(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование электрической части подстанций
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств) ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего проф образования
«Амурский муниципальный институт»
Кафедра энергетики
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине «Электропитающие системы и сети»
На тему:
«Проектирование электронной части подстанций«
Благовещенск 2006
Задание
Избрать и доказать принципную электронную схему ГПП в части РУ-110 (35) и 10 (6) кВ. Высчитать, используя способ коэффициента спроса, надобную мощность силовых трансформаторов на ГПП. Перегрузки компании относятся к пользователям I, II и III категорий, при этом перегрузки III группы составляют 30% общей перегрузки. Установленная мощность нагрузок приведена ниже. Пользователи электроэнергии I, II и III категорий сосредоточены умеренно в цехах промышленного компании и питаются от 15 трансформаторных подстанций, находящихся на расстоянии не наиболее 800 м от главной понизительной подстанции. Питание ГПП осуществляется от РУ-110 кВ ТЭЦ самостоятельными линиями. Связь ТЭЦ с системой и ГРЭС покачана на схеме.
Вычислить токи недлинного замыкания, избрать и проверить на действие токов недлинного замыкания основное оборудование ГПП (короткозамыкатели, разъединители, выключатели, трансформаторы тока и напряжения, проходные и опорные изоляторы, сборные шины и т.д.).
Число часов использования максимума нагрузок — 4200 час. Мощность питающей системы неограниченно большая.
Предугадать компенсацию реактивной мощности и избрать места установки компенсирующих устройств и их мощность.
Графический материал должен содержать два листа чертежей формата А1:
1. Принципная однолинейная схема коммутации подстанции;
2. План и разрезы по закрытой части подстанции.
Начальные данные:
ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)-110 кВ, (км) — 20; ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)-110 кВ, (км) — 15; ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)-110 кВ, (км) — 21; ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)-110 кВ, (км) — 12.
Генераторы Г1, Г2 (МВА) — 300; генераторы Г3, Г4 (МВА) — 63.
ген-ров Г3, Г4-0,87; ген-ров Г1, Г2-0,82.
Трансформаторы Т1, Т2 (МВА) — 320; трансформаторы Т3, Т4 (МВА) — 80.
Перегрузки (кВт):
Цехи жаркой обработки металлов -8000; то же при прохладной обработки металлов-6000; вентиляторы, производственные насосы-11000; производственные механизмы с повторно-кратковременным режимом-2000; краны цеховые-2700; приёмники непрерывного транспорта обработки земли в литейных цехах-2800; печи сопротивления, нагревательные приборы-1900; печи плавильные-4300; сварочные машинки-900; освещение-370.
Реферат
Работа 47 с., 5 рисунков, 17 таблиц, 5 источников. Распределительное устройство, трансформатор, шина, выключатель, разъединитель, ток, мощность, измерительный устройство.
Выбор мощности и типов трансформаторов и электронной схемы ГПП. Рассчитаны токи при КЗ и при обычных режимах работы, по которым избрали электронные аппараты, находящихся на подстанции. Произведена проверка всякого аппарата при разных критериях режима работы.
Содержание
Введение
1. Определение расчётных мощностей нагрузок
2. Выбор оптимального напряжения. электронных аппаратов
6.1 Общие сведения
6.2 Выбор выключателей
6.3 Выбор ограничителей перенапряжения и высокочастотных заградителей
6.4 Выбор разъединителей
6.5 Выбор трансформаторов тока
6.6 Выбор трансформаторов напряжения
6.7 Выбор предохранителей для защиты ТСН и ТН
6.8 Необходимость установки дугогасящего реактора
6.9 Выбор кабелей
7. Выбор шинных конструкций
7.1 Выбор гибких шин на стороне 110 кВ
7.2 Выбор твердых шин на стороне 10 кВ
7.3 Выбор изоляторов
Заключение
Библиографический перечень
Введение
Проектирование электронной части станции представляет собой непростой процесс выработки и принятия решений по схеме электронных соединений, составу электрооборудования и его размещению.
Курсовой проект по курсу «Электропитающие системы и сети» является одним из самых принципиальных для студентов всех электроэнергетических специальностей.
В курсовом проекте рассматриваются последующие части:
выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов;
выбор принципной схемы электростанции;
расчёты токов КЗ;
выбор коммутационной аппаратуры: выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения и их вторичной перегрузки;
расчёт токоведущих частей подстанции;
выбор изоляторов;
сборка ОРУ подстанции.
1. Определение расчётных мощностей нагрузок
Определение расчётных мощностей нагрузок следует создавать по хоть какому из имеющихся способов их расчета. Т.к. этот раздел в реальном курсе является вспомогательным и предназначен лишь для выбора мощности понизительных трансформаторов, расчетную мощность можно найти способом коэффициента спроса, как наиболее обычным.
По данной установленной мощности и по коэффициентам спроса и мощности (определённым по справочным данным /1/) для всех соответствующих групп потребителей определяются расчётные активные и реактивные мощности нагрузок:
(1)
(2)
Потом определяются результирующие активная , реактивная и полная расчётная мощности нагрузок:
(3)
(4)
(5)
Сведём результаты расчёта в таблицу.
Таблица 1
Перегрузка
Установленная мощность
Коэф. спроса
1
2
3
4
цехи жаркой обработки металлов
8000
0,6
1,33
то же при прохладной обработки металлов
6000
0,6
1,75
вентиляторы, производственные насосы
11000
0,75
0,62
производственные механизмы с повторно-кратковременным режимом
2500
0,5
1,33
краны цеховые
2600
0,5
1,73
приёмники непрерывного транспорта обработки земли в литейных цехах
2600
0,6
1,02
печи сопротивления, нагревательные приборы
2700
0,85
0
печи плавильные
4100
0,8
0,48
сварочные машинки
1000
0,5
1,33
освещение
340
0,7
0,48
2. Выбор оптимального напряжения. одной цепи полосы, МВт.
