Достоинства радиальных, магистральных и смешанных схем электрических сетей. Компенсация реактивной мощности. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов на подстанции. Расчет токов короткого замыкания. Описание схемы автоматического включения резерва.
Определяем коэффициент силовой сборки, по формуле m = ; (4) где Рн max, Рн min - соответственно, мощность максимального и минимального электроприемника группы, КВТ. m = = 3 Определяем расчетную мощность силового трансформатора при коэффициенте загрузки 70 ? 80 % Sp , КВА, по формуле Определяем мощность силового трансформатора Sнт по [3, с.41, таблица 27.6] из условия Определяем активные потери мощности в трансформаторе D Р, КВТ, по формуле Определяем полную расчетную мощность трансформатора с учетом потерь Sрп , КВА, по формулеВ курсовом проекте осуществлен выбор типа подстанции и ее электроснабжение. Выбираем радиальную схему, так как эта схема обеспечивает высокую надежность питания. Комплектация РУ-10 КВ подстанции производится высоковольтными ячейками КРУ КМ-1.
Введение
Сегодня нам сложно представить себе, как могли обходиться без электричества наши предки каких-нибудь лет сто назад. Если речь идет о системах коммуникаций жизнеобеспечения загородного дома: водопровод, отопление, канализация - то даже небольшие перебои в электроснабжении приводят к неприятным последствиям, в конечном итоге - к выходу из строя оборудования. Спасают в случае неожиданного отключения электричества и в удаленности от электромагистральных путей бытовые электростанции (чаще всего, это дизельные электростанции, т.е. дизель генераторы, или бензогенераторы), водоснабжение или полив в этом случае осуществят мотопомпы. Электрогенератор (дизельный генератор, бензиновый генератор, газовый генератор) - отличное решение проблемы электрообеспечения для небольшой мастерской или ремонтной службы. Дизель электростанции (дизель генераторы) и бензогенераторы - надежные помощники на стройплощадках. Современные автономные электростанции имеют широкий диапазон мощностей. Дизельгенераторы и бензогенераторы небольшой мощности удобны для постоянного или аварийного электроснабжения коттеджа, мощные дизельные электростанции в состоянии обеспечить работу промышленного предприятия. Резервные электростанции необходимы на производствах с непрерывным циклом работы. А для определенной категории потребителей электроэнергии недопустим даже кратковременный перерыв электроснабжения, поэтому для них предусмотрено питание от трех независимых источников. Сфера использования независимых электростанций для обеспечения гарантированного электропитания объектов чрезвычайно широка: промышленность и сельское хозяйство, банки и операторы сотовой связи, информационно-вычислительные центры и телекоммуникационные системы, спортивные сооружения и больницы и др. Обычно бензиновые, газовые и дизельные электростанции приобретаются в комплекте с соответствующим оборудованием. Трудно переоценить значение дизель генераторов, бензогенераторов и т.п. в современном мире. В Европе или США дизель генераторы или бензогенераторы имеются практически в каждом доме. В некоторых случаях, когда дизельные электростанции или бензогенераторы нужны на короткий срок или для работ недостаточно мощности основного источника электроснабжения, удобна аренда электростанций(аренда генераторов). Современные электростанции, например, дизельгенераторы, имеют множество модификаций: стационарный или передвижной вариант исполнения, различная степень автоматизации, могут комплектоваться шумоизолирующим кожухом и т.п. Любой электрогенератор состоит из двигателя и собственно генератора. В зависимости от используемого вида двигателя различают бензиновый генератор, дизельный генератор и газовый генератор. Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, поэтому, выбирая электрогенератор, следует учесть условия, в которых он будет эксплуатироваться. Важно знать, насколько технические характеристики конкретного электрогенератора отвечают вашим потребностям. Бензогенераторы удобнее для кратковременного использования, дизельные электростанции - в качестве основного источника электроснабжения, для работы газовых генераторов требуется магистральное газоснабжение или баллоны со сжиженным газом. Дизельгенераторы (дизель электростанции) стоят дороже бензиновых, но у них существенно ниже затраты на топливо и техобслуживание. При частом использовании дизельного генератора разница в цене быстро окупится. Дизельный генератор соответствующей мощности способен обеспечить электроэнергией целый коттеджный поселок. Дизельгенераторы экономичны и надежны в использовании. Еще один плюс дизель генераторов - нетребовательность к качеству топлива. Основными достоинствами бензогенераторов служат их невысокая стоимость, компактные размеры, низкий уровень шума и легкий запуск в условиях пониженной температуры. Газовые генераторы экономичны и экологически безопасны. Но, выбирая электростанцию, следует помнить о том, что суммарная потребляемая мощность должна составлять не менее 25 % от номинальной мощности генератора, важно также правильно рассчитать и максимально потребляемую мощность. В каждом конкретном случае ответ на вопрос, что выбрать: дизельный генератор, бензиновый или газовый, зависит от многих факторов - наличия подходящего топлива, времени работы электростанции, требуемой мощности и др.
