(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование подстанции 500/110/10 кВ
Главными пользователями электроэнергии являются промышленные компании. Они расходуют наиболее половины всей вырабатываемой электроэнергии.
В истинное время убыстрение научно-технического прогресса диктует необходимость совершенствования промышленной электроэнергетики: сотворения эконом, надежных систем электроснабжения промышленных компаний, освещения, автоматических систем управления электроприводами и технологическими действиями; внедрения микропроцессорной техники, элегазового и вакуумного электрооборудования, новейших комплектных преобразовательных устройств.
Проектируемая подстанция размещена в городке Тирасполь. Данный город является динамически развивающимся. В связи с активной застройкой встаёт вопросец о доборной мощности для питания электроприемников. Непрерывность технологического процесса, томные условия работы электроустановок и электрооборудования делают особенные требования к системе электроснабжения. Это надежность и бесперебойность питания.
Надежность уже избранной главной схемы электронных соединений определяется надежностью ее составляющих частей, в число которых входят силовые трансформаторы, выключатели, разъединители, сборные шины, также полосы электропередачи.
Задание
U, кВ
Кол-во ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)
Перегрузка, Р’, МВт
cosц
Мощность энергосистемы, ,МВА
Относ-ое номин-ое сопротивление энергосистемы,
Длина полосы от энергосистемы до подстанции, км
Выбор оборудования и сборных шин произвести на сторонах
500
110
10
2
4
6
45
8
0,87
0,87
4300
0,89
310
СН
НН
1. Выбор основного оборудования на проектируемой подстанции
Устанавливаем на подстанции два трансформатора для надежного электроснабжения потребителей первой группы.
Рис. 1.1. Структурная схема подстанции.
При 2-ух трансформаторах на подстанции мощность всякого из их выбирается по условию, согласно [1, 94]:
, (1.1)
где — большая перегрузка подстанции на расчётный период, МВ·А; согласно [1, 95]:
, (1.2)
где — суммарная активная мощность распределительного устройства среднего напряжения (НН), МВт;
— суммарная реактивная мощность распределительного устройства среднего напряжения (НН), Мвар;
— суммарная активная мощность распределительного устройства низкого напряжения (НН), МВт;
— суммарная реактивная мощность распределительного устройства низкого напряжения (НН), Мвар.
Определяем общую активную мощность, протекающую по всем линиям СН:
, (1.3)
где — мощность, потребляемая одной линией СН, МВт;
— количество линий на стороне СН.
МВт.
Определяем общую реактивную мощность, протекающую по всем линиям СН:
, (1.4)
, (1.5)
где
Мвар.
Определяем общую активную мощность, протекающую по всем линиям НН:
, (1.6)
где — мощность, потребляемая одной линией НН, МВт;
— количество линий на стороне НН.
МВт.
Определяем общую реактивную мощность, протекающую по всем линиям НН:
, (1.7)
где
Мвар.
Определяем расчетную мощность подстанции:
МВ·А;
МВ·А.
По табл. П2.10 [1,620] избираем два трёхфазных автотрансформатора типа АТДЦТН — 250 000/500/110/10 кВ.
Таблица №1.1
характеристики автотрансформатора АТДЦТН — 250 000/500/110
Тип авто трансформатора
Номинальная мощность, МВА
Больший допустимый ток, А
Номинальное напряжение, кВ
Утраты холостого хода, кВт
автотрансф
обмотки
НН
ВН
СН
НН
АТДЦТН — 250000/500/110
250
100
520
500
110
10
200
Напряжение недлинного замыкания, %
ток холостого хода, %
ВН — СН
ВН — НН
СН — НН
13
33
18,5
0,4
Проверяем обмотку низшего напряжения автотрансформатора:
(1.8)
где — мощность перегрузки на стороне НН:
(1.9)
МВА 10055
Данный автотрансформатор удовлетворяет условиям выбора.
2. Выбор схемы РУ устройств высшего, среднего и низшего напряжений
На стороне высшего напряжения (ВН) 500 кВ избираем кольцевую схему четырёхугольник.
На стороне среднего напряжения (СН) 110 кВ избираем схему с 2-мя рабочими и одной обходной система сборных шин.
Для стороны низшего напряжения (НН) 10 кВ избираем схему с одной секционированной системой сборных шин.
Рис 2.1. Схемы распределительных устройств подстанции 500/110/10 кВ.
3. Расчет токов недлинного замыкания
Составим схему замещения для расчета токов маленьких замыканий:
Рис. 3.1. Схема замещения подстанции 500/110/10 кВ.
Расчет будем создавать в относительных единицах. Принимаем базисную мощность .
3.1 Определение сопротивлений схемы замещения
Определяем сопротивление системы, приведенное к базисным условиям:
, (3.1.1)
где — относительное номинальное сопротивление энергосистемы:
;
— номинальная мощность энергосистемы, МВ·А:
.
.
Определим сопротивление воздушной полосы электропередач (ВЛЭП):
, (3.1.2)
где — удельное
= 0,32 Ом/км для U=500 кВ [1, 130];
Uср — среднее
Uср = 515 кВ;
— длина ВЛЭП от энергосистемы до подстанции, км:
= 310.
.
Определяем сопротивление трансформатора в относительных единицах согласно [1, 131]:
, (3.1.3)
где Sном — номинальная мощность трансформатора, МВ·А:
Sном = 250 МВ·А;
— сопротивление обмоток трансформатора, согласно [1, 129]:
, (3.1.4)
, (3.1.5)
. (3.1.6)
,
,
%.
