(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование трансформаторной подстанции 110/35/6 кВ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств) ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФИЛИАЛ «ТОБОЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ»
Кафедра «Электроэнергетики»
Специальность: «Электроснабжение»
Объяснительная записка
к курсовой работе
по предмету: ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
на тему: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ 110/35/6 кВ
Выполнил П.В. Тихонов
ЭС-04-1
Проверил Е. Н. Леонов
Тобольск
2008
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ работу
По дисциплине: «Электроэнергетика»
студенту Тихонову Петру Викторовичу
Группа ЭС-04-1 Специальность (140211) «Электроснабжение»
1. Тема: «Расчет трансформаторной подстанции 110/35/6 кВ»
2. Срок сдачи курсовой работы:
3. Задание: Высчитать мощность и избрать оборудование для трансформаторной подстанции 2-ух компаний. При этом одно из предприятие — томного машиностроения является пользователем первой группы, а предприятие картонной индустрии, является пользователем третьей группы. Подстанция питается от 2-ух независящих энергосистем С1 и С2, с параметрами, приведенными в таблице 1. Предприятие томного машиностроения конфискует 75 % от всей мощности подстанции, другие 25 % — предприятие картонной индустрии.
Таблица 1
характеристики системы
Вариант
Энергосистема
Длина ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)
Отходящих полосы
U1, кВ
U3, кВ
Расстояние до компании с U2, км
ХС1, Ом
ХС2, Ом
Л-1, км
Л-2, км
N при U2
N, км U3
2
4
3
70
100
8
8
110
6
40
Таблица 2
Распределение нагрузок
Вариант
Подключение по U2
Подключение по U3
Тип индустрии
Потребляемая мощность, МВА
Тип индустрии
Потребляемая мощность, МВА
9
Тяжелое машиностроение
60
Картонная
20
Принципная схема сети приведена на рисунке 1.
Набросок 1.
4. Короткое содержание: Введение, расчет мощности подстанции и графики потребителей перегрузки, выбор мощности и числа трансформаторов, расчет токов недлинного замыкания, выбор оборудования, заключение.
5. Дата выдачи темы:
Задание выдал Леонов Е.Н. , помощник
Задание принял к выполнению «___»___________2008 г.
СОДЕРЖАНИЕ
- Введение
- 1 Расчет графиков перегрузки потребителей
- 2 Выбор питающего напряжения для компании томного машиностроения
- 3 Выбор схемы подстанции.
- 4 Выбор силовых трансформаторов
- 5 Выбор ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)
- 5.1 Выбор проводов ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)
- 5.2 Выбор изоляторов
- 5.3 Выбор опор
- 6. Расчет токов недлинного замыкания.
- 7. Выбор коммутационного оборудования
- 7.1 Выбор выключателей
- 7.2 Выбор разъединителей
- 8 Выбор КРУ
- 9 Экономический расчёт проектируемой подстанции
- Заключение
- Перечень литературы
- приложение 1.
- Приложение 2.
- Приложение 3.
ВВЕДЕНИЕ
В данной курсовой работе рассматривается расчёт трансформаторной подстанции на напряжение 110/35/6 кВ.
Подстанция (ПС) является составной частью схемы электроэнергетической системы. При выбирании электронных соединений подстанций существенную роль играет положение ПС в схеме сети.
Рассчитываемая подстанция питается от 2-ух независящих энергосистем. К данной подстанции подключены два пользователя. Причём один из потребителей является первой группы, а иной — третьей. пользователь первой группы — предприятие тяжёлого машиностроения, третьей группы — предприятие картонной индустрии.
Расчёт трансформаторной подстанции содержит в себе такие вопросцы как расчёт графиков перегрузки потребителей, выбор схемы подстанции, выбор числа и мощности трансформаторов, выбор проводов ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока), расчёт токов недлинного замыкания, выбор оборудования и экономический расчёт проектируемой подстанции.
1 РАСЧЕТ ГРАФИКОВ НАГРУЗКИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Графики нагрузок, также таблицы к графикам, для компаний цветной металлургии и текстильной изображены в приложении 1 и 2 соответственно. График общей перегрузки изображен в приложении 3.
Среднеквадратичное времени;
Pi — значение активной мощности в i-ый просвет времени.
Для дневного графика с неизменной величиной времени измерения, равной одному часу, формула воспринимает вид:
. (1.2)
количество часов использования максимума:
трансформаторная электронная подстанция энергия мощность
, (1.5)
где Pmax — наибольшее 2 ВЫБОР ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЯ ТЯЖЁЛОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
К пользователю от подстанции идут 8 линий. Расчетная мощность, передаваемая по одной полосы:
, (2.1)
где Рр — расчетная передаваемая мощность;
N — число линий, отходящих к предприятию.
Для компании тяжёлого машиностроения мощность, передаваемая по одной полосы равна:
МВА.
Для нахождения рационального необычного оптимального напряжения можно употреблять последующие формулы:
; (2.2)
; (2.3)
, (2.4)
где LЛ — длина ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока) (км).
Для компании тяжёлого машиностроения LЛ = 40 км.
Неординарные напряжения, отысканные по формулам (2.2) — (2.4):
кВ;
кВ;
кВ.
