Анализ заземляющего устройства трансформаторной подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Рис. 1. Упрощённая схема электроснабжения горного предприятия.

Таблица 1. Исходные данные.

U1, кВ	110
U2, кВ	10
Sк, МВА	850
Длина ЛЭП (Л1), км	35
Рр, МВТ	30,4
Qр, МВТ	29,0
Тип линии ТП (Л2)	ВЛ
Длина линии Л2, км	8,0
Ртп, кВТ	650
Qтп, кВТ	710
Выходное напряжение ТП, кВ	0,4
Категория надежности ТП	III



Задание 1

Расчет мощности ГПП

Поскольку горное предприятие является потребителем I категории, следовательно, должно иметь питание не менее чем от двух источников, работающих независимо. Поэтому необходима установка двух трансформаторов на ГПП.

1. Расчётная нагрузка предприятия

,

2. Выбор трансформатора

Мощность одного трансформатора определятся:

,

В соответствии с полученным значением выберем ближайший по мощности трансформатор ТРДН-32000/110-У1

Таблица 2. Технические данные ТРДН-32000/110

Номинальная мощность трансформатора, кВА	32000
Номинальные напряжения обмоток, кВ: ВН НН	115 10,5
ДUк, % :	10.5
Потери, кВт: Холостого хода ДРхх Короткого замыкания ДРкз	25 160
Ток холостого хода, Iхх, %	0,28

3. Коэффициент загрузки выбранного трансформатора



,

Коэффициент загрузки трансформатора для горного предприятия (является потребителем Iкатегории) должен быть в пределах 0.6-0.7. Следовательно, трансформатор выбран верно.

4. Потери мощности в трансформаторе

,

,

,

,

,

,

5. Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме работыс учетом потерь

,

6. Коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме работы

,

7. Потери в аварийном режиме работы



,

,

,

,

,

8. Нагрузка трансформатора на стороне ВН

,

Расчет мощности трансформаторной подстанции

Трансформаторная подстанция имеет III категорию, значит, содержит только один трансформатор.

1. Расчетная мощность трансформатора

,

2. Выбор трансформатора

Выбираем по расчётной мощности следующий трансформаторТМ-1250/10/0,4.

Таблица 3. Технические данные ТМ-1250/10/0,4.

Номинальная мощность трансформатора, кВА	1250
Номинальное напряжение, кВ: ВН НН	10 0,4
ДUк, % :	6,0
Потери, кВт: Холостого хода ДРхх Короткого замыкания ДРкз	1,6 13,5
Ток холостого хода, Iхх, %	1,5

3. Расчетный коэффициент загрузки трансформатора

.

4. Потери мощности в трансформаторе:

,

,

,

,

,

5. Коэффициент загрузки трансформатора

,

6. Нагрузка стороны ВН трансформаторной подстанции

,

Разъединители предназначены для создания видимого разрыва между отключенным оборудованиеми токоведущих частей, находящихся под напряжением.

Трансформаторы токапредназначены для понижения величины тока в сети до величины, необходимой для измерения.

Выключателипредназначены дляоперативной коммутация электрических цепей и оборудования в ручном, дистанционном или автоматическом режиме.

Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного короткого замыкания на землю в сетях электроснабжения

Рис. 2. Линейная схема соединения ГПП с энергосистемой.

Ограничителей перенапряжения защищают электрооборудованиеподстанций и электрических сетей от коммутационных и атмосферных перенапряжений.

Силовых трансформаторов - понижают величину напряжения питающей сети до величины необходимой потребителю.



Задание 2

1. Выбор марки проводов линии передач ГПП и расчёт потери напряжения

Найдём расчётный ток нагрузки ГПП

,

Выберем провода марки АС-25 с допустимо длительным током, равным 142 А.

С учётом температурного коэффициента значение тока будет следующее (при температуре 20 градусов и нормированной температуре жил в 90 градусов температурный коэффициент будет равен 1,04):

,

Рассчитаем сечение провода по экономической плотности тока:

,

Зададимся величиной продолжительности максимума нагрузки, равной 5000 ч/год. Коэффициент экономической плотности тока тогда будет равен трансформаторный провод напряжение замыкание

Найдём сечение по экономической плотности тока:

,

В соответствии с этим выберем стандартное сечение провода марки АС-120 с допустимо длительным током 390 А. Параметры этого провода следующие:

· S = 120 мм2;

· Iдоп = 390 А;

· r0 = 0.27 Ом/км;

· x0 = 0.414 Ом/км

Выполним расчёт по потерям напряжения в линии

Найдём допустимые потери напряжения по формуле:

,

,

,

Полученное значение потери напряжения удовлетворяет условию допустимых потерь. Следовательно, данный провод проходит для линии.

