 кBт; P2=190 кBт; P3=800 кBт; P4=365 кBт; P5=400 кBт; P6=200 кBт; P7=800 кBт; P8=150 кBт; Pм1=1500 кBт; Pм2=1500 кBт; Pсн=230 кBт; Tmax=4300 час; cosц=0,82; кабель с алюминиевой жилой проложен в воде.

Для выбора силовых трансформаторов Т1 и Т2 необходимо учесть всю мощность, протекающую через них, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателей М1 и М2.

Выбор асинхронных двигателей М1 и М2 производится по номинальной мощности электродвигателя и по номинальному напряжению: Рм и U2.

Данные для выбора двигателя М1, М2: Рм1=Рм2=1500 кВт; Uн=6кВ.

Условия выбора: Uн?U2; Рн.м?Рм1, где Uн- номинальное напряжение двигателя по паспорту; Рн.м- номинальная мощность на валу двигателя по паспорту.

Выбираем асинхронный двигатель типа ДА304-550У-6У1

Параметры
ДА304-550У-6У1	установки
Uн=6 кВ	U2=6 кВ
Pн.м1=1600 кВт	Pм1=1500 кВт
сosцм=0.86
КПД=96%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя М1 Рэл.м1, потребляемую из сети:

Рэлм1=Рн,м1/КПДдвиг1;

Рэл.м1=Рн.м1/КПДдвиг1 = 1600/0.96= 1666,66 кВт.

б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м1 электродвигателя потребляемую из сети

Sэл.м1=Рэл.м1/ cosц_м;

Sэлм1=Рэл.м1/ cosц_м1=1666,66 /0.86=1937,98 кВ•А.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м1:

Iн.м1=Sэл.м1/(·Uн);

Iн.м1=Sэл.м1/(·Uн)= 1937,98 /(· 6)=186,34 А.

Выбор W3(W14)

Ток рабочего максимального режима М1(М2) из предыдущих примеров

Iраб.мах=186,34 А,

Для условия (из задания) эксплуатации среды кабеля - вода, времени Тмах=4300 ч и материала токоведущей жилы - алюминий. Это означает, что кабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в воде. Для кабеля с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией и Тмах=4300 ч, находим Jэк=1,4 А/ мм²

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ=Iраб.мах/Jэк=186,34/1,4=133,1 мм².

Выбираем сечение Sэ=150 мм² учитывая, что Uуст=6 кВ, кабель с Sэ=150 мм² имеет Iдоп=290 А.. Так как Iдоп?Iмах, поэтому сечение кабеля выбрано верно.

Выбор Q5(Q14)

Ток рабочего максимального режима М1(М2) из предыдущих примеров Iраб.мах=186,34 А, и напряжению установки Uуст=6 кВ.

Выбираем выключатель ВММ-10А-400-10У2.

Параметры
ВММ-10А-400-10У2	Установки
Uн=10 кВ	Uуст=6 кВ
Iн=400 А	Iуст=38,5 А

Выберем трансформаторы Т5(Т7, Т13)

Условия выбора Uн?Uуст; Sн?Sуст.

Полная мощность, передаваемая через Т5(Т7, Т13):

= Р₁/сosц=800/0.82=975,6 кВ·А.



Из справочника выбираем трансформатор ТСЗ-1000/10

Параметры
ТСЗ-1000/10	установки
Uвн=6 кВ	Uуст=6 кВ
Uнн=0.4 кВ	Uуст=0.38 кВ
Sн.тр = 1000 кВ·А	Sуст = 975,6 кВ·А

Выбор быстродействующего автоматического выключателя QF1(QF3;QF11) производиться по максимальному току на низкой стороне цехового трансформатора Т5(Т7;Т13):

Iраб.мах ===1515,15 А

Условия выбора: Uном ? Uуст; Iраб.мак? Iном,

Параметры
АВМ20Н	установки
Uн=500 кВ	Uн=0.38 кВ
Iраб.мах.= 2000 А	Iн= 1515,15 А

Задания параметров соответствует автоматический выключатель АВМ20Н.