Наиблежайшие обычные напряжения — 35 кВ, избираем напряжение U2=35 кВ.
Номинальный рабочий ток:
, (2.5)
где Uном — номинальное напряжение (кВ);
А.
Утяжеленный ток:
; (2.6)
А.
Номинальный рабочий ток полосы на 6 кВ: ,
где Uном — номинальное напряжение (кВ);
А.
Утяжеленный ток полосы на 6 кВ:
;
А.
3 ВЫБОР СХЕМЫ ПОДСТАНЦИИ
Подстанция питается от 2-ух независящих энергосистем. Для обеспечения нужной надежности электроснабжения потребителей первой группы на стороне высшего напряжения применим мостиковую схему. А на стороне среднего напряжения — схему с 2-мя рабочими и обходной системой шин. Эти схемы более обыкновенные, приятные и дешевенькие (употребляется один выключатель на присоединение), при всем этом они обеспечивают достаточную надежность для питания пользователя первой группы (в случае аварий напряжение теряется на время срабатывания автоматики).
На стороне низкого напряжения поставим одну рабочую, секционированную выключателем, систему шин. Она является более обычный и дешевенькой схемой, меж тем ее надежность достаточна для питания пользователя третьей группы.
4 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Трансформатор является одним из важных частей электронной сети. Передача электронной энергии на огромные расстояния от места ее производства до места употребления просит в современных сетях не наименее чем шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах [3].
Выбор числа трансформаторов на подстанции определяется категорийностью пользователя. От рассчитываемой в данной курсовой подстанции питаются пользователи: первой и третьей группы. Согласно [1] для пользователя первой группы нужно два независящих источника, а для третьей группы — довольно 1-го.
Суммарная мощность всех потребителей равна:
Sп/ст=Sср.кв3=72,4 МВА.
Расчетная мощность силового трансформатора:
, (4.1)
где KЗ — коэффициент загрузки.
Расчетная мощность силового трансформатора при KЗ=0,7:
МВА.
Два трёхобмоточных трансформатора (набросок 2).
Рисунок2.
ВН — обмотка высшего напряжения (110 кВ),
СН — обмотка среднего напряжения (35 кВ),
НН — обмотка низкого напряжения (6 кВ),
С.Н. — мощность затрачиваемая на собственные нужды подстанции (3 МВА).
Исходя из отысканных значений, выберем два трехобмоточных трансформатора 1-го типа и занесем их в таблицу 3.
Таблица 3.
Трехфазные трехобмоточные трансформаторы 110 кВ
характеристики
Величина
Марка трансформатора
ТДТН — 63000/110-У1
Номинальная мощность Sном , МВА
63
Напряжение ВН Uном вн , кВ
115
Напряжение СН Uном сн , кВ
38,5
Напряжение НН Uном нн , кВ
6,3
Утраты мощности холостого хода ?P0 , кВт
80
Утраты при маленьком замыкании ?Pк , кВт
310
ток холостого хода I0 , %
0,85
Напряжение недлинного замыкания Uк в-с , Uк в-н , Uк с-н , %
10,5; 17; 6
количество n , шт.
2
Коэффициент загрузки трансформатора в обычном режиме:
; (4.2)
.
Коэффициент загрузки в аварийном режиме (при выключении 1-го из трансформатора):
,
Коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме не превосходит допустимого значения, как следует, избранный трансформатор подступает.
5 ВЫБОР ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)
5.1 Выбор проводов ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)
Выберем сечение провода марки АС (сталеалюминевый) для отходящих линий U2.
характеристики ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока):
Номинальный ток: I2ном= 118,5 А;
Номинальное напряжение: U2ном= 35 кВ.
По допустимому долговременному току.
Для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80 при I2ном=118,5 А получаем марку провода АС-16/2,7
Избираем сечение провода по условию экономической плотности тока:
, (5.1)
где Iут — утяжеленный ток полосы (А).
Экономическую плотность тока выберем из [1] (Таблица 1.3.36)
Jэк = F(М, TM), где М — марка провода.
Jэк = F(АС, 8183 ч)=1,0 А/мм2.
мм2.
Исходя из условия экономической плотности тока, избираем провод АС — 150/34. Проверка по допустимому долговременному току.
Допустимый долгий ток для неизолированных проводов избираем по ГОСТ 839-80. Для провода марки АС-150/34 допустимый долгий ток равен: Iдоп=455 А.
Условие для выбора провода по допустимому долговременному току:
Iдоп > Iут; (5.2)
455 А > 135,5 А.
Данное условие соблюдается. По допустимому долговременному току провод подступает.
Проверка по падению напряжения:
Для провода марки АС-150/34 погонное активное сопротивление R0=0,208 Ом/км, а погонное реактивное сопротивление X0=0,21Ом/км [17].
Активное сопротивление полосы:
RЛ=R0LЛ ; (5.3)
RЛ=0,20840=8,32 Ом.
Реактивное сопротивление полосы:
XЛ=X0LЛ ; (5.4)
XЛ =0,2140=8,4 Ом.
Падение напряжения в ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока):
; (5.5)
;
.
.
Выберем сечение провода для пригодных линий U (Uном=110 кВ).
Проверка по допустимому долговременному току.
