Учебная работа. Проектирование трансформаторной подстанции

Учебная работа. Проектирование трансформаторной подстанции

27

Содержание

Введение

1. Разработка структурной схемы подстанции

1.1 Разработка структурной схемы подстанции

1.3 Расчет количества присоединений

1.4 Выбор схем РУ

1.5 Выбор трансформаторов собственных нужд

2 Расчет токов недлинного замыкания

3 Выбор аппаратов защиты в РУ подстанции

3.1 Выбор выключателей

3.2 Выбор разъединителей

3.3 Выбор шин и изоляторов

3.4 Выбор измерительных трансформаторов тока

3.5 Выбор измерительных трансформаторов напряжения

3.6 Выбор контрольно-измерительных устройств

3.7 Выбор релейной защиты

3.8 Описание конструкций РУ

3.9 Расчет заземления подстанции

4 Экология и техника сохранности

ГОСТы

Перечень литературы

Введение

одна из основных задач энергетики подразумевает обеспечить рост научно-технического прогресса, интенсификацию публичного производства, увеличение его эффективности. Решением данной нам задачки почти во всем зависит от совершенствования методов электрификации всех отраслей индустрии с применением современных электронных аппаратов. 1-ое пространство по количеству потребляемой электроэнергии занимает индустрия, на долю которой приходится наиболее 60% всей вырабатываемой энергии.

Энергетическая система Республики Беларусь представляет собой повсевременно развивающийся высокоавтоматизированный комплекс электронных станций и сетей, объединенных параллельной работой, общим режимом и единым централизованным диспетчерским управлением. Генеральным направлением развития белорусской энергетики является концентрация и централизация производства и передачи электроэнергии, также сотворения и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной; развитие комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов. Большие ТЭЦ могут обеспечить теплотой около 800 городов.

сейчас белорусская энергетическая система представляет собой 6 унитарных компаний. В составе всякого РУП имеются филиалы: электронные станции, термо сети, электронные сети. В составе белорусской энергосистемы в истинное время 25 термических электростанций установленной мощностью 7625МВт, 32 районные котельные, около 7тыс. км, системообразующих ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока) высочайшего напряжения, наиболее 2тыс. км. Термических сетей, наиболее 240тыс. распределительных электронных сетей. С каждым годом расширяются международные энерго связи Беларуси с иными странами.

Главным источником вырабатываемой электроэнергии являются электростанции. Покрытие пиков перегрузки энергосистемы возлагается на ГЭС (Гидроэлектростанция — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока) и ГАЭС. В 1990-2000 годах вводятся в эксплуатацию энергоблоки на ТЭЦ4(250МВт), ТЭЦ2(180МВт), Оршанской ТЭЦ (ПТУ-70МВт), ТЭЦ5(330МВт).

Целью курсового проектирования является внедрение на практике приобретенных познаний при исследовании особых дисциплин

1. Разработка схемы подстанции

Структурная схема подстанции — это часть главной схемы, которая описывает пути передачи электроэнергии от генераторов, к распределительным устройствам различных напряжений и связь меж ними, также, от РУ к пользователям.

1.1 Разработка структурной схемы подстанции

Набросок 1-Структурная схема подстанции

Структурная схема подстанции зависит от состава оборудования (числа трансформаторов и т. д.) и распределения перегрузки меж РУ различного напряжения. Функционирование данной структурной схемы выдачи электроэнергии подстанции такая: электроэнергия поступает от энергосистемы в ОРУ высочайшего напряжения и через трансформатор поступает на ЗРУ низкого напряжения и распределяется меж пользователями.

1.2 Выбор количества и мощности силовых трансформаторов

Составляем начальную схему выдачи электроэнергии

Набросок 2- Схема выдачи электроэнергии

Потому что пользователи I и II группы, то избираем 2 трансформатора коэффициент загрузки для такового типа подстанции принимаем равным в=0.8

Возьмём время максимума 2-3 часа. По графику находим коэффициент перегрузки Кн=0.95

Определяем мощность силовых трансформаторов

Sтр=Sp/ в*n; КВ*А (1)

Sтр=12000/0.8*2=7500

Избираем трансформаторы типа ТМН 10000/110

Проверяем трансформаторы на аварийный режим:

1.4 *Sном > 0.75*Smax (2)

где: 0.75 — коэффициент потребителей I и II группы.

Sном — номинальная мощность трансформатора.

Smax — наибольшая расчётная мощность.

1.4 — аварийный коэффициент.