Выбор W4 (W6; W12)

Найдем максимальный рабочий ток на верхней стороне обмотки цехового трансформатора Т5(Т7;Т13):

Iраб.мах ===96,15 А

Для условия (из задания) эксплуатации среды кабеля - вода, времени Тмах=4300 ч и материала токоведущей жилы - алюминий. Это означает, что кабель с бумажной пропитанной маслоканифольной изоляцией, алюминиевой жилой, и не стекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в воде.

Для кабеля с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией и Тмах=4300 ч, находим Jэк=1,4 А/ мм²

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ=Iраб.мах/Jэк=96,15/1,4=68,68 мм².

Выбираем сечение Sэ=70 мм² учитывая, что Uуст=6 кВ, кабель с Sэ=70 мм² имеет Iдоп=190 А. Так как Iдоп?Iмах, поэтому сечение кабеля выбрано верно.

Выбор Q6 (Q8; Q12)

Ток рабочего максимального режима Т5(Т7;Т13) из предыдущих примеров

Iраб.мах ===96,15 А

и напряжение установки Uуст=6 кВ.

Выбираем выключатель ВММ-10А-400-10У2.

Параметры
ВММ-10А-400-10У2	Установки
Uн=10 кВ	Uуст=6 кВ
Iн=400 А	Iуст=38,5 А

Выберем трансформатор Т6

Условия выбора Uн?Uуст; Sн?Sуст.

Полная мощность, передаваемая через Т6:

= Р₂/сosц=190/0.82=231,7 кВ·А.

Из справочника выбираем трансформатор

Параметры
ТСЗ-400/10	установки
Uвн=6 кВ	Uуст=6 кВ
Uнн=0.4 кВ	Uуст=0.38 кВ
Sн.тр =400 кВ·А	Sуст =231,7 кВ·А

Выберем W5

Найдем максимальный рабочий ток на верхней стороне обмотки цехового трансформатора Т6:

Iраб.мах ===38,46 А

Для условия (из задания) эксплуатации среды кабеля - вода, времени Тмах=4300 ч и материала токоведущей жилы - алюминий. Это означает, что кабель с бумажной пропитанной маслоканифольной изоляцией, алюминиевой жилой, и не стекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в воде.

Для кабеля с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией и Тмах=4300 ч, находим Jэк=1,4 А/ мм²

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ=Iраб.мах/Jэк=38,46/1,4=27,47 мм².

Выбираем сечение Sэ=35 мм² учитывая, что Uуст=6 кВ, кабель с Sэ=35 мм² имеет Iдоп=110 А. Так как Iдоп?Iмах, поэтому сечение кабеля выбрано верно.

Выбор быстродействующего автоматического выключателя QF2 производиться по максимальному току на низкой стороне цехового трансформатора Т6:



Iраб.мах ===606,06 А

Условия выбора: Uном ? Uуст; Iраб.мак? Iном,

Параметры
АВМ10Н	установки
Uн=6 кВ	Uн=0.38 кВ
Iраб.мах.= 1000 А	Iн= 606,06 А

Задания параметров соответствует автоматический выключатель АВМ10Н

Выбор Q7

Ток рабочего максимального режима Т6 из предыдущих примеров и напряжение установки Uуст=6 кВ.

Iраб.мах ===38,46 А

Выбираем выключатель ВММ-10А-400-10У2.

Параметры
ВММ-10А-400-10У2	Установки
Uн=10 кВ	Uуст=6 кВ
Iн=400 А	Iуст=38,5 А

Выберем трансформатор Т12

Условия выбора Uн?Uуст; Sн?Sуст.

Полная мощность, передаваемая через Т12:

= Р₆/сosц=200/0.82=243,9 кВ·А.