1. Выбор схемы электроснабжения подстанции и распределение потребителей по секциям шин
Схемы электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.
При составлении схемы необходимо учитывать надежность электроснабжения, минимум затрат цветных металлов.
Радиальная схема. При радиальной схеме энергия от одного узла питания поступает к одному или группе электроприемников. Эти схемы применяются в случае, когда группы электродвигателей, сконцентрированных в одном месте, т.е. применяются при крупном сосредоточении нагрузок.
Достоинства: высокая надежность электроснабжения; схемы более гибкие в отношении включения и отключения отдельных электрических приемников; отсутствие влияния повреждения в одном токоприемнике на все остальные; схемы хорошо приспособлены к автоматизации.
Недостатки: большая стоимость изза большого использования пусковой и защитной аппаратуры и проводникового материала.
Магистральные схемы. Применяются при равномерном распределении потребителей по территории цеха и при питании электроприемников одной технологической линии.
Достоинства: возможность снизить капитальные затраты за счет уменьшения длины питающих линий; возможность снизить количество коммутирующих аппаратов; упрощенность строительной части подстанции.
Недостатки: малая надежность электроснабжения; повреждение магистрали ведет к отключению всех потребителей, запитанных от нее.
В данном курсовом проекте по электроснабжению подстанции предусматривают выбор наиболее целесообразного в технико-экономическом отношении типа подстанции, ее электроснабжение. Выбираем радиальную схему электроснабжения подстанции, т. к. эта схема обеспечивает по сравнению с магистральной, большую надежность, хотя требует больших затрат на сооружение. Выбор этой схемы обусловлен и тем, что при прекращении подачи электроэнергии потребителей 1-й и 2-й категорий, имеющихся в схеме, потери изза простоя будут стоить больше, по сравнению с затратами на ее сооружение.
Распределяем равномерно нагрузку по секциям шин. От каждой секции шин напряжением 0,4 КВ запитаны три потребителя второй категории и три потребителя первой категории и батарея конденсаторов мощностью 150 КВАР. Для большей надежности питания двух секций шин установлен межсекционный выключатель.
2. Расчет электрических нагрузок методом коэффициента максимума
Составляем ведомость потребителей, данные сводим в таблицу 1.
Таблица 1- Ведомость потребителей
Наименование узлов питания и групп электроприемников Количество электроприемников Установленная мощность, приведенная к ПВ=100КВТ Коэффициент сборки m Коэффициент использования Ки одного электроприемника общая
При наличии нагрузок 1, 2 и 3 категории необходимо питание подстанции от 2-х и более источников, поэтому осуществление питания производится не менее, чем от двух секций подстанций.
Т.к. секции шин симметричны, расчет нагрузок ведем по 1 с. ш.
Определяем общую установленную мощность Рном, КВТ, по формуле
Рном = ? nпр ? Рпр; (1) где nпр - число присоединений;
Рпр - номинальная мощность присоединения, КВТ
Рном = 3? 115 2 ? 60 = 465 КВТ;
Определяем среднюю активную мощность за смену Рсм, КВТ, по формуле
Рсм=? nпр ? Рпр ? Ки; (2) где Ки - коэффициент использования
Рсм = 3 ? 115 ? 0,5 2 ? 60 ? 0,8 = 268,5 КВТ;
Определяем средний коэффициент использования Ки ср, по формуле
Ки ср = ; (3)
Ки ср = =0,58;
Определяем коэффициент силовой сборки, по формуле m = ; (4) где Рн max, Рн min - соответственно, мощность максимального и минимального электроприемника группы, КВТ. m = = 3
Согласно [6, с. 56] при n 5, Ки 0,2, m>3, P const эффективное число электроприемников определяется, по формуле nэ = ; (5) nэ = = 77,5
По найденным величинам nэ и Ки ср определяем коэффициент максимума согласно [ 6 , с.55, таблица 2.13 или рисунок 2.15 ].
Кмах=1,09;
Определяем максимальную активную мощность нагрузки Рмах, КВТ, по формуле
Рмах=Кмах ? Рсм; (6)
Рмах=1,09 ? 268,5 = 292,66 КВТ
Определяем среднюю реактивную мощность нагрузки за смену до компенсации Qcm, КВАР, по формуле
Q’см =?nпр ?Рпр ? Ки ? tg?; (7) где tg? - тангенс каждого присоединения, определяемый по соответствующему cos?