Тогда
,
,
.
3.2 Расчет токов недлинного замыкания в точке К1
а) б)
Рис. 3.2.1. Схемы замещения для расчета токов недлинного замыкания в точке К1:
а) полная схема; б) облегченная схема.
Определяем эквивалентное сопротивление:
; (3.2.1)
;
; (3.2.2)
.
Определяем базисный ток согласно [1, 142]:
, (3.2.3)
где — среднее напряжение недлинного замыкания в точке К1, кВ:
.
.
Определим изначальное
, (3.2.4)
где — ЭДС системы:
= 1 [1, 130]
.
Определяем ударный ток системы при маленьком замыкании в точке К1 согласно [1, 148]:
, (3.2.5)
где — ударный коэффициент:
=1,895 [1, 150].
.
Определяем апериодическую составляющую тока недлинного замыкания в момент времени t согласно [1, 151]:
, (3.2.6)
где — время отключения полосы при маленьком замыкании, с:
— собственное время отключения выключателя, с:
= 0,025 с (для выключателей типа ВВБК — 500Б — 50), [1, 630];
— время срабатывания релейной защиты, с:
= 0,01с;
;
— неизменная времени затухания апериодической составляющей тока недлинного замыкания, с:
=0,06 с [1, 150]
.
Определяем повторяющуюся составляющую тока недлинного замыкания в момент времени t. Потому что система постоянно является удаленной от места недлинного замыкания, то
. (3.2.7)
.
3.3 Расчет токов недлинного замыкания в точке К2
а) б)
Рис. 3.3.1. Схемы замещения для расчета токов недлинного замыкания в точке К2:
а) полная схема; б) облегченная схема.
Определяем эквивалентное сопротивление:
; (3.3.1)
;
; (3.3.2)
.
Определяем базисный ток согласно [1, 142]:
, (3.3.3)
где — среднее напряжение недлинного замыкания в точке К2, кВ:
.
.
Определим изначальное
, (3.3.4)
где — ЭДС системы:
= 1 [1, 130]
.
Определяем ударный ток системы при маленьком замыкании в точке К2 согласно [1, 148]:
, (3.3.5)
где — ударный коэффициент:
=1,608 [1, 150].
.
Определяем апериодическую составляющую тока недлинного замыкания в момент времени t согласно [1, 151]:
, (3.3.6)
где — время отключения полосы при маленьком замыкании, с:
— собственное время отключения выключателя, с:
= 0,045 с (для выключателей типа ВВБК — 110Б -50) [1, 630];
— время срабатывания релейной защиты, с:
= 0,01с;
;
— неизменная времени затухания апериодической составляющей тока недлинного замыкания, с:
= 0,02 с [1, 150]
.
Определяем повторяющуюся составляющую тока недлинного замыкания в момент времени t. Потому что система постоянно является удаленной от места недлинного замыкания, то
. (3.3.7)
.
3.4 Расчет токов недлинного замыкания в точке К3
а) б)
Рис. 3.3.1. Схемы замещения для расчета токов недлинного замыкания в точке К3: а) полная схема; б) облегченная схема.
Определяем эквивалентное сопротивление:
; (3.4.1)
.
Определяем базисный ток согласно [1, 142]:
, (3.4.2)
где — среднее напряжение недлинного замыкания в точке К3, кВ:
.
.
Определяем изначальное
, (3.4.3)
где — ЭДС системы:
= 1 [1, 130]
.
Определяем ударный ток системы при маленьком замыкании в точке К3 согласно [1, 148]:
, (3.4.4)
где — ударный коэффициент:
=1,85 [1, 150].
.
Определяем апериодическую составляющую тока недлинного замыкания в момент времени t согласно [1, 151]:
, (3.4.5)
где — время отключения полосы при маленьком замыкании, с:
— собственное время отключения выключателя, с:
= 0,06 с (для выключателей типа ВЭ — 10 -31,5) [1, 630];
— время срабатывания релейной защиты, с:
= 0,01с;
;
— неизменная времени затухания апериодической составляющей тока недлинного замыкания, с:
= 0,01 с [1, 150]
.
Определяем повторяющуюся составляющую тока недлинного замыкания в момент времени t. Потому что система постоянно является удаленной от места недлинного замыкания, то
, (3.4.6)
Результаты расчетов токов недлинного замыкания заносим в табл. 3.1.
Таблица №3.1
Точки К З
Uном, кВ
, кA
, кА
, кА
, кA
К1
К2
К3
500
110
10
2,86
7,53
31,05
7,66
17,07
78,48
2,28
7,53
31,05
2,25
1,12
0,04
подстанция трансформатор питание ток
4. Выбор сборных шин
4.1 Выбор сборных шин на стороне СН (110 кВ)
Определяем расчётный и наибольший токи сборных шин на стороне СН:
, (4.1.1)
. (4.1.2)
По табл. П3.3 [1, 624] принимаем шины марки АС — 1000/56, с сечением провода q = 1000 мм2 , внешним поперечником провода d = 42,4 мм, допустимой токовой перегрузкой , расстояние меж фазами .
Условия проверки гибких шин:
Проверка по допустимому току
, [1, 233] (4.1.3)
, [1, 233] (4.1.4)
Проверку гибких шин на схлёстывание не производим, т.к. [1,233].