Получаем:
кВ
Принимаем номинальное напряжение питающей полосы 110 кВ.
Определим мощность компенсирующих устройств.
Экономически целесообразный коэффициент:
— для 110 кВ.
Мощность компенсирующих устройств определяется по формуле:
(7)
где — мощность компенсирующих устройств на две секции шин, Мвар;
— наибольшая реактивная мощность, Мвар;
— наибольшая активная мощность, МВт.
С учетом баланса реактивной мощности определяем требуемую реактивную мощность для каждой секции шин. Если приобретенное случае инсталлируются синхронные компенсаторы.
Определяем нескомпенсированную реактивную мощность, т.е. ту мощность, которая будет поступать через трансформатор от энергосистемы.
. (8)
где — фактическая мощность компенсирующих устройств, Мвар
Рассчитаем требуемую мощность компенсирующих устройств на одну секцию шин для подстанции по формулам:
Мвар
Мощность, требуемая на ПС, наименее 10 Мвар. означает к установке принимаем комплектные конденсаторные установки (ККУ) типа УКЛ(П) напряжением 10 кВ.
Батареи конденсаторов комплектуются из отдельных конденсаторов, соединенных поочередно и параллельно. Конденсаторы выпускаются в однофазном и трехфазном исполнениях на номинальное напряжение 0,22 — 10,5 кВ. Повышение рабочего напряжения БК достигается повышением числа поочередно включенных конденсаторов. Для роста мощности БК используют параллельное их соединение.
Избираем комплектные конденсаторные установки марки:
УКЛ56-10,5-2700УЗ- 3 шт.
Мвар
Мвар
В согласовании с существующими нормативами мощность трансформаторов на понижающих ПС рекомендуется выбирать из условия допустимой перегрузки в послеаварийных режимах до 70-80%, на время максимума общей дневной длительностью не наиболее 6 часов в течение не наиболее 5 суток.
количество силовых трансформаторов, планируемых к установке на проектируемой ПС, сначала определяется категорийностью потребителей по надёжности электроснабжения. При наличии потребителей первой группы их количество обязано быть в согласовании с советами ПУЭ не наименее 2-ух, соответственно мы устанавливаем два трансформатора на ГПП.
Мощность силовых трансформаторов определяется по выражению:
(9)
где — расчётная перегрузка, МВт;
-нескомпенсированная мощность, текущая от источника мощности через трансформатор, Мвар;
-число трансформаторов;
-оптимальный коэффициент загрузки трансформатора.
Для потребителей первой и 2-ой группы как преобладающих:
Номинальная мощность трансформатора выбирается из обычного ряда выпускаемых трансформаторов, при всем этом номинальная мощность обязана быть больше расчётной.
Опосля выбора трансформатора осуществляется проверка корректности выбора по коэффициенту загрузки в обычном и послеаварийном режимах.
(10)
(11)
Если коэффициент загрузки трансформатора опосля проверки оказался на много ниже рационального, то целенаправлено избрать трансформатор наименьшей мощности, а в послеаварийном режиме отключить третью категорию.
Приведём пример расчёта:
Расчётная мощность силового трансформатора:
МВА
Наиблежайшая номинальная мощность по каталожным данным 25 МВА. Проверяем трансформаторы по загруженности, определяя коэффициент загрузки в обычном режиме. Он должен быть в границах: 0,5-0,75.
Избираем трансформатор ТРДН-25000/110: МВА
Также нужна проверка избранных трансформаторов в критериях послеаварийной работы. Она характеризуется выводом из строя 1-го из трансформаторов, т.е. принимаем, что =1. Коэффициент загрузки в этом случае должен находиться в границах от 1 до 1,4, исходя из способности работы трансформатора со 140% загрузки.
Трансформаторы загружены нормально.
3. Выбор сечений воздушных линий способом экономических токовых интервалов
Наибольший ток в воздушных линиях рассчитывается по формуле:
, (12)
где -максимальный ток, кА;
, — потоки активной наибольшей и нескомпенсированной реактивной мощности передаваемой по полосы в зимний период, МВт, Мвар.
— количество цепей;
— номинальное напряжение, кВ
Расчетный ток на участках полосы, зависимо от которых, по экономическим токовым интервалам /2/ выберем сечение проводов ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока):
, (13)
где -расчётный ток, А;
— наибольший ток, А;
— коэффициент, учитывающий изменение перегрузки по годам эксплуатации; для сетей 110-220 кВ в курсовом проекте этот коэффициент принимается равным 1,05. Введение этого коэффициента учитывает фактор разновременности издержек в технико-экономических расчетах.
— коэффициент, учитывающий число часов использования наибольшей перегрузки линий и ее
Примем равным 0,92. По формуле находим токи и по таблицам /2/ избираем экономически целесообразные сечения проводов зависимо от типа опор, климатической зоны, номинального напряжения полосы и количества цепей.
Расчетный ток для выбора питающих полосы от ТЭЦ:
А
А
Принимаем провод АС — 120.
Приобретенные сечения нужно проверить по продолжительно допустимому току. Для этого рассчитывается послеаварийный режим.
Продолжительно допустимый ток определяется зависимо от избранного сечения по справочнику /3/ Данный ток указан при температуре 200 С и одном проводнике. для разных критерий прокладки. Потому допустимый ток:
(14)
где — допустимый ток, А;
-длительно допустимый ток, А;
-коэффициент, учитывающий изменение тока зависимо от температуры;
Выбранное сечение удовлетворяет условию послеаварийного режима, если ток меньше либо равен А.
А.