Определяем величину разрядного сопротивления rразр, Ом, по формуле rразр= ; (16) где Uф - фазное напряжение, КВ; Uф=0,22 КВ rразр1= = 4,84 КОМ;
Расчет по подстанции
Рном/ст=2 Рном
Рном п/ст=2 465= 930
Рсм п/ст=2 Рсм
Рсм п/ст=2 268,5= 537
Ku ср п/пс=
Ku ср п/пс= m= nэф п/ст= где Рн п/ст=12 nэф п/ст=
Kmax п/ст=1.05
Pmax п/ст = Kmax п/ст Рсм п/ст
Pmax п/ст =1,05 537=563,85
Qcm п/с =2 Qcm
Qcm п/ст=
Qmax п/ст= Qcm п/ст=77,8
Smax п/ст=
Smax п/ст= КВТ
Imax=
Imax= А cos = cos =
4. Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов на подстанции
При наличии электроприемников I категории в любом случае должно быть не менее двух трансформаторов.
Определяем расчетную мощность наиболее загруженной секции Scm , КВА, по формуле
Scm = КВА; (17) см = КВА
Определяем расчетную мощность силового трансформатора при коэффициенте загрузки 70 ? 80 % Sp , КВА, по формуле
Sp = = 387,5 КВА
Определяем мощность силового трансформатора Sнт по [ 3, с.41, таблица 27.6] из условия
Sнт = Sp, (19)
Выбираем трансформатор типа ТМ - 400/10, Sнт = 400 КВА.
387,5 КВА < 400 КВА
Определяем активные потери мощности в трансформаторе D Р, КВТ, по формуле
D Р = ?РХХ ?РКЗ? Кз2 (20)
D Р = 1,2 5,5 ? 0,72 = 3,9 КВТ
Определяем реактивные потери мощности в трансформаторе D Q, квар, по формуле
D Q = (Ixx Uкз) ? Sнт ? 10-2, (21)
D Q = (2,1 6,5) ? 400 ? 10-2 = 34,4 квар
Определяем полную расчетную мощность трансформатора с учетом потерь Sрп , КВА, по формуле
(22)
Sрп = КВА
Определяем коэффициент загрузки трансформатора в номинальном режиме Кз , о.ед., по формуле
Кз = Sрп / Sнт (23)
Кз = 282/ 400 = 0,7
Определяем расчетную мощность по подстанции с учетом потерь Sp п\ст КВА, по формуле
Sp п\ст = (24)
Sp п\ст = КВА
Определяем аварийный коэффициент загрузки трансформатора для случая выхода из строя одного из них Кза, о.ед., по формуле
Кза =294,6/400 = 0,7 < 1,4
Технические данные трансформатора приводим в таблице 3.
Таблица 3 - Технические данные трансформатора
Тип Номинальная мощность Sнт, КВА Верхний предел по напряжению, КВ Потери, КВТ Ток холостого хода Іхх, % Напряжение КЗ Uкз, %
ВН U1н НН U2н ХХ КЗ
ТМ-400/10 400 10 0,4 0,95 5,5 2,1 4,5
5. Расчет токов короткого замыкания
Выбор сечения питающей линии
Для определения сечения питающей линии необходимо определить нагрузку на стороне 10 КВ.
Определяем максимальную нагрузку одной секции Smax1, КВА, по формуле
Smax1= ; (26) где Smax1 - максимальная мощность наиболее нагруженной секции, КВА;
Pmax1 - активная максимальная мощность наиболее нагруженной секции, КВТ;
?РM - активные потери мощности в силовом трансформаторе, КВТ;
Qmax1 - реактивная максимальная мощность наиболее нагруженной секции, КВАР;
? Qm - реактивные потери мощности в силовом трансформаторе, КВАР
Smax1= = 389 КВА;
Определяем максимальный ток наиболее нагруженной секции Imax1, А, по формуле
Imax1 с = , (27)
Imax1= = 23 А;
Воздушные линии на напряжение выше 1000 В и питающие линии на напряжение до 1000 В выбираются по экономической плотности тока, по напряжению, и условия нагрева, и по доступным токовым нагрузкам по потере напряжения.
Экономически целесообразно сечение Sэк, А определяется по формуле
Sэк= ; (28) где Imax1 - максимальный ток наиболее загруженной секции, А;
jэ - нормированное значение экономической плотности тока jэ=1, т.к. Ти= 4600 ч.
Sэк= = 21 мм2;
Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного сечения провода согласно [7. с. 513] АС - 25 мм2, Ідоп= 142 А; r0 = 1,176 Ом/км, х0 = 0,41 Ом/км.
Стандартное сечение кабеля выбирается с учетом напряжения линии
Uном Uyct; (29)
10 10 где Uном - номинально напряжение провода, КВ;
Uyct - напряжение установки, КВ.
Выбранное сечение провода необходимо проверить из условия нагрева, по формуле
Ідоп Imax (30) где Ідоп -допустимая токовая нагрузка на провод
Imax -максимальный ток подстанции в аварийном режиме
Imax п/ст = ;
Imax п/ст = = 43 А;
142 43
Выбранное сечение кабеля проверяется на потерю напряжения из условия
?UДОП % ?UРАС %, по формуле
?UРАС %= ; (31) где Imax - максимальный ток подстанции в аварийном режиме, А;
L - длина линии, км;
r0 - удельное сопротивление 1 км линии, Ом/км;
x0 - индуктивное сопротивление 1 км линии;
cos? - коэффициент мощности подстанции;
?UДОП % - (5 -6) % линии напряжением 6 -10 КВ.