Проверка сборных шин по условию коронирования:
При горизонтальном расположении проводов напряженность электронного поля на средней фазе больше на 7%, чем расчетное
, [1, 238] (4.1.5)
где — исходная критичная напряженность электронного поля, при котором возникает корона, :
, [1, 237] (4.1.6)
где m — коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода:
m = 0,82 [1, 237];
— радиус провода, см:
=2,12 см (4.1.7)
.
Е — напряженность электронного поля около провода,
, [1, 237] (4.1.8)
где: Dcp — среднее геометрическое расстояние меж проводами фаз, расположенными горизонтально, см:
, [1, 237] (4.1.9)
где D — расстояние меж примыкающими фазами, см:
D = 300 см [1,237]
.
.
,
.
Таковым образом, шины АС — 1000/56 по условиям короны проходят.
Проверяем сечение на тепловое действие тока недлинного замыкания:
, [1, 220] (4.1.10)
где — выбранное поперечное сечение шины, ;
— малое сечение по тепловой стойкости, :
, [1, 191] (4.1.11)
где
, (4.1.12)
, .
,
с — коэффициент для дюралевых шин, :
[1,192].
Условие проверки на тепловое действие производится.
4.2 Выбор сборных шин на стороне НН (10кВ)
Определяем расчётный и наибольший токи сборных шин на стороне НН:
. (4.2.1)
. (4.2.2)
,
.
По табл. П3.5 [1, 625] избираем дюралевые 3-х полосные шины прямоугольного сечения 2(120?10) мм2 с Iдоп = 3760 А;
Условия проверки жёстких шин:
Избираем сечение шин по нагреву (по допустимому току):
;
.
,
.
Условие по допустимому току производится.
Проверяем избранные шины на тепловую стойкость при маленьком замыкании. Согласно (4.1.11):
,
где малое сечение по тепловой стойкости при = 0,01 с, = 0,07 с согласно (4.1.12) и (4.1.13) равно:
.
.
.
Условие проверки на тепловую стойкость производится.
Проверяем шины на механическую крепкость. Шины будут механически высокопрочны, если будет соблюдаться условие:
, [1, 222] (4.2.3)
где — допустимая величина напряжения, МПа:
, для дюралевого сплава [1,224]
— расчетная величина напряжения, МПа, определяемая для шин коробчатого сечения, расположенных по верхушкам прямоугольного треугольника по:
[1, 227] (4.2.4)
где а — расстояние меж фазами, м:
а = 0,5 м, [1,221];
— длина пролёта меж изоляторами:
= 5 м, согласно [1.229];
кА
— момент сопротивления шины, .
(4.2.15)
Принимая, что швеллеры шин соединены агрессивно по всей длине сварным швом, получаем:
.
,
Условие выбора производится, т.е. шины механически высокопрочны.
5. Выбор оборудования на стороне СН (110 кВ)
5.1 Выбор выключателя на стороне СН
Согласно (4.1.1) и (4.1.2)
,
.
Согласно табл.3.1:
,
,
.
По табл.П4.4 [1,630] за ранее избираем выключатель
ВВБК-110Б-50, который удовлетворяет условиям выбора:
по напряжению установки:
, [1, 296] (5.1.1)
где — напряжение на стороне ВН подстанции, кВ:
= 110 кВ;
— номинальное напряжение выключателя, кВ:
=110 кВ.
110 кВ =110 кВ;
, [1, 296](5.1.2)
. [1, 296] (5.1.3)
Таблица 5.1.
Каталожные данные выключателя ВВБК — 110Б -50
, кВ
,А
Iн.откл
кА
,%
iдин,
кА
Iдин,
кА
Iтер,
кА
tтер,
c
tотк,
с
tсв,
с
110
3150
50
35
128
50
56
3
0,06
0,045
Проверяем выключатель по отключающей возможности:
отключение симметричного тока недлинного замыкания:
(5.1.4)
отключение апериодической составляющей тока недлинного замыкания:
, (5.1.5)
где — номинальное времени t, кА:
, (5.1.6)
где =35% ,
Условие и соблюдаются.
Проверяем выключатель по включающей возможности:
, (5.1.7)
где — номинальный ток включения, кА:
, [1, 338]
, (5.1.8)
(5.1.9)
По включающей возможности выключатель проходит.
Проверяем на электродинамическую стойкость:
[1.338] (5.1.10)
,
[1.338] (5.1.11)
Условия электродинамической стойкости производятся.
Проверяем на тепловую стойкость:
, [1.339] (5.1.12)
где , согласно пт 4.1
Условие тепловой стойкости производится.
Приобретенные данные заносим в табл.5.1.
Таблица 5.1
Данные выключателя ВВБК — 110Б -50 на стороне СН
Условия выбора
Расчетные данные
Каталожные данные
Uуcт Uном
110 кВ
110 кВ
Iрасч < Iном
Imax < Iном
918,5 А
1837 А
3150 А
3150 А
In.t. < Iном.откл
7,53 кА
50 кА
iу < iвкл
In.o. < Iном.откл
17,07 кА
7,53 кА
127,28кА
50 кА
In.o. < Iдин
iу < iдин
7,53 кА
17,07 кА
50 кА
128 кА
4,25 кА2с
9408 кА2с
5.2 Выбор разъединителя на стороне СН
По табл.П4.1 [1,628] избираем разъединитель внешной установки 2-ух колонный с заземляющими ножиками типа РДЗ-110/2000 [1, 628].
Таблица 5.2
Каталожные данные разъединителя РДЗ-110/2000
Uном, кВ
Iном, А
, кА
Iтер кА/tтер, с
Привод
Главные ножики
Заземляющие ножики.