Найдем номинальный ток:
(5.6)
А;
Найдем утяжеленный ток:
А;
Для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80 избираем провод АС-10/1,8.
Проверка по экономической плотности тока. Jэк=F(АС, 7903 ч)=1,0 А/мм2.
Найдем сечение проводника по условию экономической плотности тока:
мм2.
Исходя из условия экономической плотности тока получаем, что для ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока) нужен провод АС-70/11 и проверяем его:
— По допустимому долговременному току. По ГОСТ 839-80 для неизолированного провода марки АС-70/11 Iдоп=265 А.
Условие для выбора провода по допустимому долговременному току:
Iдоп > Iут;
265 А > 54,2 А.
Данное условие соблюдается. По допустимому долговременному току провод подступай.
Проверка по падению напряжения (будем считать для более длинноватых линий, т.к. их сопротивление больше, а как следует и падение напряжения в их больше).
Для провода марки АС-70/11 погонное активное сопротивление R0=0,447 Ом/км, а погонное реактивное сопротивление X0=0,245Ом/км [17].
Активное сопротивление полосы: RЛ=R0LЛ ;
RЛ1=R0LЛ=0,447100=44,7 Ом.
(Для 2-ой пригодной полосы RЛ2=R0LЛ=0,44770=31,29 Ом )
Реактивное сопротивление полосы: XЛ=X0LЛ ;
XЛ1=X0LЛ=0,245100=24,5 Ом.
(Для 2-ой пригодной полосы XЛ2=X0LЛ=0,24570=17,15 Ом)
Падение напряжения в ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока) определим:
;
.
.
Потому что условие падения напряжения не производится в первом случаи, то нужно пригодные полосы создать двухцепными (наибольший расчетный ток снизится вдвое) тогда и падение напряжения в линиях не будут превосходить 5%.
Выберем сечение провода марки АС (сталеалюминевый) для отходящих линий на 6 кВ.
характеристики ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока):
Номинальный ток: I1ном=181,6 А (п.2);
Номинальное напряжение: Uном=6 кВ.
Выбор производим:
— По допустимому долговременному току. Для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80 при Iном=181,6 А; F=50мм2.
— По экономической плотности тока.
Финансовая плотность тока:
Jэк=F(М, TM),
где М — марка провода.
Экономическую плотность тока выберем из [1] (Таблица 1.3.36)
Jэк=F(АС, 6391 ч)=1,0 А/мм2.
Сечение проводника по условию экономической плотности тока:
,
где Iут — утяжеленный ток полосы (А).
мм2.
— По допустимому долговременному току.
Допустимый долгий ток для неизолированных проводов избираем по ГОСТ 839-80. Для провода марки АС-50/8 допустимый долгий ток равен: Iдоп=210 А.
Условие для выбора проводников по допустимому долговременному току:
Iдоп > Iут;
210 А > 181,6А.
Данное условие соблюдается. По допустимому долговременному току провод подступает.
5.2 Выбор изоляторов
Для ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока) на 110 кВ избираем опорно-стержневые полимерные изоляторы марки ИОСК 20-110/480-I УХЛ1 как представлено на рисунке 3.
Набросок 3
Главные технические свойства :
Строительная высота, мм H 1050
Длина изоляционной части, мм L 862
Длина пути утечки, cм 210
Номинальное напряжение, кВ 110
Малая механическая разрушающая сила на извив, не наименее, кН 20
Малый разрушающий вращающий момент, не наименее, кН*м 1,0
Испытательное напряжение грозовых импульсов, не наименее, кВ 480
Пятиминутное испытательное напряжение частоты 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) в сухом состоянии и одноминутное под дождиком, не наименее, кВ 230
50%-ное разрядное напряжение промышленной частоты в грязном и увлажненном состоянии, кВ 110
При удельной поверхностной проводимости слоя загрязнения, мкСм 5
Установочный размер, мм
верхний фланец 127
нижний фланец 254
Масса, не наиболее, кг 43
Для ВЛ на 35 кВ избираем фарфоровые изоляторы марки ИОС 35-1000 УХЛ1 [13] как представлено на рисунке 4
Набросок 4
Таблица 4
Главные технические свойства изолятора ИОС 35-1000 УХЛ1
Тип изолятора
ГОСТ, ТУ
Номи-наль-ное напря-жение
Мини-мальная механи-ческая разру-шающая сила на извив
Мини-маль-ный разруша-ющий момент при кручении
Испыта-тельное напря-жение грозо-вого импуль-са
Испытательное напряжение при плавном подъеме
Длина пути утечки
Масса
в сухом состоянии
под дождиком
кВ
кН
кН*м
кВ
кВ
кВ
см
кг
ИОС 35-1000 УХЛ1
ГОСТ 9984-85
35
10
—
195
110
85
90
42
Для ВЛ на 10 кВ избираем опорно-стержневые полимерные изоляторы ИОСК 12,5-10/80-I УХЛ1; ИОСК 12,5-10/80-II УХЛ1 [12] как представлено на рисунке 5.
.