1,4*10000 >0,75*12000

14000 > 9000

Трансформатор проходит по аварийному режиму

1.3 Расчёт количества присоединений РУ

Пп=Плэп+Псв+Пт.св+Пт ; шт (3)

где, Плэп- число отходящих линий, шт

Псв число связей с системой, шт

Пт.св-число трансформаторов связи, шт

Плэп=4800/25000=0,232

Отходящих от средней стороны линий нет

Условно принимаем Псв и Пт равным нулю, а число Пт. св принимаем равным количеству связей с силовыми трансформаторами, другими словами 2. Определяем общее количество присоединений:

Пп=4+0+2+0=6

1.4 Выбор схем РУ

Схема питания при условии трансформации на 2 вторичных напряжения СН и НН.

Набросок 3-Схема питания

1.5 Выбор трансформаторов собственных нужд

Избираем число и мощность трансформаторов для проходной подстанции с 2-мя трансформаторами типа ТДН-250

Трансформаторы собственных нужд используются для питания нужд подстанции. Сюда входят: освещение (рабочее и аварийное), компрессоры (нагнетают воздух для воздушных выключателей) и так дальше.

2. Расчёт токов недлинного замыкания

При проектировании нужно учитывать аварийные режимы работы электроустановок, одним из которых являются недлинные замыкания (КЗ).

Для расчета КЗ по схеме, набросок 1, составляем расчётную схему, набросок 4.

Набросок 4- Расчётная схема

По расчётной схеме составим схему замещения (набросок 5), в какой указываются сопротивления всех частей и намечаются точки для расчета токов КЗ.

Набросок 5-Схема замещения

Расчет ведём в относительных единицах. Все расчётные данные приводим к базовому напряжению и базовой мощности. Для этого задаёмся базовой мощностью системы

Sб =1000 ;МВА

Сопротивление энергосистемы Х1и X7,8, определяем по формуле

X1=(Sб/Sс)* Х»d (6)

X1=(1000/1500)*0.4=0,02

X7=Х8 = (Sб/Sн2)*Xс *cosц

X7=Х8 = (1000/40)*0,2*0,9=4,5

Сопротивление ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока) определяем по формуле

X2= X3= X0*L*(Sб/U2 ср.ном) (7)

X3=X2=0, 4*60*(1000/1152) =2,2

Х9= X10= X0*L3*(Sб/U2 ср.ном) (9)

X9=X10=0.4*15*(1000/1152) =0,5

Х13= X14= X0*Lб*(Sб/U2 ср.ном) (10)

X13=X14=0.08*0,5*(1000/62) =1,1

Определим сопротивления трансформаторов

X5=X4= (Sб/Sтр)*Uк/100 (12) .

X5=X4 = =(1000/20)*10.5/100 =5.3

Х12= X11= (Sб/Sтр)*Uк/100 (13)

Х12= X11=(1000/10)*10,5/100 =10,5

Находим результирующие сопротивления

Х15=(X2*Х3 )/ (X2+Х3) (14)

Х15=(2,2*2,2)/(2,2+2,2)=1,1

Х16= Х1+ Х15

Х16=0,02+1,1=1,12

Преобразуем треугольник сопротивлений в звезду

Набросок 6. Звезда сопротивлений

Х17= (X4*Х5)/(X4+Х5+ Х6) (15)

Х17=(5,3*5,3)/11,8=2,4

Х18= (X5*Х6)/ (X4+Х5+ Х6) (16)

Х18=(5,3*1)/11,8=0,44

Х19= (X4*Х6)/ (X4+Х5+ Х6) (17)

Х19=(5,3*1)/11,8=0,44

Преобразуем схему замещения рис.5 получим перевоплощенную схему, рис.7

Находим ток КЗ на ОРУ ВН 110 кВ

Xрез 1= X16+X17 (18)

Xрез 1= 1,12+2,4=3,52

Iкз.к3=Iб/Xрез 1 ; кА (19)

Iб=Sб/(v3*Uн.ср) ; кА (20)

Iб=1000/(v3*115)=5

Iкз.к1=5/3,52=1,4; кА (21)

Iу=v2*1.8*1,4=3,56

Определяем вторую точку КЗ на ЗРУ НН 6кВ

Х20=Х9*Х10/Х9+Х10 (22)

Х20=(0,5*0,5)/(0,5+0,5)=0,25

Х21=Х11*Х12/Х11+Х12 (23)

Х21=5,3

Х22=Х13*Х14/Х13+Х14 (24)

Х22=0,06

Х23= Xрез 2= Х20+ Х21+ Х22 (25)

Х23= Xрез 2=5,6

Iкз.к2=Iб/Xрез 2; кА (26)

Iб=Sб/(v3*Uн.ср) ; кА (27)

Iб=1000/(v3*6)=65

Iкз.к1=65/5,6=11,6

кА (28) Iу=v2*1.8*11,6=29,5

3. Выбор аппаратов в РУ подстанции

3.1 Выбор выключателей

Избираем выключатель в ОРУ ВН

Определяем ток, протекающий по выключателю.