ПД-1У1
110
2000
100
40/3
40/4
Разъединитель удовлетворяет проверке по напряжению установки:
. [1, 290]
110 кВ = 110 кВ.
и по долговременному току:
, [1, 290]
. [1, 290]
918,5 А < 2000 А,
1837 А < 2000 А.
Производим проверку по электродинамической стойкости:
[1, 291] (5.2.1)
где — амплитуда предельного сквозного тока разъединителя, кА:
= 100 кА
17,07 кА < 100 кА
Условия электродинамической стойкости производятся.
Производим проверку по тепловой стойкости:
, [1, 291]
где , согласно (4.1.13)
Условие тепловой стойкости производится.
Приобретенные данные сводим в табл. 5.3.
Таблица 5.3
Данные разъединителя РДЗ-110/2000 на стороне СН
Условия выбора
Расчетные данные
Каталожные данные
Uуcт Uном
110 кВ
110 кВ
Iрасч < Iном
Imax < Iном
918,5 А
1837 А
2000 А
2000 А
17,07 кА
100 кА
4,25 кА2с
2977 кА2с
5.3 Выбор трансформатора тока на стороне СН
Избираем по табл.П4.5 [1, 632] трансформатор тока типа
ТФЗМ-110-2000 — У1 — 0,5/10Р, который удовлетворяет условиям выбора:
по напряжению установки:
. [1, 373]
110 кВ = 110 кВ
по номинальному току первичной обмотки:
, [1, 373] (5.3.1)
. [1, 373] (5.3.2)
.
.
Таблица 5.4
Каталожные данные трансформатора тока типа
ТФЗМ-110-2000-У1-0,5/10Р
, кВ
, А
А
iдин,
кА
Iтер,
кА
tтер,
c
, ВА
110
2000
5
212
68
3
30
Проверяем избранный трансформатор тока на электродинамическую стойкость:
, [1, 373]
.
Условие электродинамической стойкости производится.
Проверяем его на тепловую стойкость:
, [1, 373]
где , согласно (4.1.13)
,
.
Условие тепловой стойкости производится.
Список нужных измерительных устройств принимаем по табл. 4.11, [1, 364]; типы устройств, их характеристики — по табл.П4.7, [1, 635] и проводим их в табл.5.6.
Таблица 5.6
Вторичная перегрузка трансформатора тока типа
ТФЗМ-110-1000-У1-0,5/10Р
Устройство
Тип
Перегрузка фазы, ВА
А
В
С
Амперметр
Э-335
0,5
0,5
0,5
Ваттметр
Д-335
0,5
—
0,5
Варметр
Д-335
0,5
—
0,5
Счётчик
активной энергии
САЗ-И681
2,5
2,5
—
Счётчик
реактивной энергии
СР4-И689
—
2,5
2,5
Итого:
4
5,5
4
Проверяем избранный трансформатор по вторичной перегрузке:
, [1, 373] (5.3.3)
где — номинальная допустимая перегрузка трансформатора тока в избранном классе точности, Ом;
— вторичная перегрузка трансформатора тока, Ом.
Потому что индуктивное сопротивление токовых цепей весьма не достаточно, то принимаем
. (5.3.4)
Определяем расчетную вторичную нагрузку:
, [1, 374] (5.3.5)
где — сопротивление устройств, Ом:
, [1, 374] (5.3.6)
где — мощность, потребляемая устройствами, ВА:
= 5,5 ВА; — вторичный ток трансформатора, А:
=5 А
.
— сопротивление контактов, Ом:
= 0,1 Ом , [1, 374]
— сопротивление проводов, Ом. Сопротивление проводов зависит от их длины и сечения. Чтоб трансформатор работал в избранном классе точности, нужно выдержать условие:
. [1, 374] (5.3.7)
как следует:
, (5.3.8)
где . (5.3.9)
.
.
Определим сечение соединительных проводов:
, [1, 374] (5.3.10)
где — удельное сопротивление провода, :
, для медного провода [1, 374];
— расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора, м.
Для включения в полную звезду:
, (5.3.11)
, для ОРУ 110кВ
Для соединения трансформатора тока с устройствами избираем контрольный кабель марки КРВГ, сечением , [1, 375].
Определяем действительное сопротивление проводов:
. [1, 374] (5.3.12)
.
Определяем действительную вторичную нагрузку:
.
Проверяем условие
.
.
Условие производится.
Приобретенные данные вносим в табл. 5.7.
Таблица 5.7 Расчетные и каталожные данные трансформатора тока типа ТФЗМ-110-2000-У1-0,5/10Р
Условия выбора
Расчетные данные
Каталожные данные
110 кВ
110 кВ
918,5 А
1837 А
2000 А
2000 А
17,07 кА
212 кА
4,25 кА2с
13872 кА2с
1,2 Ом
1,2 Ом
5.5 Выбор трансформатора напряжения на стороне СН
По напряжению установки и табл. П4.6, [1,634] избираем трансформатор напряжения типа НКФ-110-57 с классом точности 0,5.
Таблица 5.8.
Каталожные данные трансформатора напряжения типа НКФ — 110 — 57
характеристики
Каталожные данные
Номинальное напряжение первичной обмотки
110/v3 кВ
Номинальное напряжение главный вторичной обмотки
100/v3 В
Номинальное напряжение доборной обмотки
100 В
Номинальная мощность
400 ВА
Наибольшая мощность
2000 ВА
Список устройств, установленных на РУ 110 кВ принимаем по табл. 4.11, [1, 364], их характеристики — по табл. П4.7, [1, 635]. Приобретенные данные сведём в табл. 5.9.