Условие производится, усиления полосы не требуется
4. Выбор принципной схемы подстанции
Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электронной части подстанций, потому что он описывает состав частей и связей меж ними.
Основная схема электронных соединений подстанций зависит от последующих причин: типа подстанции, числа и мощности установленных силовых трансформаторов, категорийности потребителей электронной энергии по надежности электроснабжения, уровней напряжения, количества питающих линий и отходящих присоединений, величин токов недлинного замыкания, экономичности, гибкости и удобства в эксплуатации, сохранности обслуживания
Если к подстанции подступают две полосы напряжением до 110 кВ включительно, применяется схема «мостик», для промышленных подстанций — с выключателями в цепях трансформаторов. На напряжение 220 кВ и выше, с мощностью подключаемых трансформаторов 63 МВА и выше применяется схема «четырёхугольник»; до 40 МВА — «мостик».
На высочайшей стороне подстанции установлено два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий.
На стороне низкого напряжения установлена одна секционированная система шин.
5. Определение токов недлинного замыкания
Набросок 1 — Принципная схема
Набросок 2 — Схема замещения
В качестве базовых величин принимаем мощность и напряжение. Тогда значения оставшихся зависимых величин просто можно отыскать. За базовую мощность принимаем мощность равную 100 МВА, т.е. Sб = 100 МВА. За базовое напряжение возьмём напряжение ступени, где вышло куцее замыканиекВ.
Базовый ток первой ступени:
кА
Имеющуюся схему замещения нужно привести к расчетной схеме, которая будет представлена
Определяем характеристики схемы замещения.
ТЭЦ:
о.е.
Сопротивление генераторов:
о.е.
Сопротивление тр-ров Т3 иТ4:
о.е.
ГРЭС:
Для генераторов мощностью наиболее 100 МВА ЭДС генератора и сопротивление упрощённо принимаем:
о.е.; .
Сопротивление генераторов:
о.е.
Сопротивление тр-ров Т1 иТ2:
о.е.
Система:
Сопротивление системы приравнивается нулю, т. к. мощность системы неограниченна.
ЭДС системы:
Полосы:
Сопротивления линий:
о.е.
о.е.
о.е.
о.е.
ГПП:
Сопротивление тр-ров Т5 иТ6:
о.е.
Приведем схему к виду приведённом на рисунке 3 при помощи поочередно параллельных преобразований:
Набросок 3 — Схема замещения
о.е.
о.е.
о.е.
В наивысшем режиме полосы будут работать в параллель. Дальше преобразуем схему при помощи коэффициентов потокараспределения. Имеем:
Суммарное сопротивление:
о.е.
Результирующие сопротивление:
о.е.
где — эквивалентное сопротивление линий.
Коэффициенты потокораспределения:
;;.
Результирующие сопротивления:
;;.
Получили схему:
Набросок 4 — Схема замещения
Определим повторяющуюся составляющую тока трёхфазного недлинного замыкания в исходный момент времени от всякого источника:
ГРЭС:
кА
ТЭЦ:
кА
Система:
кА
Суммарный ток: кА
Апериодическая составляющая тока трёхфазного недлинного замыкания в исходный момент времени:
кА
Апериодическая составляющая тока трёхфазного недлинного замыкания в данный момент времени:
кА
где — время отключения КЗ;
— неизменная времени затухания апериодической составляющей (определённая по справочным данным[1]).
Ударный ток недлинного замыкания:
кА
Определим ток трёхфазного КЗ в точке К2 (за трансформатором). Для этого нужно отыскать результирующие сопротивления от всякого источника при помощи коэффициентов потокараспределения, как было показано выше.
Получили схему:
Набросок 5 — Схема замещения
Определим повторяющуюся составляющую тока трёхфазного недлинного замыкания в исходный момент времени от всякого источника:
ГРЭС:
кА
ТЭЦ:
кА
Система:
кА
Суммарный ток: кА
Апериодическая составляющая тока трёхфазного недлинного замыкания в исходный момент времени:
кА
Апериодическая составляющая тока трёхфазного недлинного замыкания в данный момент времени:
кА
Ударный ток недлинного замыкания:
кА
6. Выбор электронных аппаратов
6.1 Общие сведения
В процессе курсового проектирования электронной части станций делается выбор последующих токоведущих частей и аппаратов:
— высоковольтных выключателей, разъединителей и иной коммутационной аппаратуры (выключателей перегрузки, короткозамыкателей, отделителей и т.п.) для всех главных цепей;
— измерительных трансформаторов тока и напряжения;
— сборных шин на всех напряжениях;
— токоведущих частей (шин), связывающих основное оборудование с распределительными устройствами и главными аппаратами;
— контрольных кабелей;
— устройств для защиты от перенапряжений.
Избранные токоведущие части и электронные аппараты должны обеспечивать надёжную работу электроустановок не только лишь в обычном режиме, да и в аварийном. При выбирании следует учесть определенные условия, а конкретно: географическое размещение электростанции, т.е. климатические условия, род установки (внешний либо внутренний). В РУ 35 кВ и выше целенаправлено устанавливать однотипное оборудование, хотя отдельные аппараты могут различаться своими параметрами.
6.2 Выбор выключателей
Выключатели высочайшего напряжения при одних и тех же параметрах могут быть выбраны масленые, элегазовые, вакуумные, электромагнитные и т.д.
На стороне 110 кВ выберем элегазовые выключатели, а на стороне 10 кВ вакуумные.
Выбор выключателей создают по последующим характеристикам:
— по напряжению установки:
Uуст Uном; (12)
— по долговременному току:
Iнорм Iном
Iмах Iном; (13)
— по отключающей возможности:
Iпо Iоткл ном; (14)
На стороне 110 кВ избираем элегазовые выключатели типа ВГТЗ-110II-40/1000 У1.