Набросок 5
Таблица 5
Наименование
Обозначение типа изолятора
ИОСК 12,5-10/80-I УХЛ1
ИОСК 12,5-10/80-II УХЛ1
Строительная высота, мм H
285
Длина изоляционной части, мм L
169
Длина пути утечки, cм
22
30
Номинальное напряжение, кВ
10
Малая механическая разрушающая сила на извив, не наименее, кН
12,5
Малый разрушающий вращающий момент, не наименее, кН*м
0,245
Испытательное напряжение грозовых импульсов, не наименее, кВ
80
Пятиминутное испытательное напряжение частоты 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) в сухом состоянии и одноминутное под дождиком, не наименее, кВ
42/28
50%-ное разрядное напряжение промышленной частоты в грязном и увлажненном состоянии, кВ
18
При удельной поверхностной проводимости слоя загрязнения, мкСм
5
10
Масса, не наиболее, кг
3,3
3,5
Главные технические свойства полимерных опорно-стержневых изоляторов
5.3 Выбор опор
Выберем анкерно-угловые опоры напряжением 110 кВ типа У110, как представлено на рисунке 6 [11].
Набросок 6
Таблица 6
Главные технические свойства опоры У110-1
Наименование и тип опоры
Высота до низа траверсы, м(H)
Масса опоры без цинкового покрытия, кг
Масса опоры с цинковым покрытием, кг
У110-1
10,5
5040
5235
Выберем промежные опоры напряжением 110 кВ типа П110-1В, как представлено на рисунке 7 [11].
Набросок 7
Таблица 7
Главные технические свойства опоры П110-1В
Наименование и тип опоры
Высота до низа траверсы, м(H)
Масса опоры без цинкового покрытия, кг
Масса опоры с цинковым покрытием, кг
П110-1В
19,0
1921
1996
Выберем анкерно-угловые опоры напряжением 35 кВ типа У35, как представлено на рисунке 8 [11].
Набросок 8
Таблица 8
Главные технические свойства опоры У35-1
Наименование и тип опоры
Высота до низа траверсы, м(H)
Масса опоры без цинкового покрытия, кг
Масса опоры с цинковым покрытием, кг
У35-1
10
2966
3080
Выберем Промежные опоры напряжением 35 кВ типа П35-1, как представлено на рисунке 9 [11].
Набросок 9
Таблица 9
Главные технические свойства опоры П35-1
Наименование и тип опоры
Высота до низа траверсы, м(H)
Масса опоры без цинкового покрытия, кг
Масса опоры с цинковым покрытием, кг
П35-1
15,0
2966
1623
Выберем анкерно-угловые опоры напряжением 10 кВ типа АУС10П-2 [11].
Выберем промежные опоры напряжением 10 кВ типа ПС10П-14 [11].
6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Маленьким замыканием (КЗ) именуется нарушение обычной работы электронной установки, вызванное замыканием фаз меж собой, также замыканием фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями.
Выберем в качестве расчетных точки при включенном положении секционных выключателей на высочайшем напряжении (ВН), среднем напряжении (СН), низком напряжении (НН). Составим схему замещения (набросок 10).
Набросок 10.
Сопротивление системы: XC1 = 4 Oм, XC2 = 3 Oм.
Активное суммарное сопротивление ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока):
Ом;
Ом.
Индуктивное суммарное сопротивление ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока):
Ом
Ом
Разглядим расчет тока КЗ в точке К-1.
При помощи вычислений преобразуем схему к простейшему виду (набросок 11).
x1 = xс1 + xл1? = 4 + 12,25 = 16,25 Ом;
x2 = xс2 + xл2? = 3 + 8,5= 11,5 Ом.;
Uс = Uс1 = Uс2 = 115 кВ;
Ом;
Ом;
Ом.
Преобразование схемы замещения набросок 11
ток КЗ в точке К-1 находится по формуле:
(5.1)
где Uс и Z? — отысканные ранее значения, напряжение сети и суммарное сопротивление до точки КЗ.
кА
Неизменная времени затухания апериодической составляющей :
(5.2)
где x? и R? — индуктивная и активная составляющие результирующего сопротивления расчетной схемы относительно точки КЗ;
щ — угловая частота напряжения сети.
Ударный коэффициент:
kуд1 = 1 + , (5.3)
kуд1 = 1,03.
Ударный ток:
iуд1 = • kуд1 • Iкз1(3) , (5.4)
iуд1 = 1,4142 • 1,03 • 10 = 14,5 кА.
Предстоящий расчет токов КЗ для точек К-2 и К-3 делается аналогичным образом, приобретенные результаты сведены в таблице 10.
Таблица 10.
Расчет токов недлинного замыкания
Точка КЗ
Uс , кВ
R ,Ом
Х ,Ом
Z ,Ом
Iкi(3) ,кА
Таi
kудi
iудi ,кА
К-1
110
9,2
6,7
11,4
10
0,0023
1,03
14,5
К-2
35
9,7
34
35,3
3,2
0,011
1,4
6,2
К-3
6
9,7
23
25
4,6
0,0075
1,26
8,1
7 ВЫБОР КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Рассчитаем наибольшие токи, протекающие в цепях ВН, СН и НН.
1. ВН:
Расчетный наибольший ток:
(6.1)
А.
Расчетный наибольший ток, протекающий по двухцепным линиям, вдвое меньше: Iрmax.в.л = 95 А.