Таблица 5.9
Вторичная перегрузка трансформатора напряжения типа НКФ — 110 — 57
Приборы
Тип
S одной обмотки, ВА
Число обмоток
cosц
sinц
Число устройств
Общая потребляемая
мощность
Р, Вт
Q, вар
Отходящие полосы:
Ваттметр
Д-335
1,5
2
1
0
1
3
0
Варметр
Д-335
1,5
2
1
0
1
3
0
Фиксатор импульсного деяния
ФИП
3
2
0,38
0,925
1
2,28
5,55
Счетчик активной энергии
САЗ-И681
5,26
2
0,38
0,925
1
4
9,73
Счётчик реактивной энергии
СР4 — И689
7,89
2
0,38
0,925
1
6
14,6
Сборные шины
Вольтметр пофазный
Э-335
2
1
1
0
1
2
0
Вольтметр регистрирующий
Н-394
10
1
1
0
3
30
0
Частотомер регстрирующий
Н-397
1
2
1
0
1
2
0
Итого:
12
52,28
29,88
Определим суммарную мощность устройств, присоединённых к трансформатору напряжения:
[1, 375] (5.5.1)
Проверим избранный трансформатор напряжения:
по напряжению:
[1, 375]
по вторичной перегрузке:
, [1,375] (5.5.2)
где — мощность трансформатора напряжения в данном классе мощности по табл. П4.6, [1, 634]; потому что трансформатор напряжения соединен в звезду, то заместо берём сумму трёх трансформаторов:
тогда
Условия соблюдаются.
Таковым образом, трансформаторы напряжения будут работать в избранном классе точности 0,5.
Для соединения трансформаторов с устройствами принимают контрольный кабель КРВГ с сечением по условию механической прочности.
6. Выбор оборудования на стороне НН
6.1 Выбор вводного выключателя на стороне НН
Согласно (4.2.1) и (4.2.2):
= 1587 А,
= 3175 А;
Согласно пт 3:
По табл.П4.4 [1,630] за ранее избираем вводный выключатель ВЭ-10-3600-31,5 удовлетворяющий условиям выбора:
по напряжению установки:
,
10кВ=10кВ;
по долговременному току:
,
,
Таблица 6.1
Каталожные данные вводного выключателя ВЭ-10-3600-31,5УЗ
Вводной выключатель
кВ
, А
Iн.откл кА
,%
iдин, кА
Iдин, кА
Iтер, кА
tтер, c
tотк, с
tсв, с
ВЭ-10-3600-31,5
10
3600
31,5
—
80
31,5
31,5
4
0,75
0,06
Проверяем выключатель по отключающей возможности:
отключение симметричного тока недлинного замыкания:
отключение апериодической составляющей тока недлинного замыкания:
,
где — номинальное времени t, кА:
где для вводного=25% , [1, 296]
Условия соблюдаются.
Проверяем выключатель по включающей возможности:
,
где — номинальный ток включения, кА:
, [1, 338]
,
По включающей возможности выключатель проходит.
Проверяем на электродинамическую стойкость:
,
Условия электродинамической стойкости производятся.
Проверяем на тепловую стойкость:
,
где , согласно пт 4.2
Условия тепловой стойкости производится.
Приобретенные данные сводим в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Данные вводного ВЭ-10-3600-31,5УЗ выключателя на стороне НН
6.2 Выбор секционного выключателя на стороне НН
Согласно (4.2.1) и (4.2.2):
= 1587 А,
= 3175 А;
Согласно пт 3:
По табл.П4.4 [1,630] за ранее избираем секционный выключатель ВВЭ-10-31,5/3600 удовлетворяющий условиям выбора:
по напряжению установки:
,
10кВ=10кВ;
по долговременному току:
,
,
Таблица 6.3
Каталожные данные секционного выключателя ВВЭ-10-31,5/3600 У3
Секционный выключатель
кВ
А
Iн.откл кА
,%
iдин, кА
Iдин, кА
Iтер, кА
tтер,c
tотк, с
tсв, с
ВВЭ-10-31,5/3600
10
3600
31,5
—
80
31,5
31,5
4
0,75
0,06
Проверяем выключатели по отключающей возможности:
отключение симметричного тока недлинного замыкания:
отключение апериодической составляющей тока недлинного замыкания:
,
где — номинальное времени t, кА:
где для секционного =25% , [1, 296]
Условия соблюдаются.
Проверяем выключатель по включающей возможности:
,
где — номинальный ток включения, кА:
, [1, 338]
,
По включающей возможности выключатель проходит.
Проверяем на электродинамическую стойкость:
,
Условия электродинамической стойкости производятся.
Проверяем на тепловую стойкость:
,
где , согласно пт 4.2
Условия тепловой стойкости производится.