Проведем проверку данного выключателя:
1.по тепловой стойкости выключателя:
кА2с,
где — собственное время отключения выключателя, принимаем =0.055с;
,
где — ток тепловой стойкости (справочная величина);
— время протекания КЗ (справочная величина).
2. Для проверки способности отключения выключателем апериодической составляющей тока КЗ нужно найти номинальное допускаемое времени t:
кА
где н — номинальное
— номинальный ток отключения.
3. Проверим по отключающей возможности:
а) на отключение повторяющейся составляющей расчётного тока КЗ:
б) на отключение полного расчётного тока КЗ
кА
4. По динамической стойкости:
Ударный ток берётся на основании расчетов недлинного замыкания для точки К1. Условия выбора сводятся к тому, что значения характеристик выключателя должны быть больше значений, приобретенных при расчете.
Сравнение приведено в таблице 2.
Таблица 1 — Выбор и проверка выключателя на 110 кВ
Расчетные данные
Справочные данные
Условия выбора и проверки
Добавочно
Выбор
Uуст=110 кВ
Uном=110 кВ
Uуст<Uном
110=110 кВ
Imax.р=195,76 А
Iном=1000 А
Imax.р<Iном
195,76<1000 А
Проверка
Iп.t=11,22 кА
Iном.откл=40 кА
Iп.t< Iном.откл
11,22<40 кА
ik.t=19,76 кА
iном.откл=79,2 кА
ik.t< iном.откл
19,76<79,2 кА
iуд=28,57 кА
iпр.скв=102 кА
iуд<iпр.скв
28,57<102 кА
Bk=13,22 кА*с2
ВT=4800 кА*с2
Bk<BT
13,2<4800 кА*с2
По данным сопоставления избранная марка выключателя подступает.
6.2.1 Выбор комплектных распределительных устройств
Комплектное распределительное устройство (КРУ) — это распределительное устройство, состоящее из закрытых шифанеров со встроенными в их аппаратами, измерительными и защитными устройствами и вспомогательными устройствами.
В нашем курсовом проекте правильно принять КРУ серии K-63.
Общие сведения:
Комплектные распределительные устройства напряжением 6-10 кВ серии К-63 предусмотрены для приема и распределения электронной энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) напряжением 6 и 10 кВ. КРУ серии К-63 используются в качестве распределительных устройств 6-10 кВ, в том числе распределительных устройств трансформаторных подстанций, включая комплектные трансформаторные подстанции (блочные) 220/110/35/6-10 кВ, 110/6-10 кВ, 110/35/6-10 кВ, для электронных станций и систем электрификации жд транспорта. КРУ серии К-63 могут поставляться для расширения уже работающих распредустройств остальных производителей, соединяться они могут через переходные шкафы, входящие в состав КРУ. КРУ серии К-63 соответствуют требованиям ГОСТ 14693-90 и эталону МЭК-238.
Состав КРУ определяется определенным заказом. В общем случае КРУ поставляется отдельными ячейками с элементами стыковки ячеек в распредустройство. По просьбе заказчика, КРУ поставляются транспортными блоками, любой из которых состоит из 3-х ячеек со смонтированными соединениями основных и вспомогательных цепей. В состав КРУ могут заходить:
— шинные мосты меж 2-мя рядами ячеек
— шинные вводы
— кабельные блоки для ввода силовых кабелей
— кабельные лотки для подводки к ряду КРУ контрольных кабелей
блоки панелей для размещения общеподстанционной аппаратуры и ввода контрольных кабелей.
— переходные шкафы для стыковки с КРУ остальных серий По желанию заказчика, шкафы КРУ, вместе с устройствами релейной защиты и автоматики на электромеханических реле, могут комплектоваться микропроцессорными устройствами:
— На низкой стороне избрал КРУ внутренней установки 10 кВ марки К-63 со встроенными выключателями марки ВВ (то есть внутренние войска)/Тel-10.
Таблица 3 — Главные характеристики шкафа КРУ серии K-63
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Наименование параметра.
1. Номинальное напряжение (линейное), кВ:при частоте 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)
6,0; 10
2. Наибольшее раб. напряжение (линейное), кВ
7.2; 12
3. Номинальный ток основных цепей ячеек КРУ, А:для выполнений УЗ
630; 1000; 1600
4. Номинальный ток сборных шин, А
1000; 1600; 2000; 3150
5. Номинальный ток отключения выключателя, встроенного в КРУ, кА:
12,5; 16; 20; 25; 31,5
6. ток тепловой стойкости при времени протекания 3 с, кА
20; 31.5
7. Номинальный ток электродинамической стойкости основных цепей шифанеров КРУ, кА
51,81
8 Вид линейных высоковольтных подсоединении
Кабельные, шинные
9 Условия обслуживания
С обоесторонним обслуживанием
10 наличие дверей в отсеке выдвижного элемента ячейки
Ячейки без дверей
11 Вид главных ячеек КРУ зависимо от встраиваемого электрооборудования
-выключателями высочайшего напряжения
— с разъединяющими контактами
— с трансформаторами напряжения
— с силовыми трансформаторами
— комбинированные
— с разрядниками либо ОПН
— со статическими конденсаторами
12 Вид управления
Местное, дистанционное
Габаритные размеры высоковольтных ячеек без шинопровода, высота / глубина / ширина, мм, не наиболее
2268/1250 (1450)/750
На стороне 10 кВ избираем КРУ К-63 с вакуумными выключателями типа ВВ (то есть внутренние войска)/Тel-10-12,5-20/2500УХЛ2 — для вводной ячейки. На остальных ячейках устанавливаем выключатели таковой же марки, но с остальным номинальным током.
Проведем проверку по тепловой стойкости выключателя:
кА2с;
где — собственное время отключения выключателя, принимаем =0,045с;
кА2с
кА
где — номинальное
— номинальный ток отключения.