Определяем коэффициент мощности cos?, о.ед по формуле cos?= ; (32) sin?= ; (33) cos?= =0,95;
sin?= =0,28;
?UРАС %= = 1,95 %;
6 1,95
Расчет токов короткого замыкания на стороне высокого напряжения.
Производим расчет токов короткого замыкания в относительных единицах.
Определяем периодическую составляющую приведенного времени тпп для каждой ступени согласно [6, с. 244, рисунок6.12] тпп1 = f (тоткл1; ??); (47) тпп2 = f (тоткл2; ??);
Определяем приведенное время тпр, с для трех ступеней селективности, по формулам тпр1 = тпп1 тпа; (49) тпр2 = тпп2 тпа; (50) тпр3 = тпп3; (51) тпр1 = 0,42 0,05 = 0,47 с;
тпр2 = 0,75 0,05 = 0,8 с;
тпр3 = 1,2 с;
Селективность срабатывания выключателей и релейной защиты представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Селективность срабатывания защиты.
Расчет токов короткого замыкания низкой стороны подстанции.
Определяем расчетный ток Ір, А, по формуле
Ір= (52)
Ір= = 1250 А Определяем активное и индуктивное сопротивление силового трансформатора сначала в относительных (r*тр, x*тр, о.ед.), затем в именованных единицах (rtp, xtp, МОМ) r*тр= , (53) x*тр= , (54) rtp= r*тр? , (55) хтр= x*тр? , (56) где ?Ркз - потери к.з. в силовом трансформаторе, КВТ;
Выбираем шину из условия нагрева по [5, стр.130,таблица 5-6], определяем активное и индуктивное удельное сопротивление шин по[5, стр.120,таблица 4-10], rш0 , хш0 ,МОМ
Ідоп ? Ір (57)
1150 1250
Шина марки АТ -80?8 мм2, Ідоп=1320 А; rш0=0,055 МОМ/м; хш0=0,126 МОМ/м.
Определяем суммарное активное и реактивное сопротивление цепи к.з. R?, x ?, МОМ, по формуле
R?= rtp rшо?Lш rk rд , (58) x ?= хтр хшо? Lш , (59) где Lш - длина шины, м;
rk, rд - сопротивление контактов и электрической дуги, rk=15 МОМ; rд=0,1МОМ. R? = 3,064 0,055?10 0,1 15=18,9 МОМ x ? = 13,6 0,126 ?10= 15,05 МОМ
Определяем результирующее сопротивление цепи короткого замыкания Z?, МОМ, по формуле
Z?= , (60)
Z?= = 24,2 МОМ
Определяем ток к.з. для удаленной точки Ікз, КА, по формуле
Ікз= , (61) где U2н -номинальное напряжение цепи короткого замыкания, В.
Ікз= = 9,55 КА
Определяем отношение X?/R?=0,53, по которому находим ударный коэффициент Ку ,по [6, стр.228,рисунок 6.2], Ку=1,1.
Определяем ударный ток іу, КА, по формуле іу= ? Ку ? Ікз , (62) іу= ? 1,1? 9,55 = 14,9 КА
Определяем мощность короткого замыкания Sкз, МВА, по формуле
Sкз= ?U2н ? Ікз , (63)
Sкз= ? 0,4?14,9 = 10,3 МВА
6. Выбор электрооборудования подстанции
6.1 Выбор электрооборудования высокой стороны подстанции
Выбор электрооборудования начинаем с выбора высоковольтной ячейки. Ячейку КРУ типа КМ-1 выбираем согласно[2, с. 512, таблица 9.5].
Технические данные ячейки сводим в таблицу 4.
Таблица 4- Технические данные высоковольтной ячейки.
Наименование параметра Данные ячейки Расчетные данные
Количество и сечение силовых кабелей в шкафах отходящих линий 4(3 240)
Номинальный ток отключения, КА 20 2,24
Электродинамическая стойкость 51 4,2
Тип выключателя ВМПП -10
Тип привода к выключателю Встроенный пружинный
Габариты: ширина глубина высота 750 1200 2150
Выбор высоковольтного выключателя
Высоковольтный выключатель выбирается в соответствии с выбранной ячейкой по номинальному току и напряжению, роду установки и проверяется на термическую и динамическую устойчивость токам короткого замыкания, а так же на ток и мощность отключения.
Выбираем высоковольтный выключатель согласно[2, с.228, таблица 5.1], типа ВМПП -10 -630 -20У3. Технические данные выключателя сводим в таблицу 5.
