Учебная работа. Проектирование электрической подстанции 110/10 кВ промпредприятия

Учебная работа. Проектирование электрической подстанции 110/10 кВ промпредприятия

29

Министерство образования и науки Украины

Приазовский муниципальный технический институт

Кафедра ЭПП

Объяснительная записка к курсовому проекту по курсу «Электронная часть станций и подстанций»

Задание 2

Вариант 1

Мариуполь 2004
Реферат

Объяснительная записка состоит из:
а) 19страничек;
б) 2 иллюстраций;
в) 22 таблиц;
г) графического приложения формата А1 .
В данной работе осуществляется проектирование электронной подстанции 110/10 кВ.
Цель работы: спроектировать и избрать оборудование ГПП компании.
способ расчета включает внедрение ЭВМ (Электронная вычислительная машина — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач)
Оглавление

Введение
Задание на курсовой проект
Расчёт электронных нагрузок
Выбор компенсирующих устройств
Выбор силовых трансформаторов ГПП
Выбор сечения проводов воздушной ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)
Расчёт токов недлинного замыкания
Выбор цеховых трансформаторов
Выбор синхронных движков
Расчёт термических импульсов
Выбор выключателей
характеристики выключателей
Выбор разъединителей
Выбор заземлителей
Выбор защиты от перенапряжений
Выбор трансформаторов тока
Выбор трансформатора напряжения
Выбор шин
Выбор трансформатора собственных нужд
Выбор изоляторов
Выбор аккумуляторных батарей
Вывод
Перечень литературы
Введение

В истинное время все технологические процессы, проходящие на предприятиях, заводах, а они являются пользователями большей части электроэнергии, нуждаются в неизменном питании. Потому весьма принципиально верно спроектировать ГПП компании с наибольшей надежностью и минимальными затратами.

Начальные данные — данные о пользователе.

задачки курсового проекта:

1) расчёт перегрузки на ГПП;

2) выбор силовых трансформаторов ГПП;

3) выбор оборудования ГПП

Задание на курсовой проект

Таблица 1 Задание

ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)-110кВ L1,км

15

ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)-110кВ L2,км

12

ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)-110кВ L2,км

14

Генераторы Г-1, Г-2, МВт

60

cos_f_генераторов

0,83

xd гннераторов

0,125

Трансформаторы Т-1, Т-2, МВА

80

Наименование приёмника

Pу (кВт)

K.с

К.м(cos)

К.м(tg)

Вентиляторы производственные,

10000

0,8

0,9

0,48

насосы, двигатель-генератор

Станки цеховой жаркой обработки металлов

10880

0,25

0,65

1,17

при поточном производстве

То же при прохладной обработке металлов

8640

0,15

0,5

1,73

Вентиляторы сан.гигиенические

3060

0,75

0,8

0,75

Механизмы непрерывного

5520

0,8

0,75

0,88

транспорта несбалансированные

Краны цеховые

3415

0,5

0,5

1,73

Печи плавильные

9660

0,85

1

0,00

Трансформаторы сварочные

5100

0,4

0,4

2,29

Освещение

900

0,6

1

0,00

Расчёт электронных нагрузок

Набросок 1 Схема электроснабжения

Таблица 2 электронные перегрузки

Наименование приёмника

Pу (кВт)

K.с

К.м(cos)

К.м(tg)

Ppi

Qpi

Вентиляторы производственные,

10000

0,8

0,9

0,48

8000

-3875

насосы, двигатель-генератор

Станки цеховой жаркой обработки металлов

10880

0,25

0,65

1,17

2720

3180,0

при поточном производстве

То же при прохладной обработке металлов

8640

0,15

0,5

1,73

1296

2245

Вентиляторы сан.гигиенические

3060

0,75

0,8

0,75

2295

1721

Механизмы непрерывного

5520

0,8

0,75

0,88

4416

3895

транспорта несбалансированные

Краны цеховые

3415

0,5

0,5

1,73

1707,5

2957

Печи плавильные

9660

0,85

1

0,00

8211

0

Трансформаторы сварочные

5100

0,4

0,4

2,29

2040

4674

Суммарные величины

—

—

—

—

30685,5

14798

С учётом разновременности максимумов

—

—

—

—

29151,2

13318

Освещение

900

0,6

1

0,00

540

0,0

Суммарные величины

—

—

—

—

29691,2

13318

Выбор компенсирующих устройств

Qe=Pp* tg?эк =29621*0.3=8907 кВар

(1)

где Qe финансовая реактивная мощность, Pp- расчётная активная мощность на подстанции, tg?эк=0.3 -коэффициент мощности задается энергосистемой.