кА
Сравнение приведено в таблице 4.
Таблица 4 — Сравнение каталожных и расчетных данных
Расчетные данные
Справочные данные
Условия выбора и проверки
Добавочно
Выбор
Uуст=12,5 кВ
Uном=10 кВ
Uуст>Uном
12,5>10 кВ
Imax.р=2153 А
Iном=2500 А
Imax.р<Iном
2153<2500 А
Проверка
Iп.t=22,53 кА
Iном.откл=40 кА
Iп.t< Iном.откл
22,53<40 кА
ik.t=38,6 кА
iном.откл=39,59 кА
ik.t< iном.откл
38,6<39,59 кА
iуд=47,8 кА
iпр.скв=51,18 кА
iуд<iпр.скв
47,8<51,18 кА
Bk=45,68 кА*с2
ВT=1600 кА*с2
Bk<BT
45,6<1600 кА*с2
По данным сопоставления избранная марка выключателя подступает.
В секционной ячейке устанавливаем выключатель марки ВВ (то есть внутренние войска)/Тel-10-20-20/2500УХЛ2, т. к. больший рабочий ток вдвое меньше чем для вводной ячейки:
А
На отходящих присоединениях устанавливаем выключатель марки ВВ (то есть внутренние войска)/Тel-10-12,5-20/2000УХЛ2.
6.3 Выбор ограничителей перенапряжений и высокочастотных заградителей
Нелинейные ограничители перенапряжения предусмотрены для защиты изоляции электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений. В отличие от обычных вентильных разрядников с искровыми промежутками и карборундовыми резисторами ограничители перенапряжения не содержат искровых промежутков и состоят лишь из колонки металлооксидных нелинейных резисторов (варисторов) на базе окиси цинка, заключенных в полимерную либо фарфоровую покрышку.
Благодаря собственной высочайшей нелинейности ограничители перенапряжения обеспечивают наиболее глубочайшее ограничение перенапряжений по сопоставлению с вентильными разрядниками и выдерживают без ограничения времени рабочее напряжение сети. Отсутствие искрового промежутка обеспечивает неизменное подключение ОПН к защищаемому оборудованию.
На сторонах трансформатора различного класса напряжений, производим установку разрядников марки ОПН и PEXLIM. На стороне 110 кВ PEXLIM R, 10 кВ ОПН-PTTel-1011.5. На высочайшей стороне в нейтрале трансформатора устанавливаем заземлитель типа ЗОН-110-У1. Его технические свойства: =16 кA, ток тепловой стойкости, кА /и допустимое время его деяния, с 6,3/3.
Высокочастотные заградители устанавливаем на стороне 110 кВ типа ВЗ-630-0.5У1 () с конденсаторами связи СМП-110/v3 — 6.4, с фильтром присоединения серии ФПМ.
6.4 Выбор разъединителей
Разъединитель представляет собой коммутационный аппарат для напряжения выше 1кВ, основное предназначение которого — создавать видимый разрыв и изолировать части системы, электроустановки, отдельные аппараты от смежных частей, находящихся под напряжением, для неопасного ремонта.
Разъединители выбирают по конструктивному выполнению, роду установки и номинальным чертам: напряжению, долговременному току, стойкости при токах КЗ, т.е. выбор разъединителей делается так же, как выключателей, но без проверок на отключающую способность, т. к. они не предусмотрены для отключения цепей, находящихся под перегрузкой.
Избираем на стороне 110 кВ разъединитель РНДЗ.1-110630 У1.
Проверка на тепловую стойкость к токам КЗ:
Проверка на динамическую стойкость к токам КЗ:
Ударный ток подсчитан в разделе токов КЗ.
кА
Таблица 5 — Сравнение каталожных и расчетных данных
Справочные данные
Расчётные данные
Условия выбора
Uуст = 110 кВ
Iном =630 А
=80 кA
Вк.ном =3969 кА2с
U ном = 110 кВ
Iрmax = 195,7 А
Iуд = 28,57 кА
Вк. =13,22 кА2с
Uуст ? U ном
Iном ? Iрmax
? iуд
Вк.ном ? Вк
6.5 Выбор трансформаторов тока
Трансформаторы тока выбираются:
— по напряжению установки:
Uуст Uном, (15)
— по току:
Iнорм I1ном Iмах I1ном (16)
Номинальный ток должен быть как можно поближе к рабочему току установки, потому что недогрузка первичной обмотки приводит к повышению погрешностей;
— по конструкции и классу точности;
— по электродинамической стойкости;
iуд = Кэд I1ном, (17)
где Кэд — кратность электродинамической стойкости, величина справочная;
I1ном — номинальный первичный ток трансформатора тока;
— по тепловой стойкости:
Вк (Кт I1ном)2 tт, (18)
где Кт — кратность тепловой стойкости, величина справочная,
tт — время тепловой стойкости, величина справочная;
— по вторичной перегрузке:
Z2 Z2НОМ,
где Z2 — вторичная перегрузка трансформатора тока,
Z2НОМ — номинальная, допустимая перегрузка трансформатора тока в вы-
бранном классе точности.
Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, потому Z2 r2. Вторичная перегрузка R2 состоит из сопротивления устройств rприб, соединительных проводов rпр и переходного сопротивления контактов rК:
r2 = rприб + rпр + rК (19)
До этого чем преступить к выбору трансформаторов тока, нужно найти число и тип измерительных устройств, включенных во вторичную цепь и иметь данные о длине соединенных проводов. В качестве соединительных проводов используют многожильные контрольные кабели с картонной, резиновой, полихлорвиниловой либо специальной термостойкой оболочке. Согласно ПУЭ, по условию прочности сечение не обязано быть меньше 4 мм2 для дюралевых жил и 2,5 мм2 для медных жил.