Таблица 5 - Технические данные высоковольтного выключателя.
Расчетные данные Параметры аппарата
Uyct ном, КВ 10 Uном, КВ 10
Imax, А 43 Іном, А 630
Іу, КА 4,2 Imax, КА 52
I?2·тпр3, КА2·с 6,2 It2·t, КА2·с 202·8=3200
I?, КА 2,24 Іотк, КА 20
Выбор изолятора
Изоляторы выбираем по напряжению, роду установки, допускаемой механической нагрузке. Проходные изоляторы дополнительно выбираем по номинальному току.
Выбираем опорный изолятор по напряжению из условия
Напряжение изолятора может превышать напряжение установки на
10 -15%.
По допустимой механической нагрузке изоляторы выбираются из условия
Fрасч ? 0,6 ·Fразр; (65) где Fрасч - расчетная нагрузка на изолятор при трехфазном ударном токе, Н; Fразр -минимальная разрушающая сила на изгиб, взятая по каталогу, Н.
16 ? 0,6 ·4000=2400
Определяем силу, действующую на шину средней фазы, F(3), Н по формуле
F(3)= ; (66) где l - расстояние между опорными изоляторами в пролете (ширина высоковольтной ячейки), м;
а - расстояние между рядами изоляторов, м; а = 0,15.
F(3)= = 16 Н;
Выбираем опорный изолятор согласно[2, с.288], типа И4 -80УХЛ3;
Выбираем проходной изолятор по напряжению из условия
Uиз ном ? Uyct ном; (67)
10 ? 10;
По допустимой механической нагрузке изоляторы выбираются из условия
Fрасч ? 0,6 ·Fразр;
Для проходных изоляторов
Fрасч= 0,5 · F(3);
Fрасч= 0,5 ·16 = 8 Н;
8 ? 0,6 ·3678=2207;
По номинальному ток проходные изоляторы выбираются из условия нагрева
Іиз ном ? Imax п/ст; (68)
630 ? 220,4
Выбираем проходной изолятор согласно [2, с. 288], типа ИП -10/630 -750 -У
Выбор трансформатора напряжения
Трансформатора напряжения выбирается по роду установки, номинальному напряжению и проверяется по классу точности. Технические данные трансформатора напряжения сводим в таблицу 6.
Таблица 6 - Технические данные трансформатора напряжения.
Для проверки на класс точности необходимо учесть нагрузку, потребляемую всеми приборами, подключаемыми к трансформатору напряжения. При этом должно выполняться условие
Sном > S2; (69)
где Sном - номинальная мощность трансформатора напряжения, ВА
S2 - суммарная мощность, потребляемая приборами, подключенными ко вторичной обмотке трансформатора напряжения, ВА
S2= ; (70) где ?Р, ?Q -суммарная активная и реактивная мощности приборов, Вт,Вар
?Р=?SПРИБ ·cos?; (71)
?Q= ?SПРИБ ·sin ?; (72) где Sприб - мощность прибора, ВА cos?, sin ? -коэффициенты активной и реактивной мощности приборов
Определяем активную мощность прибора Р, Вт, по формуле
Р=n ·S ·cos?; (73)
Р1=3 ·2,6 ·1=7,8 Вт;
Р2=3 ·1,5 ·0,38=1,71 Вт;
Р3=Р2=1,71 Вт;
Определяем суммарную активную мощность ?Р, Вт, по формуле
?Р= Р1 Р2 Р3; (74)
?Р=7,8 1,71 1,71=11,7 Вт;
Определяем реактивную мощность каждого типа прибора Q, Вар, по формуле
Q= n ·S ·sin?; (75)
Q1=0;
Q2=3,15 ·0,92=4,14 Вар;
Q3= Q2=4,14 Вар;
Определяем суммарную реактивную мощность ?Q, Вар, по формуле
?Q= Q1 Q2 Q3; (76)
?Q=0 4,14 4,14=8,28 Вар;
Определяем расчетную мощность S2, ВА, по формуле
S2= ; (77)
S2= =14 ВА;
120 >14;
Приборы выбираем согласно [2, с. 387, таблица 6.26], заносим данные в таблицу 7.
Таблица 7- Технические данные измерительных приборов.
Наименование прибора Тип Мощность, потребляемая одной катушкой, ВА cos? Количество приборов Суммарная потребляемая мощность
Р, Вт Q, Вар
Вольтметр Э -378 2,6 1 3 7,8 0
Счетчик активной энергии СА -3У 1,5 0,38 3 1,71 1,38
Счетчик реактивной энергии СР -44 1,5 0,38 3 1,71 1,38
Итого ?Р ?Q
9 11,2 8,28
Защита трансформатора напряжения осуществляется предохранителями ПКН-10.
Выбор трансформатора тока
Трансформаторы тока выбираются по номинальному току и напряжению первичной и вторичной обмоток, по конструктивному исполнению и проверяются на класс точности.