Из справочника выбираем трансформатор

Параметры
ТСЗ-250/10	установки
Uвн=6 кВ	Uуст=6 кВ
Uнн=0.4 кВ	Uуст=0.38 кВ
Sн.тр = 250 кВ·А	Sуст = 243,9 кВ·А

Выберем W11

Найдем максимальный рабочий ток на верхней стороне обмотки цехового трансформатора Т12:

Iраб.мах ===24,03 А

Для условия (из задания) эксплуатации среды кабеля - вода, времени Тмах=4300 ч и материала токоведущей жилы - алюминий. Это означает, что кабель с бумажной пропитанной маслоканифольной изоляцией, алюминиевой жилой, и не стекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в воде.

Для кабеля с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией и Тмах=4300 ч, находим Jэк=1,4 А/ мм²

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ=Iраб.мах/Jэк=24,03/1,4=17,16 мм².

Выбираем сечение Sэ=25 мм² учитывая, что Uуст=6 кВ, кабель с Sэ=25 мм² имеет Iдоп=90 А. Так как Iдоп?Iмах, поэтому сечение кабеля выбрано верно.

Выбор быстродействующего автоматического выключателя QF10 производиться по максимальному току на низкой стороне цехового трансформатора Т12:

Iраб.мах ===378,78 А

Условия выбора: Uном ? Uуст; Iраб.мак? Iном,



Параметры
АВМ4Н	установки
Uн=6 кВ	Uн=0.38 кВ
Iраб.мах.= 400 А	Iн= 378,78 А

Задания параметров соответствует автоматический выключатель АВМ4Н

Выбор Q11

Ток рабочего максимального режима Т12 из предыдущих примеров и напряжение установки Uуст=6 кВ.

Iраб.мах ===24,03 А

Выбираем выключатель ВММ-10А-400-10У2.

Параметры
ВММ-10А-400-10У2	Установки
Uн=10 кВ	Uуст=6 кВ
Iн=400 А	Iуст=24,03 А

Выберем трансформатор Т14

Условия выбора Uн?Uуст; Sн?Sуст.

Полная мощность, передаваемая через Т14:

= Р₈/сosц=150/0.82=182,9 кВ·А.

Из справочника выбираем трансформатор

Параметры
ТСЗ-250/10	установки
Uвн=6 кВ	Uуст=6 кВ
Uнн=0.4 кВ	Uуст=0.38 кВ
Sн.тр =250 кВ·А	Sуст = 182,9 кВ·А



Выбор быстродействующего автоматического выключателя QF12 производиться по максимальному току на низкой стороне цехового трансформатора Т14:

Iраб.мах ===378,78 А

Условия выбора: Uном ? Uуст; Iраб.мак? Iном,

Параметры
АВМ4Н	установки
Uн=6 кВ	Uн=0.38 кВ
Iраб.мах.= 400 А	Iн= 378,78 А

Задания параметров соответствует автоматический выключатель АВМ4Н

Выбор Q13

Ток рабочего максимального режима Т14 из предыдущих примеров и напряжение установки Uуст=6 кВ.

Iраб.мах ===24,03 А

Выбираем выключатель ВММ-10А-400-10У2.

Параметры
ВММ-10А-400-10У2	Установки
Uн=10 кВ	Uуст=6 кВ
Iн=400 А	Iуст=24,03 А

Выберем W13

Найдем максимальный рабочий ток на верхней стороне обмотки цехового трансформатора Т14:

Iраб.мах ===24,03 А

Для условия (из задания) эксплуатации среды кабеля - вода, времени Тмах=4300 ч и материала токоведущей жилы - алюминий. Это означает, что кабель с бумажной пропитанной маслоканифольной изоляцией, алюминиевой жилой, и не стекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в воде.

Для кабеля с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией и Тмах=4300 ч, находим Jэк=1,4 А/ мм²

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ=Iраб.мах/Jэк=24,03/1,4=17,16 мм².

Выбираем сечение Sэ=25 мм² учитывая, что Uуст=6 кВ, кабель с Sэ=25 мм² имеет Iдоп=90 А. Так как Iдоп?Iмах, поэтому сечение кабеля выбрано верно.