где S- наибольшая мощность; кВА

Uср.н- среднее напряжение ; кВ

Исходя из величины расчётного тока и номинального напряжения, избираем из каталога выключатель типа У-110-2000-40У1

Определим квадратичный импульс тока

Вк=I2пo*(Та+Тоткл); кА2с (29)

где, Та=0,5 сек ; Тоткл=0,1 сек ; Iпo=1 кА ;

Вк=1,42*(0,5+0,1)=1,2

Исходя из условия сопоставления, выключатель избран, правильно.

Избираем выключатель для ЗРУ НН.

Определяем ток протекающий по выключателю по формуле (28)

Iрас=10/(v3*6)=0,1

Исходя из величины расчётного тока и номинального напряжения, избираем из каталога выключатель типа ВНП-16

Определим квадратичный импульс тока по формуле (29)

Вк=11,62*(0,5+0,1)=80,7

Исходя из условия сопоставления, выключатель избран, правильно.

3.2 Выбор разъединителей

Для разъединителей применяем те же данные, что и для выключателей без учёта тока позиции.

Избираем разъединитель РУ ВН.

Исходя из величины расчётного тока и номинального напряжения, избираем из каталога разъединитель типа РДЗ

Исходя из условия сопоставления, разъединитель избран, правильно.

Для ЗРУ НН разъединители не избираем, потому что они не проходят по расчётному току.

3.3 Выбор отделителей

Для ОРУ ВН отделитель не избираем, потому что он не подступает по расчётному току.

3.4 Выбор короткозамыкателей

Короткозамыкатели избираем также как и отделители, но без учёта расчётного тока.

Избираем короткозамыкатель в РУ ВН

Исходя из величины расчётного тока и номинального напряжения, избираем из каталога короткозамыкатель типа КЗ-110У

Исходя из условия сопоставления, короткозамыкатель избран правильно

3.5 Выбор шин и изоляторов

Определяем ток, протекающий по шине

где S- наибольшая мощность; кВА

Uср.н- среднее напряжение; кВ

Iрас=12/(v3*6)=1,15

Исходя из величины расчётного тока, избираем коробчатую шину сечением 1370 мм

Шины по всей длине скреплены жёстко, другими словами

Wy0-y0=100

Определим напряжение меж фазами

где l=1,3м ; а=0,4м

Проверим шину на динамическую устойчивость

Проверяем шину на тепловую устойчивость

Определим квадратичный импульс тока

Вк=I2no*(Та+Тоткл); кА2с (32)

Вк=34*(0,6+0,1)=912

Определим малое сечение шины

Smin=(v912*106)/90=1246

Smin Sдоп, (34)

где, Sдоп=1370 мм

1246 <либо= 1370

Исходя из убеждений динамической и тепловой стойкости шина выбрана, правильно.

3.6 Выбор измерительных трансформаторов тока

Согласно предшествующим данным избираем трансформатор тока.

От трансформатора тока будут питаться измерительные приборы, которые занесены в таблицу:

Проверяем соответствие мощности устройств и мощности трансформаторов тока.

Sн.2> Sр2

где: Sн.2 — мощность вторичной обмотки трансформатора, ВА

Sр2 — расчётная мощность обмотки трансформатора ВА

10>6.5

Избираем трансформатор тока ТЛМ-6-УЗ

Избираем контрольный кабель, питающий измерительные приборы.

Определяем мощность проводов, ВА

10-6.5-2.5=1

Определяем сопротивление проводов, Ом

Избираем контрольный кабель АКПНБ — 1(4Ч8)

3.7 Выбор измерительного трансформатора напряжения

По справочнику избираем, трансформатор напряжения НОЛ.08

Условия выбора

Трансформатор напряжения НОЛ.08 избран правильно.

3.8 Выбор контрольно-измерительных устройств

Контроль за режимом работы основного оборудования на подстанции осуществляется при помощи контрольно-измерительных устройств.

Приборы контроля для разных присоединений могут устанавливаться в различных цепях и различных местах.

Согласно схеме подстанции устанавливают последующие контрольно-измерительные приборы.

Трансформаторы:

На стороне высочайшего напряжения (ВН): амперметр

На стороне низкого напряжения (НН): амперметр, ваттметр, варметр с обоесторонней шкалой, счётчик активной и реактивной энергии

На полосы 10 кВ: амперметр, счётчик активной и реактивной энергии.

Сборные шины:

Указывающий вольтметр на каждой системе и секции сборных шин всех напряжений.

На шине 6кВ набор контроля изоляции. На подстанции инсталлируются осциллографы, записывающие фазное напряжение 3-х фаз, напряжение нулевой последовательности, точки нулевой последовательности и т. д.

Эти записи разрешают узнать картину, того либо другого аварийного режима.

3.9 Выбор релейной защиты

Релейная защита на трансформаторе и отходящих линиях выбирается согласно НТД.