Выбираем трансформаторы тока согласно [2, с. 294, таблица 5.9].
Обычно трансформаторы тока устанавливаются на двух фазах. Выбираем трансформатор тока с двумя сердечниками для цепей измерительных приборов и цепей релейной защиты. Класс точности измерительных приборов -0,5, приборов релейной защиты -3. Схема подключения приборов к трансформатору тока изображена на рисунке 5.
При проверке на класс точности определяют нагрузку вторичной обмотки трансформатора тока и сравнивают ее с допустимой нагрузкой трансформатора из условия r0 > rрасч; (78) где r0 - номинальная нагрузка трансформатора тока, Ом;
rрасч - суммарное сопротивление цепи вторичной обмотки трансформатора тока, Ом.
Параметры измерительных приборов приведены в таблице 8.
Таблица 8- Технические данные измерительных приборов.
Наименование прибора Тип Нагрузка фазы А, ВА Нагрузка фазы С, ВА
Амперметр Э -378 0,1 ---
Счетчик активной энергии СА -34 2,5 2,5
Счетчик реактивной энергии СР -49 2,5 2,5
Итого 5,1 5,0
Расчет ведем по наиболее нагруженной фазе по суммарно потребляемой приборами мощности.
Определяем суммарное сопротивление катушек приборов, включенных в фазу А, rприб, Ом, по формуле rприб= ; (79) где ?SА - суммарная мощность для фазы А, ВА;
Выбираем сечение контрольного кабеля для соединения трансформатора тока с измерительными приборами. Контрольный кабель принимаем с алюминиевыми жилами длиной L=10 м, сечением S=2,5 мм2.
Определяем сопротивление кабеля rкаб, Ом, по формуле rкаб= ; (80) где i -проводимость материала контрольного кабеля, м/Ом ·мм2, i=32 м/Ом ·мм2 rкаб= =0,21 Ом;
Определяем расчетное сопротивление rрасч, Ом, по формуле rрасч = rприб rкаб rk; (81) где rk -сопротивление переходных контактов, Ом; rk=0,1 Ом;
rрасч= 0,204 0,21 0,1=0,514 Ом;
По расчетным данным выбираем трансформатор тока согласно
[2, с. 294, таблица 5.9], типа ТОЛ -10У2.
Данные трансформатора тока заносим в таблицу 9.
Таблица 9- Технические данные трансформатора тока.
Расчетные данные Параметры аппарата
Uyct ном, КВ 10 Uном, КВ 10
Imax, А 43 Іном, А 200 іу, КА 4,2 Кд · ·Іном9,7
I? ·тпр2, КА ·с 4 (Кд ·Ін)2·t 9,72·1=94
Rрасч, Ом 0,514 R, Ом 0,6
Расчет шин
Сечение шины выбирается по длительно допустимому току из условия нагрева, проверяется на термическую и динамическую устойчивость при коротком замыкании.
По длительно допустимому току шину выбираем из условия
Ідоп Imax п/ст; (82)
165 43
Шину выбираем согласно 3 [6, с. 395, таблица 7.3],марки АТ - (30 4) мм2, Ідоп= 355 А;
Производим проверку на термическую устойчивость из условия
Smin Sct; (83)
28 45;
где Smin - минимальная площадь сечения шины, выдерживающая расчетный ток короткого замыкания за соответствующее время его протекания, мм2 ;
Sct - стандартная площадь сечения шины, мм2.
Определяем минимальную площадь сечения Smin, мм2, по формуле
Smin= ; (84) где с - коэффициент, зависящий от материала шины; для алюминиевых с = 88;
тпр2 - приведенное время второй ступени, с.
Smin= = 28 мм2;
Производим проверку шины на динамическое действие токов короткого замыкания.
Определяем наибольшую электродинамическую силу, действующую на шину средней фазы при трехфазном к.з. F(3). Размеры и расположение шины изображены на рисунке 8.
Определяем наибольший изгибающий момент М, Н·м, по формуле
М= ; (85)
М= = 1,2 Н·м;
Определяем момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной к направлению действия силы W, м3, по формуле
W= ; (86) где b -толщина шины, м h -ширина шины, м
W= = 0,00000011 м3;
Рисунок 8- Размеры шины
Определяем расчетное напряжение в материале шины ?расч, МПА, по формуле ?расч= ; (87) ?расч= = 10,9 МПА;
Проверка на динамическое действие токов к.з. производится из условия ?расч ?доп; (88) где ?доп -допустимое напряжение для материала шины; для алюминия -80 МПА .