2. СН:
Расчетный наибольший ток СН находим по формуле:
А.
3. НН:
Расчетный наибольший ток НН находим по формуле:
А.
7.1 Выбор силовых выключателей
Выключатель — это коммутационный аппарат, созданный для включения и отключения тока [4].
Выключатель является главным аппаратом в электронных установках, он служит для отключения и включения в цепи в всех режимах: долгая перегрузка, перегрузка, куцее замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Более тяжеленной и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на имеющееся куцее замыкание.
Согласно рассчитанным значениям наибольших токов, протекающих по двухцепным линиям и линиям, пригодным к трансформаторам, к установке принимаем выключатели внешнего выполнения. Вакуумный выключатель трехполюсный внутренней установки класса 110 кВ типа ВБЭ-110 предназначен для коммутации электронных цепей в обычном и аварийном режимах работы с номинальными токами отключения 25 и 31,5 кА. Выключатель имеет полюсное управление интегрированным электромагнитным приводом.
Технические свойства:
Номинальное напряжение, кВ — 110i>
Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 126i>
Номинальный ток, А -1600
Номинальный ток отключения, кА — 25; 31,5
Номинальный ток отключения, кА ….. 20
Стойкость при сквозных токах:
ток тепловой стойкости, кА (время протекания 3 с) ….. 20
амплитуда предельного сквозного тока ….. 51
Собственное время отключения выключателя, с, не наиболее — 0,05
Полное время отключения выключателя, с, не наиболее — 0,07
Собственное время включения выключателя, с, не наиболее — 0,07
Механический ресурс, циклов В-t-О, не наименее — 10000
Коммутационная износостойкость, циклов ВО, не наименее
при номинальном токе отключения — 30
при номинальном токе — 10000
Габаритные размеры, мм
высота — 4061
ширина — 3500 (460)
глубина — 840
Масса полюса, кг — 450
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 11.
Найдем интеграл Джоуля (по формуле (6.2)).
Bк = (Iкз1(3))2 • (tРЗ + tоткл.в. + Tа1) , (6.2)
где tРЗ — время включения релейной защиты (0,1с),
tоткл.в. — время отключения выключателя (с),
Bк = 102 • (0,1 + 0,05 + 0,0023) = 15,2 кА2 • с .
Таблица 11.
Выбор выключателей на ВН
пространство установки
Тип оборудования
характеристики выключателя
Условия выбора
Характеристики сети
Q1 — Q3
ВБЭ — 110 — 25/1600
Uном = 110 кВ
Iном = 1600 А
Iоткл. н. = 25 кА
I2тер. • tтер=60кА2 • с
iдин = 51 кА
Uном?Uсети
Iном?Iрmax
Iоткл. н.? Iкi(3)
I2тер. • tтер ? Bк
iдин?iуд
Uсети = 110 кВ
Iрmax = 95 А
Iкi(3) = 10 кА
Bк = 15,2 кА2 • с
iуд = 14,5 кА
Выберем выключатели на СН.
На данном напряжении к установке принимаем вакуумные выключатели внешнего выполнения ВБН-35-20/1600 УХЛ-1
Высоковольтный вакуумный выключатель ВБН-35 (трехполюсный) предназначен для коммутации электронных цепей при обычных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока для открытых и закрытых распределительных устройств напряжением 35 кВ.
Выключатель имеет интегрированный электромагнитный привод и обеспечен подогревающими устройствами (ТЭНами). Выключатель ВБНК-35 подменяет маломасляные выключателя ВМУЭ-35. Вакуумный выключатель ВБНК-35 принят Междуведомственной комиссией РАО «ЕЭС Рф» и рекомендован к серийному производству.
Технические свойства:
Номинальное напряжение, кВ ….. 35
Наибольшее рабочее напряжение, кВ ….. 40,5
Номинальный ток, А ….. 1600
Номинальный ток отключения, кА ….. 20
Стойкость при сквозных токах:
ток тепловой стойкости, кА (время протекания 3 с) ….. 20
амплитуда предельного сквозного тока ….. 51
Собственное время отключения с приводом, с, не наиболее ….. 0,06
время отключения выключателя, с, не наиболее ….. 0,08
Механический ресурс, число циклов ВО ….. 20000
Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:
при номинальном токе ….. 20000
при номинальном токе отключения ….. 50
Спектр рабочих температур, °С ….. -60…+40
Габаритные размеры, мм ….. 1740 x 650 x 2174
Масса, кг ….. 950
Интеграл Джоуля рассчитаем по формуле (7).
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 12.
Таблица 12.
Выбор выключателей на СН
пространство установки
Тип оборудования
характеристики выключателя
Условия выбора
Характеристики сети
Q4 — Q6
ВБНК-35-20/1600 УХЛ-1
Uном = 35 кВ
Iном = 1600 А
Iоткл. н. = 20 кА
I2тер. • tтер= 1200кА2 • с
iдин = 52 кА
Uном?Uсети Iном?Iрmax
Iоткл. н.? Iкi(3)
I2тер. • tтер ? Bк
iдин?iуд
Uсети = 35 кВ
Iрmax = 597 А
Iкi(3) = 6,2 кА
Bк = 6,5 кА2 • с
iуд = 3,2 кА
Выберем выключатели СН на отходящих линиях.