3.10 Описание конструкций РУ

Всё оборудование ОРУ 220 кВ: разъединители, выключатели, трансформаторы тока и напряжения, изоляторы инсталлируются на железобетонных стойках. Силовой трансформатор устанавливается на фундаменте, шкафы КРУН привариваются к железной раме. Прокладка кабелей осуществляется в кабельных лотках.

Сооружение ОРУ уменьшает объём строй работ и, как следует, стоимость и срок установки РУ. Но обследование ОРУ наименее комфортно, чем ЗРУ, потому что переключения и наблюдения за аппаратами должны выполняться на улице при хоть какой погоде. Не считая того, для внешной установки требуется наиболее драгоценное электрооборудование. Опорные конструкции ОРУ почаще всего железобетонные либо железные. соединение электронных аппаратов меж собой в ОРУ производится, как правило, гибким проводником, который с помощью гирлянд изоляторов крепится к опорам.

ОРУ 10 кВ комплектуется ячейками внешной установки типа КРУН, которые используют для потребителей I и II группы электроснабжения.

Масленые выключатели в ячейках типа КРУН размещаются на выкатной телеге; при всем этом роль шинных и линейных разъединителей делают стычные контакты. Выкатывать и вкатывать телегу можно лишь при отключенном положении выключателя.

Ширина прохода обязана обеспечивать удобство перемещения выкатных тележек.

3.11 Расчёт заземления подстанции

При выполнении защитного заземления в виде сетки, также в случае внедрения вертикальных электродов его сопротивление понижается — это понижение ограничивается эффектом экранирования. При довольно густой сетке и наличии вертикальных электродов сопротивление заземления фактически не зависит от поперечника, глубины укладки горизонтальных заземлителей и быть может определено приближённо по имперической формуле

где L — суммарная длина всех горизонтальных электродов, м

nв — число вертикальных электродов, шт.

l — длина вертикальных электродов, м

A — коэффициент зависящий от соотношения

с — удельное сопротивление грунта, Ом/м

где a — ширина подстанции равная 90 м

b — длина подстанции равная 90м

Определим число вертикальных электродов

где aв- расстояние меж вертикальными электродами; м

— длина вертикальных электродов; м

Сопротивление заземления обязано быть

Определим сопротивление заземления

4. Экология и техника сохранности

С ростом технического прогресса человек оказывает всё большее воздействие на состояние и формирование окружающей среды. Используя природу он часто загрязняет её. Это выражено в виде температурно-энергетического, волнового, радиационного, электромагнитного загрязнения. Электромагнитное загрязнение является одной из форм физического загрязнения. В главном оно возникает в местах скопления линий электропередач. Для предупреждения этого нужно прокладывать высоковольтные полосы электропередач вдалеке от населённых пт, дорог, создавать вокруг их санитарно-защитные зоны.

Для предупреждения от прикосновения употребляются главные средства защиты: изоляция, защита от прикосновения к токоведущим частям, защита от замыкания меж обмотками трансформатора, применение малых напряжений.

Огромное землю.

Земля подстанции непременно обязана быть ограждена, что бы исключить приближение человека к токоведущим частям. Вход на местность подстанции допускается лишь по специальному удостоверению с группой допуска по технике сохранности. Так же проводят технические мероприятия, обеспечивающие сохранность с электронными установками: отключение напряжение на местах, где проводятся работы; установка огораживания и вывешивание предупредительных плакатов; проверка отсутствия напряжения на отключённых частях при помощи указателей напряжения, наложение заземления либо заземляющих ножей.

ГОСТы

ГОСТ 21.613-88 Силовое электрооборудование. Рабочие чертежи.

ГОСТ 2.105-95 Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 2.755-87 Обозначения устройств коммутационных и контактных соединений.

ГОСТ 2.614-88 Изображение, условные графические элементы оборудования и проводок на планах.

ГОСТ 2.702-75 Правила выполнения электронных схем.

Перечень литературы

1 Справочник по электроснабжению промышленных компаний /Под редакцией Т.В. Ангарова — М.; Энергоиздат,1981

2 Справочник по проектированию / Под редакцией Ю.Г. Барыбина, М.Г. Зименкова, А.Г. Смирнова.- М.; Энергоиздат,1981

3 Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова “Электроснабжение промышленных компаний и установок” — М.; Энергоиздат, 1989

4 Учебно-методическое пособие по курсовому проекту и дипломному проектированию / Под редакцией О.П. Царица, В.Н. Раткевич, В.Н. Сощункевич- М.; Энергоиздат, 1998

5 А.Д. Рожкова, В.С. Козулин “Электрооборудование станции и подстанции”- М.; Энергоиздат, 1987

6 Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Под редакцией А.А. Федорова-М.; Энергоиздат, 1987

]]>