10,9 80;
Выбор электрооборудования низкой стороны подстанции
Определяем расчетный ток на каждое присоединение со стороны низкого напряжения: - для вводной линии, Ір, А Ір= ; (89)
Ір= = 1278 А;
- для каждого присоединения по отходящим линиям, Іпр, А Іпр= ; (90)
Іпр1-4 = = 132 А;
Іпр5-8 = = 116 А;
Іпр9-12 = = 148 А;
- для межсекционной перемычки, Ірс, А Ірс= ; (91)
Ірс= = 913 А;
Согласно [3, с. 160, таблица 30.16] выбираем панели типа ПАР, данные сводим в таблицу 10.
Таблица 10 - Технические параметры и комплектация панелей типа ПАР.
Тип панели Номинальный ток панели, А Расчетный ток присоединения Тип коммутационных и защитных аппаратов Количество панелей Назначение панелей
Выбираем трансформаторы тока на каждое присоединение из условия нагрева
Інт Ір; (92)
Данные трансформаторов тока сводим в таблицу 11.
Таблица 11 - Технические данные трансформаторов тока.
Наименование присоединения Расчетный ток присоединения Номинальный ток трансформатора Тип трансформатора Количество трансформаторов вводная 1278 1500 ТНШЛ -0,66 6 секционная 913 1000 ТК -10 2 линейная 132 150 ТК -10 12 линейная 116 150 ТК -10 12 линейная 148 150 ТК -10 12
Выбираем кабели согласно [7, с. 512, таблица П2.1] из условия нагрева и по напряжению
Ідоп Ір; (93)
Uнк U2н;
Данные кабелей сводим в таблицу 12.
Таблица 12- Технические данные силовых кабелей.
Наименование присоединения Марка кабеля и способ прокладки Сечение кабеля, мм2 Расчетный ток присоединения Допустимый ток кабеля, А Линейная РЩ1 - РЩ4 ААБ в земле (4 35)132135
Линейная РЩ5 - РЩ8 ААБ в земле (4 35)116135
Линейная РЩ9 - РЩ12 ААБ в земле (4 50)148165
Выбираем автоматические выключатели согласно [5, с. 261, таблица 3.62 ] из условий
Іна Ір; (94)
Інр 1,25·Ір; (95)
Іотс 1 ,5·Іпик; (96)
Іпик= 4·Ір; (97)
Данные автоматов сводим в таблицу 13.
Таблица 13 - Технические данные автоматических выключателей.
Наименование присоединения Тип автомата Ір, А 1,25·Ір, А 1,5·Іпик, А Іна, А Іна, А Іотс, А вводная ВА55 -41 1278 1596 7500 1600 1600 9600 секционная ВА55 -41 913 1142 5478 1600 1280 7680 линейная ВА51 -35 132 165 792 250 200 2400 линейная ВА51 -35 116 145 696 250 200 2400 линейная ВА51 -35 148 185 888 250 200 2400
В курсовом проекте предусматриваются технико-экономическое обоснование и выбор наиболее целесообразного типа подстанции и электроснабжение. Схему электроснабжения подстанции выбираем радиальную. Эта схема обеспечивает высокую надежность электроснабжения, хотя требует больших затрат на сооружение. Выбор этой схемы обусловлен и тем, что при прекращении электроснабжения потребителей 1-й, 2-й и 3-й категории, имеющихся в схеме, потери изза простоя будут стоить больше, по сравнению с затратами на ее сооружение.
Комплектация подстанции производится высоковольтными ячейками КРУ типа КМ-1. Ячейка КРУ более надежна в бесперебойном питании и работе чем камера КСО. Для питания потребителей выбираем кабель ААБ, так как он дешевле кабеля с медными жилами при таких же характеристиках.
Ввод осуществляем кабельной линией марки ААБ, так как расстояние до подстанции сравнительно небольшое, и провод с алюминиевыми жилами дешевле провода с медными жилами.
Целесообразным считаем применение трансформатора стандартной мощности S= 630 КВА, что обеспечивает экономичность монтажа, эксплуатацию и ремонта. Считаем целесообразным, загрузить выбранный трансформатор до коэффициента загрузки Кз=0,7, что продлит срок службы силового трансформатора.
Исходя из технико-экономических соображений, принимаем к установке новые малогабаритные стандартные панели ПАР-11 комплектующиеся современными автоматами, что облегчает монтаж, ремонт и эксплуатацию.
8. Описание схемы АВР
Автоматическое включение резерва предусматривается для всех ответственных потребителей и на питающих их подстанциях является обязательным.
В сетях с раздельным питанием потребителей от двух источников питания устройства АВР широко применяется, поскольку повышают надежность электроснабжения и сокращают время простоя электрооборудования.
Курсовым проектом предусмотрена схема АВР на секционном автомате, напряжением 0,4 КВ.
В исходном положении схемы автоматы QF1 и QF2 включены, автомат QF3 отключен, избиратель управления SA1 установлен в положение АВР, реле KL1 и KL2 и КВ включены. Реле минимального напряжения KV1 - KV4 включены и их контакты в цепях реле KT1 и КТ2 разомкнуты. Положение конечных выключателей SQ1, SQ2 соответствует отключенному положению автомата.