Qкур= Qsum-Qe=13318-8907=4411 кВар

(1)

где Qкур- расчётная реактивная мощность батарей конденсаторов, Qsum — расчётная реактивная мощность на подстанции.
Устанавливаем 4 батареи конденсаторов БК УК (Уголовный Кодекс — система нормативных правовых актов, принимаемых уполномоченными органами государственной власти)-10-900-УЗ, и 4 БК УК (Уголовный кодекс — система нормативных правовых актов, принимаемых уполномоченными органами государственной власти)-10-150-У3.
Мощность перегрузки с учётом компенсации реактивной мощности составит

кВА

(1)

Выбор силовых трансформаторов ГПП

МВА

(1)

Таблица 3 Трансформатор ТРДН 25000/110 паспортные данные

Pnom

кВт

25000

Uvn

кВ

115

Unn

кВ

10,5

Uk

%

10,5

dPk

кВт

120

dPx

кВт

29

Ix

%

0,8

Kz

0,62

Стоимость

тыс.грн

250

Kип

0,05

n

штук

2

Расчёт потер в трансформаторе

кВт

(1)

где Kz-коэффициент загрузки трансформатора в обычном режиме, -активные утраты в обмотке трансформатора, — реактивные утраты в обмотке трансформатора.

кВар

(1)

где -реактивные утраты в обмотке трансформатора, — номинальная мощность трансформатора, -напряжение недлинного замыкания.

кВт

(1)

где -активные утраты в стали трансформатора, — реактивные утраты в стали трансформатора.

кВар

(1)

где -реактивные утраты в стали трансформатора, — номинальная мощность трансформатора, —ток холостого хода.

кВар

(1)

где -реактивные утраты в стали трансформатора, — реактивные утраты в меди трансформатора, -коэффициент загрузки, -потери реактивной энергии на 1 трансформатор.

кВт

(1)

где -активные утраты в трансформаторах, -активные утраты в обмотке трансформатора, где -активные утраты в стали трансформатора, — реактивные утраты в стали трансформатора, n-число трансформаторов на ГПП.

кВар

(1)

где -реактивные утраты в стали трансформатора, — реактивные утраты в меди трансформатора-потери реактивной энергии на трансформаторах подстанции, n-число трансформаторов на ГПП.

кВт

(1)

где — расчётная мощность на стороне 10 кВ, -активные утраты в трансформаторах, — расчётная мощность на стороне 110 кВ.

=9119+2426=11544 кВар

(1)

где — расчётная реактивная мощность на стороне 10 кВ, -реактивные утраты в трансформаторах, — расчётная реактивная мощность на стороне 110 кВ.

=32110 кВА

(1)

где — расчётная мощность на стороне 110 кВ, — расчётная реактивная мощность на стороне 110 кВ, — полная расчётная мощность на стороне 110 кВ.

А

(1)

где — полная расчётная мощность на стороне 110 кВ, U-номинальное напряжение питающей сети, -расчётный ток в послеаварийном режиме.

Выбор сечения проводов воздушной ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)

Беря во внимание что по одной цепи будет протекать половинный ток , а так же оноцепные железные опоры и 2-ой район по гололёду избираем провод марки АС-95. Максимально допустимый ток для избранного провода вне помещений составляет 330 А. В опосля аварийном режиме по нему будет протекать ток 119 А, означает провод проходит по опосля аварийному режиму работы.
Расчёт токов недлинного замыкания

Набросок 2 Схема замещения сети

Выбор цеховых трансформаторов

кВА

(1)

где — полная расчётная мощность на стороне 10 кВ на приходящейся на цеховые КТП, -активная мощность синхронных движков, -реактивная мощность синхронных движков, Pp- расчётная активная мощность на подстанции, Qp- расчётная реактивная мощность на подстанции.