Избираем трансформатор тока на стороне 110 кВ:
Таблица 6 — Вторичная перегрузка трансформаторов тока
Устройство
Тип
Перегрузка, В*А, фазы
А
В
С
Амперметр
Э-335
0,5
Выберем марку трансформатора тока ТГФ-110
Тепловую и динамическую стойкость проверяем по характеристикам тока КЗ в точке К1.
кА2с
Мощность вторичной обмотки S2Н=20 ВА
Определяем номинальное сопротивление вторичной обмотки, Ом
Общее сопротивление устройств:
где SПРИБ — мощность, потребляемая устройствами;
I2 — вторичный номинальный ток устройства = 5 А.
Избираем провод сечение q=4 мм2 АКРВГ с дюралевыми жилами и удельным сопротивлением с=0,0283. Длину проводов примем l=60 м
Ом,
где rКОНТ — сопротивление контактов (rКОНТ = 0,05 Ом)
Сравнение каталожных и расчетных данных приведено в таблице 7.
Таблица 7 — Выбор трансформатора тока ТГФ-110 У1
Каталожные данные
Расчетные денные
Условия выбора
UН = 110 кВ
UН = 110 кВ
UН ? UР
IН = 200А
IР = 195,76 А
IН ? Iрmax
Z2Н = 0,8 Ом
ZНр =0,49 Ом
Z2Н ? ZНр
ВКн = 768 кА2с
ВКр = 13,22кА2с
ВКн ? Вкр
IДИН = 45 кА
IУД = 28,57 кА
IДИН? IУД
Избираем трансформатор тока для вводной ячейки на стороне 10 кВ.
Таблица 8 — Вторичная перегрузка трансформаторов тока
Устройство
Тип
Перегрузка, В*А, фазы
А
В
С
Амперметр
Э-335
0,5
Счетчик АЭиРЭ(Альфа)
Альфа
0,12
0,12
0,12
0.12
Ватметр
Д-335
0,5
0,5
Варметр
Д-335
0,5
0,5
Результат
1,24
0,5
1,24
Из табл. 8 видно что более загружены фазы А и С.
Выберем марку трансформатора тока ТЛ 10.
Тепловую и динамическую стойкость проверяем по характеристикам тока КЗ в точке К2.
Мощность вторичной обмотки S2Н=20 ВА
Определяем номинальное сопротивление вторичной обмотки, Ом
Общее сопротивление устройств:
где SПРИБ — мощность, потребляемая устройствами;
I2 — вторичный номинальный ток устройства = 5 А.
Избираем провод сечение q=4 мм2 АКРВГ с дюралевыми жилами и удельным сопротивлением с=0,0283. Длину проводов примем l=5 м
Ом,
где rКОНТ — сопротивление контактов (rКОНТ = 0,01 Ом)
Сравнение каталожных и расчетных данных приведено в табл. 9.
Таблица 9 — Выбор трансформатора тока ТЛ 10
Каталожные данные
Расчетные денные
Условия выбора
UН = 10 кВ
UН = 10 кВ
UН ? UР
IН = 2000А
Iрmax = 1076 А
IН ? Iрmax
Z2Н = 0,8 Ом
ZНр =0,094 Ом
Z2Н ? ZНр
ВКн = 4800 кА2с
ВКр = 45,68 кА2с
ВКн ? Вкр
IДИН = 128 кА
IУД = 47,8 кА
IДИН? IУД
Избираем трансформатор тока для отходящего присоединения на стороне 10 кВ.
Таблица 10 — Вторичная перегрузка трансформаторов тока
Устройство
Тип
Перегрузка, В*А, фазы
А
В
С
Амперметр
Э-335
0,5
Счетчик АЭиРЭ(Альфа)
Альфа
0,12
0,12
0,12
0.12
Результат
0,24
0,5
0,24
Из табл. 10 видно, что более загружена фаза А.
Выберем марку трансформатора тока ТОЛ 10-1.
Тепловую и динамическую стойкость проверяем по характеристикам тока КЗ в точке К2.
Мощность вторичной обмотки S2Н=10 ВА
Определяем номинальное сопротивление вторичной обмотки, Ом
ё
Общее сопротивление устройств:
где SПРИБ — мощность, потребляемая устройствами;
I2 — вторичный номинальный ток устройства = 5 А.
Избираем провод сечение q=4 мм2 АКРВГ с дюралевыми жилами и удельным сопротивлением с=0,0283. Длину проводов примем l=5 м
Ом,
где rКОНТ — сопротивление контактов (rКОНТ = 0,01 Ом)
Сравнение каталожных и расчетных данных приведено в таблице 11.
Таблица 11 — Выбор трансформатора тока ТОЛ 10-1
Каталожные данные
Расчетные денные
Условия выбора
UН = 10 кВ
UН = 10 кВ
UН ? UР
IН = 100А
Iрmax = 87 А
IН ? Iрmax
Z2Н = 0,8 Ом
ZНр =0,065 Ом
Z2Н ? ZНр
ВКн = 468 кА2с
ВКр = 45,68 кА2с
ВКн ? Вкр
IДИН = 52 кА
IУД = 47,8 кА
IДИН? IУД
6.6 Выбор трансформаторов напряжения
Трансформаторы напряжения выбираются:
— по напряжению установки:
Uуст Uном;
— по конструкции и схеме соединения;
— по классу точности;
— по вторичной перегрузке:
S2У Sном,
где Sном — номинальная мощность в избранном классе точности;
S2У — перегрузка всех измерительных устройств и реле, присоединенных к трансформатору напряжения.
Трансформаторы напряжения инсталлируются в распределительных устройствах трансформаторных подстанций для питания обмоток устройств учета и контроля, аппаратов релейной защиты и подстанционной автоматики.