Iрmax.с.л = Iрmax.с / 8 , (6.3)
Iрmax.с.л = 74,6 А
На данном напряжении к установке принимаем выключатели внешнего выполнения высоковольтный вакуумный трехполюсный выключатель серии ВВС (Военно-воздушные силы (флот) (ВВС, ВВФ) — вид Вооруженных сил государства, в функции которого входит борьба с противником, находящимся в космосе, воздушном пространстве, на земле, на поверхности моря и под водой, а также транспортировка десанта, доставка имущества и вооружения, воздушная разведка, разведка погоды при помощи летательных аппаратов)-35.
Технические свойства:
Номинальное напряжение, кВ ….. 35
Номинальный ток, А ….. 630
Номинальный ток отключения, кА ….. 20
Стойкость при сквозных токах:
ток тепловой стойкости, кА (время протекания 3 с) ….. 20
амплитуда предельного сквозного тока ….. 52
Собственное время отключения средней фазы, с, не наиболее ….. 0,04
время отключения выключателя, с, не наиболее ….. 0,08
Механический ресурс, число циклов ВО ….. 20000
Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:
при номинальном токе ….. 20000
при номинальном токе отключения ….. 50
Спектр рабочих температур, °С ….. -60…+40
Габаритные размеры, мм ….. 1910 x 1200 x 1910
Масса, кг ….. 750
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 13.
Таблица 13.
Выбор выключателей на отходящих линиях СН
пространство установки
Тип оборудования
характеристики выключателя
Условия выбора
Характеристики сети
Q7 — Q14
С — 35М — 630 — 10
Uном = 35 кВ
Iном = 630 А
Iоткл. н. = 20 кА
I2тер. • tтер=1200кА2 • с
iдин = 52 кА
Uном?Uсети
Iном?Iрmax
Iоткл. н.? Iкi(3)
I2тер. • tтер ? Bк
iдин?iуд
Uсети = 35 кВ
Iрmax = 74,6 А
Iкi(3) = 6,2 кА
Bк = 6,5 кА2 • с
iуд = 3,2 кА
Выберем выключатели на НН.
На данном напряжении к установке принимаем вакуумные выключатели внутреннего выполнения ВБГ-11-40/4000 УХЛ2. Трехполюсный вакуумный генераторный выключатель на номинальное напряжение 11 кВ частотой 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) и номинальный ток отключения 50 и 40 кА, номинальный ток 4000 А предназначен для подмены маломасляных выключателей, также для установки во вновь создаваемые распределительные устройства.
Технические свойства:
Номинальное напряжение, кВ ….. 11
Номинальный ток, А ….. 4000
Номинальный ток отключения, кА ….. 40
Стойкость при сквозных токах:
ток тепловой стойкости, кА (время протекания 3 с) ….. 20
амплитуда предельного сквозного тока ….. 52
Собственное время отключения средней фазы, с, не наиболее ….. 0,04
время отключения выключателя, с, не наиболее ….. 0,06
Механический ресурс, число циклов ВО ….. 20000
Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:
при номинальном токе ….. 20000
при номинальном токе отключения ….. 50
Спектр рабочих температур, °С ….. -60…+40
Габаритные размеры, мм ….. 1910 x 1200 x 1910
Масса, кг ….. 850
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 14.
Таблица 14.
Выбор выключателей на НН
пространство установки
Тип оборудования
характеристики аппарата
Условия выбора
Характеристики сети
Q15 , Q20 , Q25
ВБГ-11-40/4000 УХЛ2
Uном = 11 кВ
Iном = 40000 А
Iоткл. н. = 40 кА
I2тер. • tтер=1200кА2 • с
iдин = 52 кА
Uном?Uсети
Iном?Iрmax
Iоткл. н.? Iкi(3)
I2тер. • tтер ? Bк
iдин?iуд
Uсети = 6 кВ
Iрmax =3483 А
Iкi(3) = 8,1 кА
Bк = 10,7 кА2 • с
iуд = 4,6 кА
Выберем выключатели НН на отходящих линиях.
Наибольший расчетный ток на отходящих линиях находится по формуле (6.4).
Iрmaxс л = Iрmax.н.с / 8 , (6.4)
Iрmax.с.л = 435 А.
На данном напряжении к установке принимаем выключатели внутреннего выполнения ВРС — 10 — 20/630 .
Технические свойства:
Номинальное напряжение, кВ ….. 10
Номинальный ток, А ….. 630
Номинальный ток отключения, кА ….. 20
Стойкость при сквозных токах:
ток тепловой стойкости, кА (время протекания 3 с) ….. 20
амплитуда предельного сквозного тока ….. 52
Собственное время отключения средней фазы, с, не наиболее ….. 0,04
время отключения выключателя, с, не наиболее ….. 0,065
Механический ресурс, число циклов ВО ….. 30000
Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:
при номинальном токе ….. 20000
при номинальном токе отключения ….. 50
Спектр рабочих температур, °С ….. -60…+40
Габаритные размеры, мм ….. 560 x 430 x 564
Масса, кг ….. 178
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 15.
Таблица 15.