кВА

(1)

где — полная расчётная мощность на стороне 10 кВ на приходящейся на цеховые КТП, -коэффициент загрузки цехового трансформатора, кВА-номинальная мощность цехового трансформатора.
Устанавливаем 16 трансформаторов ТМ 2500/10. На РУ-НН будет 8 отходящих присоединений на КТП по 3750 кВА каждое в обычном режиме.
Выбор синхронных движков
нужно обеспечить мощность 8000 кВт. Устанавливаем 4 мотора типа
СТД-2000-23УХЛ4 по 2000 кВт любой.
Расчёт термических импульсов

Таблица 4 Расчёт термических импульсов

СД/ОП

Шины 10кВ

Вводной

110 кВ

Iкз

15,2

15,2

15,2

9,2

кА

Iуд

38,3

38,3

38,3

23,2

Ta

0,05

0,05

0,05

0,07

с

tрза

0

0,5

0,5

0,5

с

tвык

0,2

0,2

0,2

0,2

с

tоткл

0,25

1

1,75

2,52

с

Bk

57,8

231,0

404,3

213,3

кА^2*с

(1)

где Iкз — ток недлинного замыкания на соответственной ступени, Ta-постоянная времени, tрза — выдержка времени релейной защиты, Tвык — собственное время отключения выключателя с приводом, tотклi — время отключения тока недлинного замыкания на текущей ступени, tоткл(i-1)- время отключения тока недлинного замыкания на предшествующей ступени, Bk- термический импульс.

кА

(1)

где Iуд — ударный ток ток недлинного замыкания на соответственной ступени, Куд=1,8- ударный коэффициент, Iкз — ток недлинного замыкания на соответственной ступени.

Выбор выключателей

Таблица 5 Тепловое действие токов К.З.

Тип выключателя

Iтерм

tдействия

Bk ном

сопоставление

Bk

кА

с

кА^2*с

кА^2*с

ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1

РУ-ВН

20

3

1200

>

213,3

ВВЭ-10-20/1600У3

РУ-НН

20

3

1200

>

404

ВВЭ-10-20/630У3

СД

20

3

1200

>

57,8

ВВЭ-10-20/630У3

ОП

20

3

1200

>

57,8

характеристики выключателей

Таблица 6 Выключатели

Выключатель

Параметр

Паспорт

Расчетное max

Ввод 110 кВ

ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1

U

кВ

126

110

I

А

1000

166

Iоткл

кА

20

9,2

Sоткл

МВА

4284

1720

Iуд

кА

52

23,2

Iтерм/t

кА/с

20/3

—

Bk

кА^2*с

1200

149,8

Тип привода

ППК-2300УХЛ1

Ввод и межсекционная связь 10 кВ

ВВЭ-10-31,5/2000У3

U

кВ

12

10,5

I

А

2000

1736

Iоткл

кА

20

15,2

Sоткл

МВА

408

271

Iуд

кА

52

32,8

Iтерм/t

кА/с

31,5/3

—

Bk

кА^2*с

2976

404,0

Тип привода

ЭМ

Отходящие присоединения 10 кВ

ВВЭ-10-20/630У4

U

кВ

12

10,5

I

А

630

118/294 *

Iоткл

кА

20

15,2

Sоткл

МВА

408

271

Iуд

кА

52

32,8

Iтерм/t

кА/с

20/3

—

Bk

кА^2*с

1200

57,8

Тип привода

ЭМ

* Синхронный движок/КТП соответственно.

Выбор разъединителей

Таблица 7 Разъединители

Разъединитель

Параметр

Паспорт

сопоставление

Расчетное

РНДЗ-1-110/630 Т1 РНДЗ-2-110/630 Т1

U

кВ

110

>

110

I

А

630

>

166

Iуд

кА

80

>

23,2

Iтерм/t

кА/с

31,5/4

—

Bk

кА^2*с

3969

>

149,8

Тип привода

ПНД-220Т

Выбор заземлителей

На стороне 10 кВ устанавливаем заземлители ЗР-10У3.

Таблица 8 Заземлители

Заземлитель

Параметр

Паспорт

сопоставление

Расчетное

ЗОН-110М-IУ1

U

кВ

126

>

110

I

А

400

>

—

Iуд

кА

16

>

7,8

Iтерм/t

кА/с

6,3/3

—

Bk

кА^2*с

119,07

>

149,8

Тип привода

ПРН-11У1

ЗР-10У3

U

кВ

12

>

10

I

А

—

>

118/294

Iуд

кА

80

>

23,2

Iтерм/t

кА/с

90/1

—

Bk

кА^2*с

8100

>

57,8

Тип привода

ПЧ-50У3

Выбор защиты от перенапряжений

В нейтраль трансформатора ставим РВС-60У1, на ввод РВС-110МУ1.
Выбор трансформаторов тока

На высочайшей стороне ТВТ-110-1-300/5 и ТФЗМ-110Б-1. Коммерческий учёт электроэнергии на высочайшей стороне не ведется, из устройств подключён лишь вольтметр, который должен гласить лишь о наличии тока, потому довольно класса точности-10.