При повреждении трансформатора Т1 срабатывает реле минимального напряжения KV1 и KV2 и включает реле KT1. Реле КТ1 с выдержкой времени замыкает цепь отключающей катушки автомата YAT1 и автомат QF1 отключается.
При отключении автомата замыкается цепь реле управления КМ. Реле управления включает электродвигательный привод, который через систему рычагов включает автомат QF3 и восстанавливает питание на первой секции щита, после чего контакты конечного выключателя SQ размыкаются и реле КМ отключает двигатель привода автомата.
Включившись, автомат QF3 своими контактами отключает реле KL3, исключая возможность повторного включения АВР.
Только при помощи ключа SA2 автомат может быть включен вручную. Реле блокировки КВ предотвращает самопроизвольное повторное включение автомата QF3, шунтируемого ключом SA2 или реле KL3.
Схема работает аналогично при повреждении трансформатора Т2, отключении катушкой УАТ2, автомата QF2 и последующем включении QF3.
9. Спецификация
Составляем спецификацию выбранного электрооборудования, данные сводим в таблицу 14.
Таблица 14- Спецификация
Наименование Колво Тип Техническая характеристика Примечание
Высоковольтное распределительное устройство типа КРУ в том числе: Высоковольтный выключатель Трансформатор тока 8 8 30 КМ-1 ВМПП -10 ТОЛ -10 У2 Uн = 10 КВ Ін = 630 А Ін = 630 А ППВ Uн = 10 КВ Ктт = 20
То же, в том числе: Трансформатор напряжения Предохранитель 2 2 6 КМ-1 НТМИ -10 -66У3 ПКН 10 Uн = 10 КВ Uн = 10 КВ S = 120 ВА Uн= 10 КВ
Панель распределительная типа ПАР, в том числе: Трансформатор тока Автомат 2 6 2 ПАР11 -52520 ТНШЛ -0,66 ВА55 -41 Uн = 0,4 КВ Ін = 1500 А Uн = 0,4 КВ Ктт = 300 Іна = 1600 А Інр = 1600 А Іотс=7680 А Вводная
То же, в том числе: Трансформатор тока Автомат 1 2 1 ПАР11 -82536 ТК -10 ВА55 -41 Uн = 0,4 КВ Ін =1000 А Uн = 0,4 КВ Ктт = 120 Іна = 1600 А Інр = 1280 А Іотс = 7680 А Секционная
То же, в том числе: Трансформатор тока Автомат 12 36 12 ПАР11 -52506 ТК -10 ВА51 -35 Uн = 0,4 КВ Ін = 250 А Uн = 0,4 КВ Ктт = 60 Іна = 250 А Інр = 200 А Іотс = 2400 А Линейная
Ідоп = 135 А То же (3 50)мм2, км0,4 ААБ 1 Uн=0,4 КВ Ідоп= 165 А Шина алюминиевая твердая, сечением 15 3 мм2, м10АТ Uн = 10 КВ Ідоп = 165 А То же, сечением 80 8 мм2, км10 АТ Uн = 0,4 КВ Ідоп = 1320А Компенсирующая установка 2 УКБН -0,38 -200 Uн = 380 В Qct = 150 КВАР
Вывод
В курсовом проекте осуществлен выбор типа подстанции и ее электроснабжение. Выбираем радиальную схему, так как эта схема обеспечивает высокую надежность питания.
Проектируемая подстанция состоит из РУ-10 КВ и РУ-0,4 КВ.
Комплектация РУ- 10 КВ подстанции производится высоковольтными ячейками КРУ КМ-1. Камеры укомплектованы высоковольтными выключателями типа ВМПП -10.
Ввод осуществляем кабельной линией марки ААБ-3?120 мм2.
Принимаем к установке трансформатор стандартной мощности S=630 КВА, что обеспечивает экономичность монтажа, эксплуатацию и ремонта.
Принимаем к установке новые малогабаритные стандартные панели ПАР-11 комплектующиеся современными автоматами типа ВА, что облегчает монтаж, ремонт и эксплуатацию.
Для питания потребителей выбираем кабель ААБ, так как он дешевле кабеля с медными жилами при таких же характеристиках. электрический мощность трансформатор ток
Список литературы
1. Правила устройства электроустановок, -С-Пб.: Деан, 2004
2. Федоров А.А. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования, М.: Энергоатомиздат, 1987
3. Неклепаев Б.Н.,Крючков Н.П. Электрическая часть электростанции и подстанции: справочные материалы для курсового и дипломного проектирования,-М.:Энергоатомиздат, 1989
4. Барыбин Ю.Г. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования, -М.: Энергоатомиздат, 1991
5. Липкин Б.Ю.. Электроснабжение промышленных предприятий и установок,-М. : Высшая школа, 1991
6. Коновалова Л. Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок- М.: Энергоатомиздат, 1989.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