Выбор выключателей на отходящих линиях НН
пространство установки
Тип оборудования
характеристики аппарата
Условия выбора
Характеристики сети
Q16 — Q19 , Q21 — Q24
ВРС — 10 — 20/630
Uном = 10 кВ
Iном = 630 А
Iоткл. н. = 20 кА
I2тер. • tтер=
1200кА2 • с
iдин = 52 кА
Uном?Uсети
Iном?Iрmax
Iоткл. н.? Iкi(3)
I2тер. • tтер ? Bк
iдин?iуд
Uсети = 6 кВ
Iрmax = 435 А
Iкi(3) = 4,6 кА
Bк = 3,54 кА2 • с
iуд = 8,1 кА
Избранные выключатели удовлетворяют всем данным условиям.
7.2 Выбор разъединителей
Разъединитель — это контактный коммутационный аппарат, созданный для отключения и включения электронной цепи без тока либо с незначимым током, который для обеспечения сохранности имеет меж контактами в отключенном положении изоляционный просвет.
Выберем разъединители на ВН.
Согласно рассчитанным значениям наибольших токов, протекающих по двухцепным линиям и линиям, пригодным к трансформаторам, к установке принимаем разъединители внешнего выполнения РНД-110-1000.
Выбор осуществляется аналогичным образом, как для выключателей.
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 16.
Выберем разъединители на СН.
На данном напряжении к установке принимаем разъединители внешнего выполнения РНД — 35/2000.
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 17.
Таблица 16.
Выбор разъединителей на ВН
Тип оборудования
характеристики разъединителя
Условия выбора
Характеристики сети
РНД — 110/1000
Uном = 110 кВ
Iном = 1000 А
I2тер. • tтер=
2976,8кА2 • с
iдин = 80 кА
Uном?Uсети
Iном?Iрmax
I2тер. • tтер ? Bк
iдин?iуд
Uсети = 110 кВ
Iрmax = 95 А
Iкi(3) = 10 кА
Bк = 15,2 кА2 • с
iуд = 14,5 кА
Таблица 17.
Выбор разъединителей на СН
Тип оборудования
характеристики разъединителя
Условия выбора
Характеристики сети
РНД — 35/2000
Uном = 35 кВ
Iном = 2000 А
I2тер. • tтер=2976,8кА2 • с
iдин = 80 кА
Uном?Uсети
Iном?Iрmax
I2тер. • tтер ? Bк
iдин?iуд
Uсети = 35 кВ
Iрmax = 597 А
Iкi(3) = 6,2 кА
Bк = 6,5 кА2 • с
iуд = 3,2 кА
Выберем разъединители СН на отходящих линиях.
На данном напряжении к установке принимаем разъединители внешнего выполнения РНД — 35/1000.
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 18.
Таблица 18.
Выбор разъединителей на отходящих линиях СН
Тип оборудования
характеристики разъединителя
Условия выбора
Характеристики сети
РНД — 35/1000
Uном = 35 кВ
Iном = 1000 А
I2тер. • tтер=
1875кА2 • с
iдин = 63 кА
Uном?Uсети
Iном?Iрmax
I2тер. • tтер ? Bк
iдин?iуд
Uсети = 35 кВ
Iрmax = 74,6 А
Iкi(3) = 6,2 кА
Bк = 6,5 кА2 • с
iуд = 3,2 кА
Избранные разъединители удовлетворяют всем данным условиям.
8 ВЫБОР КРУ
Выберем комплектное распределительное устройство (КРУ). КРУ предусмотрены для приема и распределения электронной энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) и 60 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ) напряжением 6-10 кВ и комплектования распределительных устройств 6-10 кВ подстанций различного предназначения, в том числе подстанций сетевых, подстанций для объектов индустрии, подстанций нефтепромыслов, подстанций для питания сельскохозяйственных потребителей и т.д.
На стороне НН по всем характеристикам подступает КРУ К-59 ХЛ3 [8]. КРУ серии К-59 имеет разные климатические выполнения как внешной так и внутренней установки зависимо от предполагаемых критерий эксплуатации:
— вариант выполнения для умеренного атмосферного климата К-59 У1 (У3);
— вариант выполнения для прохладного атмосферного климата К-59 ХЛ1;
— вариант выполнения для тропического атмосферного климата К-59 Т1;
— вариант выполнения для буровых установок К-59 БРУХЛ1(Т1);
— вариант выполнения для нефтенасосных станций;
— вариант выполнения для карьеров и нефтяных месторождений, УХЛ1.
При параллельном соединении шифанеров на ток 1600 А (1250 А для Т1), может быть обеспечение воздушного ввода на ток 2600 А для выполнения У1 и ХЛ1 и 2000 А для выполнения Т1 и воздушного (кабельного) ввода (либо полосы) на ток 2600 А для выполнения У3, ввод тока 3150 А для выполнения У3 вероятен шкафами ввода К-61.
Тип встроенного выключателя: ВК-10, ВКЭ-10, ВВЭ-10, ВВП (Валовой внутренний продукт — макроэкономический показатель, отражающий рыночную стоимость всех конечных товаров и услуг, то есть предназначенных для непосредственного употребления, произведённых за год во всех отраслях экономики на территории государства)-10, ВБКЭ-10.