2. Выбор марки проводов линии передач ТП и расчёт потери напряжения

Найдём расчётный ток нагрузки ТП

,

выберем провода марки АС-10 с допустимо длительным током, равным 84 А. С учётом температурного коэффициента значение тока будет следующее (при температуре 20 градусов и нормированной температуре жил в 90 градусов температурный коэффициент будет равен 1,04):

,

Рассчитаем сечение провода по экономической плотности тока:

,

Зададимся величиной продолжительности максимума нагрузки, равной 5000 ч/год. Коэффициент экономической плотности тока тогда будет равен

Найдём сечение по экономической плотности тока:

,

В соответствии с этим выберем стандартное сечение провода марки АС-70 с допустимо длительным током 265 А. Параметры этого провода следующие:

· S = 70 мм2;

· Iдоп = 265 А;

· r0 = 0.46Ом/км;

· x0 = 0.275Ом/км

Выполним расчёт по потерям напряжения в линии в аварийном режиме

,

,

Потери в трансформаторе в ГПП вычисляются по следующим формулам:

;,

;

;

;

;

;

,

Полные потери будут вычисляться как сумма потерь в проводе и в трансформаторе ГПП:

,

Найдём допустимые потери напряжения по формуле:

,

Полученное значение потери напряжения удовлетворяетдопустимому. Следовательно, данный провод проходит для линии.

Рис. 3. Расчётная схема.



Задание 3

Составим для расчётной схемы на рис. 3 схему замещения, представленную на рис. 4.

Рис. 4. Схема замещения.

1. Зададимся величиной базисного напряжения

,

2. Приведем все сопротивления схемы замещения к базисному напряжению

,

,

,

,



,

,

,

,

3. Найдем результирующие сопротивления для каждой точки

К1:

,

,

К2:

,

,

К3:

,

,

,

4. Значения токов короткого замыкания в заданных точках

К1:

,

,

К2:

,

К3:

,

,

Полученные результаты расчета токов короткого замыкания сведём в таблицу

Таблица 4. Результаты расчёта токов короткого замыкания

	хрез, Ом	rрез, Ом	zрез, Ом	, кА
К1	0,262	-	0,262	2,209
К2	0,624	-	0,624	9,715
К3	8,253	5,01	9,655	16,485

5. Выполним проверку выбранных проводников ТП на термическую устойчивость

Для Л3

,

45.73<70 - провод выбран верно.

Для Л1

,

сек

,

27.57<120 - провод выбран верно.

Задание 4

Исходные данные для расчёта задачи следующие:

Таблица 5. Исходные данные для задачи №4

Размеры площади ТП, м	10Ч8
Ток ОЗЗ в сети 6 кВ, А	35
Наименование грунта	Торф
Сезонный коэффициент	1,4
Вид заземлителя	Полоса стальная 40х4 мм
Способ заглубления	Горизонтальный
Глубина заложения, м	0,5



1. Вычислим сопротивление заземлителей

Сопротивление заземляющего устройства

Ом > 4 Ом.

ПринимаемRз = 4 Ом.

2. Найдём расчетное сопротивление грунта

,

3. Сопротивление растеканию одиночного заземлителя, зададимся его геометрическими параметрами: длиной стрежня и диаметром:

· l = 3 м;

· h =0,5 м;

· t=h+0.5l=0.5+0.5*3=2 м.

,

Примем число электродов n=4шт, расстояние между электродами a=3 м. Тогда коэффициент использования будет зв= 0,69.

4. Сопротивление горизонтального полосового заземлителя:

· b=40 мм;

· t=h+0.5b=0.5+0.5*0.04=0.52 м.

,

При количестве n=4 шт коэффициент использования будет зв= 0,45.

5. Определение числа электродов

Предварительное число вертикальных стержней:

,

где- коэффициент экранирования зэкр=0.65

6. Сопротивление вертикальных стрежневых заземлителей с учётом полосовых

,

7. Окончательно число стрежней

,

8. Общее сопротивление заземляющего контура

,

Рис. 5Схема заземляющего устройства ТП.

Размещено на Allbest.ru