Выбор трансформатора Т10 (Т11)

Условия выбора трансформатора: UнUуст; Sн?Sуст.

Условная мощность, передаваемая через два трансформатора (Т10 и Т11) в нормальном режиме:

Sуст=P5/сosц=400/0.82=487,80 кВ·А,

а для одного трансформатора T10(или T11):

Sтр=Sуст/2=487,80/2=243,9 кВ•А.

Из справочника выбираем трансформатор ТМ 250/10



Параметры
ТМ 250/10	Установки
Uвн=6 кВ	Uуст.в=6 кВ
Uнн=0.38 кВ	Uуст.н=0.38 кВ
Sн=250 кВт	Sуст.= 243,9 кВт

По условию проверки на перегрузочную способность, когда T10 выводится в ремонт или повреждается и отключается:

К_п= = = 1,9>1.5.

Так как К_п> 1.5, то следует выбрать трансформатор большей мощности. Из справочника выбираем трансформатор ТМ-400/10.

Параметры
ТМ-400/10	Установки
Uвн=10 кВ	Uуст.в=6 кВ
Uнн=0,69 кВ	Uуст.н=0.38 кВ
Sн=400 кВт	Sуст.= 243,9 кВт

Для выбора трансформатора

К_п = = = 1.2<1.5,

что соответствует предъявленным требованиям.

Выбор W7(W10)

Ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора Т8(Т10) из предыдущих примеров

Iраб.мах=38.4 А,

Тогда по кабелю W7 будет протекать ток



Iw8=I_Т8+I_Т10=2·38,4 =76.92 А.

Для условия (из задания) эксплуатации среды кабеля - вода, времени Тмах=4300 ч и материала токоведущей жилы - алюминий, выбираем кабель типа. Это означает, что кабель с бумажной пропитанной маслоканифольной изоляцией, алюминиевой жилой, и не стекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в земле.

Для кабеля с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией и Тмах=4300 ч, находим Jэк=1,4 А/ мм²

По экономической плотности тока Jэк находим площадь сечения:

Sэ=Iраб.мах/Jэк=76.92/1,4=54.94 мм².

Выбираем сечение Sэ=70 мм² учитывая, что Uуст=6 кВ, кабель с Sэ=70 мм² имеет Iдоп=175 А. Так как Iдоп?Iмах, поэтому сечение кабеля выбрано верно.

Выбор Q9(Q10)

Выбор выключателя Q9(Q10) производится по найденному ранее току рабочего максимального режима Iраб.мах=76.92 А и напряжению установки Uуст=6 кВ.

Выбираем выключатель ВММ-10А-400-10У2.

Параметры
ВММ-10А-400-10У2	Установки
Uн=10 кВ	Uуст=6 кВ
Iн=400 А	Iуст=76.92 А

Выбор QW1(QW3);F7(F9) и QW2(QW4);F8(F10)

Для выбора выключателя нагрузки QW1(QW3) и предохранителя F7(F9) необходимо найти ток рабочего максимального режима с учётом возможной перегрузки трансформатора Т8(T10) в 1.5 раза:

Iраб.мах=1.5·Sн/(·Uн)=1.5*400/(*6)=57,69 А.

Параметры
ПКТ102-6-80-20УЗ	<TBODY>ВНР-10/400-ЮзУЗ	установки
Uн=7,2 кВ	Uн=10 кВ	Uуст=6 кВ
Iн=80 А	Iн=400 А	Iраб.мах=57,69 А

Выбираем выключатель нагрузки <TBODY>ВНР-10/400-ЮзУЗ и плавкий предохранитель ПКТ102-6-80-20УЗ.

Выберем трансформатор для собственных нужд Т3(Т4) и плавкий предохранитель F2(F4).

Рассчитаем номинальную мощность собственных нужд:

Sсн=Рсн/ cosц=230/0.82=280,49 кВ·А.