Короткие технические свойства КРУ сведены в таблице 19.
Таблица 19.
Параметр
Номинальное напряжение, кВ
6,0; 10,0
Номинальный ток основных цепей, А
630, 1000, 1600 (1250*)
Номинальный ток сборных шин, А
1000, 1600, 2000, 3150 (1250, 2000*)
Номинальный ток отключения выключателя, кА
20; 31,5
Номинальный ток электродинамиеской стойкости шкафа, кА
51, 81
ток тепловой стойкости в теч 3 с, кА
20; 31,5
Типы выключателей:
Вакуумные
ВБГ-11-40/4000 УХЛ2, ВРС — 10 — 20/630 ВБПВ-10, ВВ (то есть внутренние войска)/Tel-10, ВБЭК-10, ВБТЭ-10, ВБЭМ- 10,
9 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ
Таблица 20
Экономический расчет проектируемой подстанции
Оборудование
Маркировочные
данные
количество
Стоимость 1шт, тыс.руб.
Трансформатор [15]
ТДТН — 63000/110-У1
2
15000
Вакуумные выключатели на
110 кВ [16]
ВБЭ-110
3
1600
Вакуумные выключатели на
35 кВ [16]
ВБНК-35-20/1600 УХЛ-1
3
400
Вакуумные выключатели на
35 кВ [16]
(отходящие ВЛ)
ВВС (Военно-воздушные силы (флот) (ВВС, ВВФ) — вид Вооруженных сил государства, в функции которого входит борьба с противником, находящимся в космосе, воздушном пространстве, на земле, на поверхности моря и под водой, а также транспортировка десанта, доставка имущества и вооружения, воздушная разведка, разведка погоды при помощи летательных аппаратов)-35
8
512
Вакуумные выключатели на 10 кВ [16]
ВБГ-11-40/4000 УХЛ2
3
18
Вакуумные выключатели на 10 кВ [16]
ВРС — 10 — 20/630
8
20
Разъединители на 110 кВ
РНД-110-1000
10
120
Разъединители на
35 кВ
РНД — 35/2000
6
38
Разъединители на
35 кВ
(отходящие ВЛ)
РНД — 35/1000
32
35
КРУ на 6 кВ
КРУ К-59 ХЛ3
1
2560
Стоимость проектируемой подстанции
39362
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Произведен расчет трансформаторной подстанции 110/35/6 кВ. В процессе работы была рассчитана мощность всякого из потребителей, также суммарная мощность всей; были выбраны силовые трансформаторы и схема их соединений, которая является дешевенькой и более надежной.
При расчете проводов линий электропередач изготовлен вывод о установке двухцепных ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока), как более рационального варианта.
Из расчетов токов КЗ, в более томном режиме, был произведен выбор основного оборудования подстанции: силовых выключателей и разъединителей. Выбранное оборудование соответствует всем характеристикам подстанции и удовлетворяет условиям выбора.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1) Правила устройства электроустановок. — СПб.: Издательство ДЕАН, 2005. — 464 с.
2) Федоров А.А. Справочник по электроснабжению промышленных компаний. В 2 т. Т. 2. Технические сведения о оборудовании / Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. — М.: «Энергия», 1973. — 528 с., ил.
3) Сюсюкин А.И. Базы электроснабжения компаний: Учебное пособие. — Тюмень: Тюм ГНГУ, 2003. — 193 с.(в 2-ух частях).
4) Герасимов В.Г. Электротехнический справочник: В 4т. Т.2 Электротехнические изделия и устройства /Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. ( гл. ред. И.Н. Орлов)- 9-е изд., стер.-М.: Издательство МЭИ, 2003.- 518 с.
5) Ананичева С.С. Схема замещения и установившиеся режимы электронных сетей: Учебное пособие / С.С. Ананичева, А.Л. Мызин. Екатеринбург: УГТУ, 2 -е изд., испр. И доп. 1988. 64 с.
6) Москаленко В.В. Справочник электромонтера: Справочник / В.В. Москаленко, — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 288 с.
7) Кокин С.Е. электронные станции и подстанции: Учебное пособие / С.Е. Кокин, А.М. Холян. — Екатеринбург: УГТУ, 2002. — 54 с.
8) HTTP://electroshield.udm.ru/product/kru/k59/index.html
9) HTTP://electroshield.udm.ru/product/vapp/
10) HTTP://www.ruselt.ru/techinfo.php?id=5&ap=1&ap1=1&ap2=43
11) HTTP://500kv.ru/index.phtml?part=catalog2&unitid=3
12) HTTP://www.avgt.ru/prom/visokovolt/izoljtor/polimern/vis_iosk4.htm
13) HTTP://www.bester54.ru/ goods/index.php?section=7&subsection =93&type=goods&PHPSESSID=0fa7123bdd6dd8e6592dc6fee85536df
14) HTTP://www.bester54.ru/goods/index.php?section=25&type=section
15) HTTP://proelectro.ru/notice/inf/obv_25222.html
16) HTTP://www.fgupvtmz.ru/download.php?id=438
17) Кабышев А.В., Обухов С.Г. Справочные материалы по расчету и проектированию систем электроснабжения объектов и установок:
Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. — Томск, 2005. — 160 с.
]]>