Приобретенные данные сводим в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Данные секционного выключателя ВВЭ-10-31,5/3600 У3 на стороне НН
6.3 Выбор линейного выключателя на стороне НН
Больший ток обычного режима на стороне НН для выбора линейного выключателя:
, (6.2.1)
Больший ток ремонтного либо послеаварийного режима на стороне НН для выбора линейного выключателя:
По табл.5.1 [2,232] избираем выключатель ВВЭ-10-31,5/1250 Т3, который удовлетворяет условиям выбора:
по напряжению установки:
,
10кВ=10кВ;
по долговременному току:
,
,
Таблица 6.5
Каталожные данные линейного выключателя ВВЭ-10-31,5/1250 ТЗ
, кВ
,А
Iн.откл кА
,%
iдин, кА
Iдин, кА
Iтер, кА
tтер, c
tотк, с
tсв, с
10
1250
31,5
—
80
31,5
31,5
3
0,075
0,05
Проверяем выключатель по отключающей возможности:
отключение симметричного тока недлинного замыкания:
отключение апериодической составляющей тока недлинного замыкания:
,
где — номинальное времени t, кА:
,
где =22,5% [1,296],
Проверяем выключатель по включающей возможности:
,
где — номинальный ток включения, кА:
, [1,338]
,
.
По включающей возможности выключатель проходит.
Проверяем на электродинамическую стойкость:
,
Условия электродинамической стойкости производятся.
Проверяем на тепловую стойкость:
,
где, — согласно пт 4.2
Условие тепловой стойкости производится.
Приобретенные данные сводим в табл. 6.6.
Таблица 6.6
Данные линейного выключателя ВВЭ-10-31,5/1250 Т3 на стороне НН
Условия выбора
Расчетные данные
Каталожные данные
Uуcт Uном
10 кВ
10 кВ
Iрасч < Iном
Imax < Iном
529 А
1058 А
1250 А
1250 А
In.t. <
31,05 кА
31,5 кА
iу < iвкл
In.o. < Iн.отк
78,48 А
31,05 кА
80,2 кА
31,5 кА
In.o. < Iдин
iу < iдин
31,05 кА
78,48 кА
31,5 кА
80 кА
77,12 А2с
2977 кА2с
6.4 Выбор вводного трансформатора тока на стороне НН
Избираем по табл.5.9 [2,298] трансформатор тока типа ТЛШ-10-2000У3-0,5/10Р, который удовлетворяет условиям выбора:
по напряжению установки:
10кВ = 10кВпо номинальному току первичной обмотки:
Таблица 6.7
Каталожные данные трансформатора тока типа
ТЛШ-10-2000У3-0,5/10Р
, кВ
, А
А
iдин, кА
Iтер, кА
tтер, c
, ВА
10
2000
5
81
31,5
3
20
Проверяем избранный трансформатор тока на электродинамическую стойкость:
Условие электродинамической стойкости производится.
Проверяем его на тепловую стойкость:
,
где , согласно пт 4.2
.
Условие тепловой стойкости производится.
Список нужных измерительных устройств принимаем по табл.4.11, [1, 364]; типы устройств, их характеристики — по табл. П4.7, [1, 635] и проводим их в табл.6.8.
Таблица 6.8
Вторичная перегрузка трансформатора тока типа
ТЛШ — 10 -2000У3 — 0,5/10Р
Устройство
Тип
Перегрузка фазы, ВА
А
В
С
Амперметр
Э-335
0,5
0,5
0,5
Ваттметр
Д-335
0,5
—
0,5
Варметр
Д-335
0,5
—
0,5
Счётчик активной энергии
САЗ-И681
2,5
2,5
—
Счётчик реактивной энергии
СР4-И689
—
2,5
2,5
Итого:
4
5,5
4
Проверяем избранный трансформатор по вторичной перегрузке:
,
где — номинальная допустимая перегрузка трансформатора тока в избранном классе точности, Ом;
— вторичная перегрузка трансформатора тока, Ом.
Потому что индуктивное сопротивление токовых цепей весьма не достаточно, то принимаем
Определяем расчетную вторичную нагрузку:
где — сопротивление устройств, Ом:
,
где — мощность, потребляемая устройствами, ВА:
= 5,5 ВА; — вторичный ток трансформатора, А:
=5А
— сопротивление контактов, Ом:
= 0,1Ом , [1,374]
— сопротивление проводов, Ом.
Сопротивление проводов зависит от их длины и сечения. Чтоб трансформатор работал в избранном классе точности, нужно выдержать условие:
как следует:
,
где
Определим сечение соединительных проводов:
,
где — удельное сопротивление провода, :
, [1, 374]
— расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора, м. Для включения в неполную звезду:
, (6.3.1)
где М, [1, 374]
м;
Для соединения трансформатора тока с устройствами избираем контрольный кабель марки КРВГ, сечением , [1, 375]
Определяем действительное сопротивление проводов:
Определяем действительную вторичную нагрузку:
Проверяем условие
Условие производится.
Приобретенные данные внесём в табл.6.9.
Таблица 6.9
Расчетные и каталожные данные трансформатора тока типа
ТЛШ-10-2000У3 — 0,5/10Р
Условия выбора
Расчетные данные
Каталожные данные
10В
10В
529 А
1058 А
2000 А
2000 А
78,48 кА
81кА
77,12 кА2с
2977 кА2с
0,41Ом
0,8 Ом
6.5 Выбор линейного трансформатора тока на стороне НН
Избираем по табл.П4.5 [1, 633] трансформатор тока типа ТЛМ-10-1500У3-0,5/10Р, который удовлетворяет условиям выбора:
по напряжению установки:
10кВ = 10кВ
по номинальному току первичной обмотки:
Таблица 6.10
Каталожные данные трансформатора тока типа
ТЛМ-10-1500У3-0,5/10Р
, кВ
, А
, А
iдин, кА
Iтер, кА
tтер, c
, ВА
10
1500
5
100
26
3
10
Проверяем избранный трансформатор тока на электродинамическую стойкость:
Условие электродинамической стойкости производится.