Таблица 9 Перегрузка на ТТ на ввод 10 кВ

Устройство

A

B

C

амперметр

0,1

ваттметр

0,5

0,5

варметр

1,5

1,5

счетчик активной энергии

3

3

счетчик реактивной энергии

3,5

3,5

счетчик реактивной энергии

3,5

3,5

Суммарная перегрузка

5,5

6,6

5

Ом

(1)

где — сопротивление присоединенных устройств, — мощность присоединенных устройств, Iном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом

(1)

где , S=4 мм2, l=6м.

Ом

(1)

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 10 характеристики ТЛ10-II

ТТ

Параметр

Паспорт

сопоставление

Расчетное

ТЛ10-II

U

кВ

12

>

10,5

I

А

2000

>

1736

Iтерм/t

кА/с

40/3

—

Bk

кА^2*с

4800

>

404,0

Rнаг

Ом

0,8

>

0,41104

Таблица 11 Межсекционная связь 10 кВ

Устройство

A

С

амперметр

0,1

Суммарная перегрузка

0,1

Ом

(1)

где — сопротивление присоединенных устройств, — мощность присоединенных устройств, Iном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом

(1)

где , S=4 мм2, l=6м.

Ом

(1)

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 12 характеристики ТЛ10-II

ТТ

Параметр

Паспорт

сопоставление

Расчетное

ТЛ10-II

U

кВ

12

>

10,5

I

А

2000

>

1736

Iтерм/t

кА/с

40/3

—

Bk

кА^2*с

4800

>

404,0

Rнаг

Ом

0,8

>

0,151

Таблица 13 Отходящие присоединения

Устройство

A

C

амперметр

0,1

счетчик активной энергии

3

Суммарная перегрузка

0,1

3

Ом

(1)

где — сопротивление присоединенных устройств, — мощность присоединенных устройств, Iном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом

(1)

где , S=4 мм2, l=6м.

Ом

(1)

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 14 характеристики ТОЛ-10

ТТ

Параметр

Паспорт

сопоставление

Расчетное

ТОЛ-10

U

кВ

12

>

10,5

I

А

300

>

294

Iтерм/t

кА/с

31,5/3

—

Bk

кА^2*с

2976,75

>

57,8

Rнаг

Ом

0,4

>

0,283

Таблица 15 Синхронные движки

Устройство

A

C

амперметр

0,1

счетчик реактивной энергии

3,5

счетчик реактивной энергии

3,5

счетчик активной энергии

3

Суммарная перегрузка

3,1

7

Ом

(1)

где — сопротивление присоединенных устройств, — мощность присоединенных устройств, Iном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом

(1)

где , S=4 мм2, l=6м.

Ом

(1)

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 16 характеристики ТОЛ-10

ТТ

Параметр

Паспорт

сопоставление

Расчетное

ТОЛ-10

U

кВ

12

>

10,5

I

А

150

>

118

Iтерм/t

кА/с

31,5/3

—

Bk

кА^2*с

2976,75

>

57,8

Rнаг

Ом

0,4

>

0,4

Таблица 17 Батареи конденсаторов

Устройство

A

B

C

амперметр

0,1

0,1

0,1

Суммарная перегрузка

0,1

0,1

0,1

Ом

(1)

где — сопротивление присоединенных устройств, — мощность присоединенных устройств, Iном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом

(1)

где , S=4 мм2, l=6м.

Ом

(1)

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 18 характеристики ТОЛ-10

ТТ

Параметр

Паспорт

сопоставление

Расчетное

ТОЛ-10

U

кВ

12

>

10,5

I

А

300

>

210

Iтерм/t

кА/с

31,5/3

—

Bk

кА^2*с

2976,75

>

57,8

Rнаг

Ом

0,4

>

0,15

Выбор трансформатора напряжения

Таблица 19 Перегрузка на ТН на 1 секцию шин

Устройство

Тип устройства

Класс точности

кол-во

Sпотреб

кол-во

cos/tg

Pp

Qp

1 обмоткой

обмоток

Вольтметр

Э377

1,5

2

1,5

2

1/0

6

0

Ваттметр

Н-396

1,5

3

1,5

2

1/0

9

0

Варметр

Н-395

1,5

1

1,5

2

1/0

3

0

Счётчик активной энергии

СА4У-И672М

2

6

8

2

0,38/2,76

36

99

Счётчик реактивной энергии

СА4У-И673М

2

4

8

2

0,38/2,76

24

66

Суммарные величины

78

165,6

ВА

(1)

где — полная мощность подключённых устройств, — активная мощность подключённых устройств, — реактивная мощность подключённых устройств.