По аналогии с выбором трансформаторов тока для проверки на соответствие классу точности, нужно составить схему включения обмоток напряжения измерительных устройств, составить таблицу нагрузок и найти расчетную нагрузку во вторичной цепи S2У. Приближенно, без учета схемы включения устройств, S2У можно найти по выражению:
(20)
Для упрощения расчетов нагрузку устройств можно не делить по фазам
За Sном принимается для трехфазного трансформатора, мощность всех 3-х фаз, приведенная в паспортных данных при работе в соответственном классе точности; а для схемы с 2-мя НОМ — двойная мощность 1-го НОМ.
Таблица 12 — Вторичная перегрузка трансформаторов напряжения (10 кВ)
Устройство
Тип
Потребляемая мощность одной катушки, В*А
Число катушек
Соs
Sin
Общая потребляемая мощность
P, Вт
Q, В*А
1
2
3
4
5
6
7
8
Вольтметр
Э-335
2
1
1
0
2
—
Ватметр
Д-335
1,5
2
1
0
3
—
Счетчик АЭ
Счетчик РЭ
Альфа
Альфа
3,6
3,6
6
6
0,38
0,38
0,925
0,925
21,6
21,6
52,58
52,58
Итого
—
—
—
—
—
48,2
105,2
Вторичная перегрузка трансформатора по формуле (20) составит:
S2 = 115,7 В*А.
Избираем трансформатор напряжения З НОЛ. 0,6-10У3.
Сопоставление каталожных и расчетных данных приведено в таблице.
Таблица 13 — Сравнение каталожных и расчетных данных
Расчетные данные
Каталожные данные
Условия выбора
UН = 10 кВ
SР = 115,7 В*А
UНТ = 10 кВ
SН =300 В*А
10 10
300 115.7
6.7 Выбор предохранителей для защиты ТСН и ТН
Выбор предохранителей выполняться по последующим характеристикам:
— по напряжению установки: Uуст Uном;
— по долговременному току:
Iнорм Iном, Iмах Iном;
Инспектируют предохранители по отключающей возможности:
Iпо Iоткл ном;
Ток наибольшего режима:
А
ток КЗ был посчитан в 5-ом пт: кА
Примем предохранитель типа ПКТ101-10-2-8-40У1.
Таблица 14 — Сравнение каталожных и расчетных данных
Справочные данные
Расчётные данные
Условия выбора
Uуст = 10 кВ
Iном =2 А
Iоткл = 40 кА
U ном = 10 кВ
Iрmax =1,44 А
Iпо= 22,53 кА
Uуст ? U ном
Iном ? Iрmax
Iоткл ? Iпо
Данный тип предохранителя подступает. Для защиты трансформатора напряжения примем последующий тип предохранителя: ПКН001-10У3.
6.8 Необходимость установки дугогасящего реактора (ДГР)
При токе замыкания на землю меньше 20 А необходимость в установке ДГР отпадает.
Рассчитаем ток замыкания на землю (ЗНЗ):
А (21)
Дугогасящий реактор не устанавливаем.
6.9 Выбор и проверка сечений КЛ-10 кВ на термическую стойкость
Для выбора сечений жил кабелей по нагреву определяется расчетный ток и по таблицам /1/ выбирается обычное сечение, соответственное наиблежайшему большему току. Во всех вариантах выбора сечений жил кабеля нужно рассматривать приобретенные результаты расчета нагрузок.
Расчетный ток определяется по формуле:
Iнб = (22)
Выбирается обычное сечение по продолжительно допустимому току. Для кабелей проложенных в земле учитываются последующие поправки в согласовании с ПУЭ. Дальше определяется продолжительно допустимый ток для КЛ по выражению:
Iдоп = Iдоп. табл.К1 К2 К3, (23)
где К1 — коэффициент, учитывающий число работающих кабелей проложенных в земле;
К2 — коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды и допустимую температуру кабеля;
К3 — коэффициент допустимой перегрузки кабеля (1,3 — для новейшего кабеля).
Условие допустимости по нагреву для КЛ-10 кВ:
Iдоп Iнб.
Осуществляется проверка по условию работы КЛ в послеаварийном режиме при выключении 1-го кабеля,
Iдоп Iнб 1,35
Избираем трехжильный кабель с дюралевыми жилами сечением 25 мм2 с продолжительно допустимым током 90 А.
Iнб = А;
С учетом поправок определяем продолжительно допустимый ток для КЛ:
Iдоп = 115 1 1,111,3 = 166 А
166 А > 97 А.
Как следует, избранный кабель удовлетворяет условию допустимого нагрева в обычном и послеаварийном режиме.
В согласовании с расчетными данными для прокладки КЛ-10 кВ принимаются кабели ААПлУ.
7. Выбор шинных конструкций
7.1 Выбор гибких шин на стороне 110 кВ
В РУ 35 кВ и выше используют гибкие шины, выполненные проводами АС. Гибкие провода используются для соединения блочных трансформаторов с ОРУ.
Проверка сечения на нагрев:
?
Принимаем сечение по допустимому току АС-120/27; мм.
А, А, условие производится.
Проверка на тепловое действие КЗ не делается, т. к. шины выполнены нагими проводами на открытом воздухе.
Проверка по условиям коронирования:
Разряд в виде короны возникает при наивысшем значении исходной критичной напряженности электронного поля:
, (24)
где m — коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода. (для многопроволочных проводов принимается 0.82);
— радиус провода в см.
кВ/см.
Напряженность электронного поля около поверхности нерасщеплённого провода определяется:
кВ/см, (25)
где — среднее геометрическое расстояние меж проводами фаз, см. При горизонтальном размещение фаз; тут -расстояние меж примыкающими фазами, см.