Проверяем его на тепловую стойкость:
,
где , согласно пт 4.2
Условие тепловой стойкости производится.
Список нужных измерительных устройств принимаем по табл.4.11, [1, 364]; типы устройств, их характеристики — по табл. П4.7, [1, 635] и приводим их в табл.6.11.
Таблица 6.11
Вторичная перегрузка трансформатора тока типа
ТЛМ — 10 — 1500У3 — 0,5/10Р
Устройство
Тип
Перегрузка фазы, ВА
А
В
С
Амперметр
Э-335
0,5
—
0,5
Счётчик активной энергии
САЗ-И681
2,5
—
2,5
Счётчик реактивной энергии
СР4-И676
2,5
—
2,5
Итого:
5,5
—
5,5
Проверяем избранный трансформатор по вторичной перегрузке:
,
где — номинальная допустимая перегрузка трансформатора тока в избранном классе точности, Ом; — вторичная перегрузка трансформатора тока, Ом. Потому что индуктивное сопротивление токовых цепей весьма не достаточно, то принимаем
Определяем расчетную вторичную нагрузку:
,
где — сопротивление устройств, Ом:
,
где — мощность, потребляемая устройствами, ВА:
= 5,5 ВА;
— вторичный ток трансформатора, А:
=5А
— сопротивление контактов, Ом:
= 0,1Ом , [1,374]
— сопротивление проводов, Ом.
Сопротивление проводов зависит от их длины сечения. Чтоб трансформатор работал в избранном классе точности, нужно выдержать условие:
как следует:
,
Определим сечение соединительных проводов:
,
где — удельное сопротивление провода, :
, для медного провода
— расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора, м.
Для включения в неполную звезду:
,
где, для ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) 6-10кВ [1, 374]
Для соединения трансформатора тока с устройствами избираем контрольный кабель марки КРВГ, сечением 4, [1, 375]
Определяем действительное сопротивление проводов:
Определяем действительную вторичную нагрузку:
Проверяем условие
Условие производится.
Приобретенные данные внесём в табл.6.12.
Таблица 6.12
Расчетные и каталожные данные трансформатора тока типа
ТЛМ — 10 — 1500У3 — 0,5/10Р
Условия выбора
Расчетные данные
Каталожные данные
10 кВ
10 кВ
529 А
1058 А
1500 А
1500 А
78,48 кА
100 кА
77,12 кА2с
2028 кА2с
0,374 Ом
0,4 Ом
6.6 Выбор трансформатора напряжения на стороне НН
По напряжению установки и табл. П5.13 [2, 328] избираем трансформатор напряжения типа НОЛ-10-66У3 с классом точности 0,5.
Таблица 6.13
Каталожные данные трансформатора напряжения типа НОЛ-10-66У3
характеристики
Каталожные данные
Номинальное напряжение первичной обмотки
10/v3кВ
Номинальное напряжение главный вторичной обмотки
100/v3В
Номинальное напряжение доборной обмотки
—
Номинальная мощность
75 ВА
Наибольшая мощность
960 ВА
Список устройств, установленных на РУ 10кВ принимаем по табл. 4.11, [1, 364], их характеристики — по табл.П4.7, [1, 635]. Приобретенные данные сведём в табл. 6.14.
Таблица 6.14
Вторичная перегрузка трансформатора напряжения типа НОЛ 0,8 — 10-66У3
Приборы
Тип
S одной обмотки, ВА
Число обмоток
cosц
sinц
Число устройств
Общая потребляемая мощность
Р, Вт
Q, вар
Отходящие полосы:
Счетчик активной энергии
САЗ-И681
5,26
2
0,38
0,925
7
28
68,16
Счётчик реактивной энергии
СР4 — И689
7,9
2
0,38
0,925
7
42
102,24
Сборные шины:
Вольтметр
Э — 335
2
1
1
0
3
6
0
Вольтметр пофазный
Э — 335
2
1
1
0
1
2
0
Трансформатор:
Варметр
Д — 335
1,5
1
1
0
1
1,5
0
Ваттметр
Д — 335
1,5
1
1
0
1
1,5
0
Счетчик активной мощности
САЗ-И681
5,26
2
0,38
0,925
1
2
9,74
Счётчик реактивной энергии
СР4 -И689
7,9
2
0,38
0,925
1
2
14,61
Итого:
20
85
194,75
Определим суммарную мощность устройств, присоединённых к трансформатору напряжения:
Проверим избранный трансформатор напряжения:
по напряжению:
по вторичной перегрузке:
,
где — мощность трансформатора напряжения в данном классе мощности по табл. П4.6, [1, 634]; потому что трансформатор напряжения однофазный, то заместо берём сумму трёх трансформаторов:
тогда
Условия соблюдаются.
7. Выбор трансформаторов собственных нужд и схемы питания потребителей собственных нужд
Согласно указаниям [1, 474] принимаем для двухтрансформаторной подстанции 500 кВ два трансформатора собственных нужд. Так же для подстанции принимаем неизменный оперативный ток. Трансформаторы собственных нужд присоединяются к сборным шинам 10 кВ. По табл. П6.1 [1, 639] и табл. П6.2 [1, 640] определяем суммарную нагрузку собственных нужд и сводим в табл. 8.1.
Таблица 7.1.