Таблица 20 Паспортные данные ТН

Тип

Номинальное напряжение обмоток

Номинальная мощность, ВА в классе точности

Предельная мощность, ВА

Схема соединения

Первичное, кВ

Вторичное, В

0,2

0,5

1

3

НТМК-10-71У3

10

100

—

120

200

500

960

Y/Y0-0

Трансформаторы напряжения проверяются лишь по номинальному напряжению и перегрузке устройств в соответственном классе точности. По напряжению ТН проходит, по допустимой мощности в классе точности «1» тоже.

Устанавливаем на каждую секцию шин НТМК-10-71У3.

Выбор шин

А

(1)

где — расчётная мощность перегрузки на подстанции, — номинальное напряжение сети.
Избираем дюралевые шины прямоугольного сечения размером 120х8 с допустимым током 1900 А, размещение — плашмя.

мм2

(1)

где -минимальное сечение шины, С — неизменный коэффициент.

мм2

(1)

где -расчётное сечение избранной шины, a и b — размеры шины.

мм3 =19,2*10-6 м3

(1)

где — момент сопротивления избранной шины, a и b — размеры шины.

мм4 =115-9 м4

(1)

где — момент сопротивления избранной шины, a и b — размеры шины.

м

(1)

где — длина шины.

Н

(1)

где — расстояние меж шинами, -.коэффициент формы, принимаем равный 1, — ударный ток недлинного замыкания, F- сила, работающая на среднюю фазу.

Нм

(1)

где — момент изгибающий шину, F- сила, работающая на среднюю фазу, — длина шины.

Нм

(1)

где — момент, изгибающий шину, F- сила, работающая на среднюю фазу, — длина шины.

МПа

(1)

где — момент, изгибающий шину, — момент сопротивления избранной шины, — расчётная величина механического сопротивления шины.
МПа, как видно расчётная величина не превосходит допустимой для данного материала, означает, данную шину можно применять.
Выбор трансформатора собственных нужд

Так как мы не знаем состава перегрузки на трансформатор собственных нужд, то мы его примем 1,5% от силового трансформатора. В качестве ТСН можно установить ТМ-400/10.
Выбор изоляторов

Н

(1)

где — расстояние меж шинами, -.коэффициент формы, принимаем равный 1, — ударный ток недлинного замыкания, F- сила, работающая на изолятор.
Устанавливаем опорный изолятор типа ИОСПК-2-10/75-II-УХЛ1.
В качестве опорного изолятора для шин устанавливаем ИП-10/2000-3000У

Таблица 21 характеристики опорного изолятора

Паспорт

Расчённое

Upmax, кВ

12

>

Uраб, кВ

10,5

Fдоп, Н

2000

>

Fрасч, Н

1234

Таблица 22 характеристики проходного изолятора

Паспорт

Расчённое

Upmax, кВ

12

>

Uраб, кВ

10,5

Fдоп, Н

3000

>

Fрасч, Н

1234

Imax, А

2000

>

Iраб, А

1737

Выбор аккумуляторных батарей

А

(1)

где — ток в аварийном режиме, -ток потребляемый релейной защитой , — ток потребляемый аварийным освещением.

А

(1)

где — ток в аварийном режиме, —ток потребляемый приводом выключателя , — толчковый ток.

шт

(1)

где — напряжение на шинах в режиме неизменного подзаряда, — напряжение подзаряда принимаем 2,15 В, n0- число частей.

шт

(1)

где — напряжение на шинах в режиме неизменного подзаряда, — напряжение разряда принимаем 1,75 В, n- число частей при разрядке.

шт

(1)

где N — добавка АБ, n- число частей при разрядке, n0- число частей.

(1)

где W — марка АБ.

нужно применять АБ СК-2.

А

(1)

где — ток наибольшего разряда.

Вывод

Данная работа представляла собой прикладную задачку по выбору оборудования ГПП компании. В процессе выполнения работы был получен опыт проектирования и выбора оборудования для электроэнергетической отрасли и закреплены познания приобретенные на лекциях.
Перечень литературы

1. Неклепаев «Электронная часть станций и подстанций», материалы по курсовому и дипломному проектированию.
2. Васильев «Электронная часть станций и подстанций»
]]>