Из справочника выбираем трансформатор собственных нужд

Параметры
ТСЗ-400/10	установки
Uвн=6 кВ	Uуст.в=6 кВ
Uнн=0,4 кВ	Uуст.н=0.38 кВ
Sсн=400 кВ·А	Sуст=280,49 кВА

Производим выбор трансформатора типа ТСЗ-400/6. С учетом допустимой перегрузки максимальная мощность нагрузки собственных нужд составляет:

Sраб.мах=1.5·Sн=1,5·400=600 кВ·А.

Определим ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора (это необходимо для выбора предохранителя), используя следующую формулу:

I=Sтр/(·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора: асинхронный автоматический трансформатор

Iраб.мах(вн)=600/(·6)=57,7 А.

Данный трансформатор соответствует предъявленным требованиям.

Производим выбор плавкого предохранителя типа ПКТ102-6-80-20УЗ.

Параметры
ПКТ102-6-80-20УЗ	установки
Uн=6 кВ	Uуст=6 кВ
Iн=80 А	Iраб.мах=57,7 А

Выбор главного понижающего трансформатора Т1(Т2).

В нормальном режиме:

Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:

Sсум=Sm1+[P1+P2+P3+Pсн+P4\2+P5\2]/ cosц =4867.86 кВ•А.

По суммарной мощности Sсум=4867.86 кВ·А и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий:

Uвн ?Uуст.в	Uуст.в=110 кВ
Uнн ?Uуст.н	Uуст.н=6 кВ
Sн.тр ?Sрасч.тр	Sрасч.тр=4867.86 кВА

Параметры
ТМН-6300/110	установки
Uвн= 115 кВ	Uуст.в=110 кВ
Uнн= 6,6 кВ	Uуст.н=6 кВ
Sн= 6300 кВ·А	Sуст=4867.86 кВ·А

Выбираем трансформатор типа ТМН-6300/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки

Sраб.мах=1.5·Sн.тр,

где Sн.тр - номинальная мощность , передаваемая по сети через трансформатор

Sраб.мах=1.5·6300=9450 кВ•А.

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I=Sтр/(·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(вн)=9450/(·110)=49,6 А.

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(нн)=9450/(·6)=908,65 А.

Выбор высоковольтного силового выключателя на выкатной тележке Q3(Q4; QB)

Для выбора высоковольтного выключателя Q3(Q4) необходимо найти полную мощность протекающую через него при отключении или выводе в ремонт трансформатора Т2:

P?=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P_сн= 800+190+800+365+400+200+800+150+230=3935 кВт

S?=P?/cosц + Sm1+ Sm2 = 3935/0,82 +1937.98 +1937.98 = 8674.74 кВ·А.

Ток рабочий утяжелённого режима:

Iраб.мах=S?/(·Uн)= 8674.74 /(·6)=834,1 А,

Где P? , S?- суммарная активная и полная мощности потребителей, питающихся от электроустановки (подстанции).

Выбираем тип выключателя ВПМ-10-20/1000 УЗ.

Параметры
ВВЭ-10-20/1250 Т3	Установки
Uн=10 кВ	Uуст=6 кВ
Iн=1000 А	Iуст=834,1 А

Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS3 и QS1.

По мощности трансформатора с учётом возможной перегрузки найдём ток рабочего утяжелённого режима.

Iраб.мах=1.5*Sн.тр/(·Uн)=1.5·6300/(·110)=49,6 А.

Из справочника выбираем выключатель и разъединитель ВВУ-110Б-40/2000У1, принимая во внимание, что QS1 типа ЗРУ РНД3-32-СК-110/1000У1

Параметры
ВВУ-110Б-40/2000У1	РНД3-32-СК-110/1000У1	установки
Uн=110 кВ	Uн=110 кВ	Uуст=110 кВ
Iн=2000 А	Iн=630 А	Iраб.мах=49,6 А

Размещено на Allbest.ru