Перегрузка собственных нужд подстанции 500/110/10
Вид пользователя собственных нужд
Установленная мощность
cosц
tgц
Перегрузка
Ед.кВткол
Всего кВт
Pуст, кВт
Qуст, квар
Остывание трансформатора АТДЦТН — 250 000/
500/110/10
44,42
88,8
0,85
0,62
88,8
55,01
Обогрев ВВБK-500
4,64
18,4
1
0
18,4
—
Обогрев ВВБК-110
1,89
16,2
1
0
16,2
—
Обогрев шифанеров КРУ-10
1?21
21
1
0
21
—
Отопление, освещение, вентиляция:
ОПУ
—
90
1
0
90
—
Компрессорная
Электродвигатели
30?5
150
0,85
0,62
150
93
Отопление, освещение
15?5
75
1
0
75
—
Освещение ОРУ 500 кВ
—
12
1
0
12
—
Освещение ОРУ 110 кВ
—
10
1
0
10
—
Маслохозяйство
—
75
1
0
75
—
Подзарядно-зарядный агрегат ВАЗП
—
46
1
0
46
—
Итого:
602,4
148,01
Расчетная полная мощность потребителей собственных нужд:
, [1, 475] (7.1)
где — коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты загрузки и одновременности:
=0,8 , [1, 475]
.
Устанавливаем два трансформатора собственных нужд. При 2-ух трансформаторах собственных нужд (ТСН) при неизменном дежурстве персонала условие выбора ТСН:
, [1, 475] (7.2)
где — коэффициент допустимой аварийной перегрузки.
[1, 475]
Избираем 2 трансформатора ТСЗ — 400/10 [2, 121]. При выключении 1-го из их иной будет загружен на 496,25/400=1,24, другими словами перегружен на 24%, что допустимо.
Рис. 8.1. Схема питания потребителей собственных нужд.
8. Расчет заземляющего устройства
Производим расчёт заземляющего устройства площадью 100110 м2
Рис.8.1. Облегченная схема заземляющего устройства.
Определим удельное сопротивление грунта:
— чернозём ; [1, 592]
— глина . [1, 592]
Определим глубину верхнего слоя земли:
. [1, 589]
Определим глубину залегания заземления:
. [1, 589]
Определим высоту вертикальных заземлений:
.
Расстояние меж вертикальными заземлителями:
. [1, 593]
Продолжительность протекания тока к.з.:
.
Принимаем для допустимое напряжение прикосновения по продолжительности протекания тока через тело:
. [1, 596]
Определим по плану ОРУ длину горизонтальных заземлений:
. [1, 592]
Работающий план преобразуем в расчетную квадратную модель со стороной:
, [1, 601] (9.1)
.
Определим число вертикальных заземлений по периметру контура:
. [1, 601]
Число вертикальных заземлений:
, [1, 601] (9.2)
.
Принимаем =42.
Общие длины вершин заземлителей:
, [1, 601] (9.3)
.
Относительная глубина:
. [1, 599]
Общее сопротивление сложного заземления:
, [1, 599] (9.4)
где , [1, 599] (9.5)
т.к.
;
— эквивалентное сопротивление земли, Ом•м:
По табл. 7.6 [1, 600] определяем
т. к. ;
;
как следует
.
.
Определим коэффициент напряжения прикосновения:
, [1, 598] (9.6)
где М — параметр, зависящий от :
М=0,5 , [1, 598]
— коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека и сопротивлению протекания тока от ступней:
, [1, 598] (9.7)
где — сопротивление тела человека, Ом:
, [1, 598]
— сопротивление протекания тока от ступней, Ом:
, [1, 598] (9.8)
.
.
Определим напряжение на заземлении:
, [1, 598] (9.9)
.
Обязано соблюдаться условие:
,
.
Условие производится.
Вычислим ток, стекающий с заземлителя при однофазном к.з в границах установки, определяемый согласно [1,598] по:
, (9.11)
где — сопротивление нулевой последовательности трансформаторов;
.
.
Определим сопротивление заземляющего устройства:
, [1, 598] (9.12)
.
Обязано соблюдаться условие:
,
.
Условие производится.
Определим напряжение прикосновения:
, [1, 601] (9.13)
.
Обязано соблюдаться условие:
,
.
Условие производится.
Заключение
В данном курсовом проекте спроектирована подстанция напряжением 500/110/10 кВ, для которой выбрано основное электротехническое оборудование: выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, сборные шины, трёхобмоточные автотрансформаторы, комплектные распределительные устройства на 10 кВ.
На стороне высочайшего напряжения 500 кВ использована схема ОРУ кольцевая схема четырёхугольник, на среднем напряжении 110 кВ использована схема ОРУ с 2-мя рабочими системами шин и обходной, на низком напряжении 10 кВ одна секционированная система шин. На стороне среднего напряжения выбраны выключатели типа ВВБК-110, трансформаторы тока ТФЗМ-110, трансформаторы напряжения НКФ-110; на низшем напряжении выключатели ВЭ-10 и ВВЭ-10 , трансформаторы тока ТЛШ-10 и ТЛМ-10, трансформаторы напряжения НОЛ-10.
Для надежного электроснабжения потребителей выбраны автотрансформаторы типа АТДЦТН 250000/500/110/10.
Также была выбрана схема питания потребителей собственных нужд, также были выбраны трансформаторы собственных нужд ТСЗ 400/10/0,4.
В курсовом проекте было рассчитано заземляющее устройство.
Всё выбранное оборудование удовлетворяет условиям выбора и является более действенным для данной подстанции.
]]>