Условие образования короны:
1,07Е?0,9Е0,
22,1?29,97.
Проверка по экономической плотности тока:
где Jэ — нормированная плотность тока.
Примем провод АС 120.
Малое сечение по условию тепловой стойкости:
7.2 Выбор твердых шин на стороне 10 кВ
Сборные шины и ответвления от их к электронным аппаратам (ошиновка) 6-10 кВ из проводников прямоугольного либо коробчатого профиля крепятся на опорных полимерных изоляторах. Шинодержатели, при помощи которых шины закреплены на изоляторах, допускают продольное смещение шин.
В РУ 6-10 кВ применяется жёсткая ошиновка.
Расчётный ток длительного режима:
А
Избираем сечение шин по допустимому току. Принимаем двухполюсные дюралевые шины прямоугольного сечения 2 (8010) мм2,марки АДЗ1Т-из дюралевого сплава, закаленные и естественно состаренные; А.
По условию нагрева в длительном режиме шины проходят: А<
Проверка на тепловую стойкость:
Малое сечение по условию тепловой стойкости:
Шины термически стойкие.
Проверяем шины на механическую крепкость. Определяем пролёт при условии, что частота собственных колебаний будет больше 200 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ):
Если шины размещены плашмя, а полосы в пакете жёстко соединены меж собой, то по таблице 6.1 /4/ момент инерции:
; м
Принимаем размещение пакета шин плашмя; пролёт 1,4 м; расстояние меж фазами м.
Определяем расстояние меж прокладками:
м;
м,
где — расстояние меж осями полос, ;
— момент инерции полосы, см4;
-коэффициент формы (рис. 6.5 /4/);
— модуль упругости материала шин (табл. 6.2 /4/);
— масса полосы на 1 м определяется по справочнику /3/.
Принимаем наименьшее
Определяем силу взаимодействия меж полосами:
Н/м
Напряжение в материале полос:
МПа,
где см3 —момент сопротивления.
Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз:
МПа,
где см3.
МПа.
Таблица 15 — Сравнение расчётных и каталожных данных
Расчётные данные
Справочные данные
Условия выбора
Imax = 1864 А
расч = 21,13 МПа
qmin = 2,43мм2
I.доп = 2410 А
доп=75 МПа
q=1600 мм2
2410?1864
75?21,13
1600?2,43
7.3 Выбор изоляторов
7.3.1 Выбор навесных изоляторов
Для большей надежности избираем полимерный изолятор типа ЛК 70/110. Этот изолятор беру как для промежных, так и для анкерных опор.
По коэффициенту припаса n1 при большей перегрузке и n2 при отсутствии ветра и гололеда проверяю, подступает ли этот изолятор.
; (26)
, (27)
где Р — электромеханическая разрушающая перегрузка изолятора, кг
р7, р1 — единичные перегрузки от собственного веса провода и от веса провода с гололедом при ветре, кг/м;
р7=г7·F=111,3·0,093=10,3 н/м (31)
р1=г1·F=111,3·0,034=3,78 н/м (32)
lвес — весовой просвет, м;
Gг — вес гирлянды, кг.
Итак, избранный тип изолятора соответствует условиям.
7.3.2 Выбор опорных изоляторов
Избираем опорные изоляторы марки ИОСК 4 -10/80 УХЛ1 с параметрами: Fразр =4000 Н.
Проверяем изоляторы на механическую крепкость на извив.
Допустимая перегрузка на головку изолятора:
Наибольшая сила, работающая на извив /4/.
Н
Допустимая перегрузка на головку изолятора:
Н
Таблица 16 — Сравнение расчётных и каталожных данных
Расчётные данные
Справочные данные
Условия выбора
Uр = 10 кВ
UН = 10 кВ
10=10
FРАСЧ = 1385H
FДОП = 3600 H
1386>205,15
7.3.3 Выбор проходных изоляторов
Избираем изолятор ИП-10/1600-2500УХЛ1, Imax=1740А, Fразр=12500 Н
H
Н
Таблица 17 — Сравнение расчётных и каталожных данных
Расчётные данные
Справочные данные
Условия выбора
Uр = 10 кВ
Uн = 10 кВ
10=10
FРАСЧ = 1386H
FДОП = 7500 H
7500>1386
Iр=1740 А
Iн=2500 А
2500>1740
Заключение
Курсовой проект по дисциплине «Электропитающие системы и сети часть 2» развивает способности практического использования познаний, содействует их закреплению и обобщению. Выполняя курсовое проектирование, студент обучается воспользоваться справочной литературой, ГОСТами, едиными нормами и расценками, таблицами, приобретает способности составления технико-экономических записок, подготавливается к дипломному проектированию.
В процессе выполнения курсового проекта был произведен расчёт и выбор мощности и количества трансформаторов ГПП. Решены вопросцы компенсации реактивной мощности. Составлена схема электроснабжения ГПП. Рассчитаны токи недлинного замыкания на шинах ГПП, при помощи которых выбрано и испытано основное оборудование ГПП (выключатели, трансформаторы тока и напряжения, разъединители, проходные и опорные изоляторы, сборные шины).
Библиографический перечень
1. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 576 с.
2. Герасимова В.Г., Дьякова А.Ф., Попова А.И. Электротехнический справочник Т.3. Кн. 1. Создание, передача и распределение электронной энергии/ В.Г. Герасимова, А.Ф. Дьякова, А.И. Попова и др. — М.: МЭИ, 2002. — 964 с.
3. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электронная часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М.: Энергоатомиздат, 1989. — 608 с.
4. Мясоедов Ю.В., Савина Н.В., Роточёва А.Г. Проектирование электронной части электростанций и подстанций: Учебное пособие. Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2002. — 139 с.
5. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций/ Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.
]]>