Проектирование электрической подстанции 110/10 кВ промпредприятия - Курсовая работа

Расчет потер в трансформаторе КВТ(1) где-активные потери в трансформаторах,-активные потери в обмотке трансформатора, где-активные потери в стали трансформатора, - реактивные потери в стали трансформатора, n-число трансформаторов на ГПП. КВА(1) где - полная расчетная мощность на стороне 10 КВ на приходящейся на цеховые КТП,-активная мощность синхронных двигателей,-реактивная мощность синхронных двигателей, Pp-расчетная активная мощность на подстанции, Qp-расчетная реактивная мощность на подстанции. КВА(1) где - полная расчетная 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.В ходе выполнения работы был получен опыт проектирования и выбора оборудования для электроэнергетической отрасли и закреплены знания полученные на лекциях.

Оглавление

Введение

Задание на курсовой проект

Расчет электрических нагрузок

Выбор компенсирующих устройств

Выбор силовых трансформаторов ГПП

Выбор сечения проводов воздушной ЛЭП

Расчет токов короткого замыкания

Выбор цеховых трансформаторов

Выбор синхронных двигателей

Расчет тепловых импульсов

Выбор выключателей

Параметры 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

Список литературы

В настоящее время все технологические процессы, проходящие на предприятиях, заводах, а они являются потребителями большей части электроэнергии, нуждаются в постоянном питании. Поэтому очень важно правильно спроектировать ГПП предприятия с максимальной надежностью и минимальными затратами.

Исходные данные - данные о потребителе.

Задачи курсового проекта: 1) расчет нагрузки на ГПП;

2) выбор силовых трансформаторов ГПП;

3) выбор оборудования ГПП

Задание на курсовой проект

Таблица 1 Задание

ЛЭП-110КВ L1,км 15

ЛЭП-110КВ L2,км 12

ЛЭП-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 приемника Ру (КВТ) K.с К.м(cos) К.м(tg)

Вентиляторы производственные, 10000 0,8 0,9 0,48 насосы, двигатель-генератор

Станки цеховой горячей обработки металлов 10880 0,25 0,65 1,17 при поточном производстве

То же при холодной 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

Расчет электрических нагрузок

Рисунок 1 Схема электроснабжения

Таблица 2 Электрические нагрузки

Наименование приемника Ру (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 горячей обработки металлов 10880 0,25 0,65 1,17 2720 3180,0 при поточном производстве

То же при холодной 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 учетом 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 экономическая реактивная мощность, Pp- расчетная активная мощность на подстанции, tg?эк=0.3 -коэффициент мощности задается энергосистемой.

Qkyp= Qsum-Qe=13318-8907=4411 КВАР (1) где Qkyp- расчетная реактивная мощность батарей конденсаторов, Qsum - расчетная реактивная мощность на подстанции.

Устанавливаем 4 батареи конденсаторов БК УК-10-900-УЗ, и 4 БК УК-10-150-У3.

Мощность нагрузки с учетом 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

Цена тыс.грн 250

Кип 0,05 n штук 2

Расчет потер в трансформаторе

КВТ(1) где Kz-коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме, -активные потери в обмотке трансформатора, - реактивные потери в обмотке трансформатора.

КВАР(1) где -реактивные потери в обмотке трансформатора, - номинальная мощность трансформатора, -напряжение короткого замыкания.

КВТ(1) где -активные потери в стали трансформатора, - реактивные потери в стали трансформатора.

КВАР(1) где -реактивные потери в стали трансформатора, - номинальная мощность трансформатора, -ток холостого хода.

КВАР(1) где -реактивные потери в стали трансформатора, - реактивные потери в меди трансформатора, -коэффициент загрузки, -потери реактивной энергии на 1 трансформатор.

КВТ(1) где -активные потери в трансформаторах, -активные потери в обмотке трансформатора, где -активные потери в стали трансформатора, - реактивные потери в стали трансформатора, n-число трансформаторов на ГПП.

КВАР(1) где -реактивные потери в стали трансформатора, - реактивные потери в меди трансформатора -потери реактивной энергии на трансформаторах подстанции, n-число трансформаторов на ГПП.

КВТ(1) где - расчетная мощность на стороне 10 КВ, -активные потери в трансформаторах, - расчетная мощность на стороне 110 КВ.

=9119 2426=11544 КВАР(1) где - расчетная реактивная мощность на стороне 10 КВ, -реактивные потери в трансформаторах, - расчетная реактивная мощность на стороне 110 КВ.

=32110 КВА(1) где - расчетная мощность на стороне 110 КВ, - расчетная реактивная мощность на стороне 110 КВ, - полная расчетная мощность на стороне 110 КВ.

А(1) где - полная расчетная мощность на стороне 110 КВ, U-номинальное напряжение питающей сети, -расчетный ток в послеаварийном режиме.

Выбор сечения проводов воздушной ЛЭП

Учитывая что по одной цепи будет протекать половинный ток , а так же оноцепные стальные опоры и второй район по гололеду выбираем провод марки АС-95. Предельно допустимый ток для выбранного провода вне помещений составляет 330 А. В после аварийном режиме по нему будет протекать ток 119 А, значит провод проходит по после аварийному режиму работы.

Расчет токов короткого замыкания

Рисунок 2 Схема замещения сети

Выбор цеховых трансформаторов

КВА(1) где - полная расчетная мощность на стороне 10 КВ на приходящейся на цеховые КТП, -активная мощность синхронных двигателей, -реактивная мощность синхронных двигателей, Pp- расчетная активная мощность на подстанции, Qp- расчетная реактивная мощность на подстанции.

КВА(1) где - полная расчетная 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 нормальном режиме.

Выбор синхронных двигателей

Необходимо обеспечить мощность 8000 КВТ. Устанавливаем 4 двигателя типа

СТД-2000-23УХЛ4 по 2000 КВТ каждый.

Расчет тепловых импульсов

Таблица 4 Расчет тепловых импульсов

СД/ОП Шины 10КВ Вводной 110 КВ

Ікз 15,2 15,2 15,2 9,2 КА

Іуд 38,3 38,3 38,3 23,2

Ta 0,05 0,05 0,05 0,07 с трза 0 0,5 0,5 0,5 с твык 0,2 0,2 0,2 0,2 с тоткл 0,25 1 1,75 2,52 с

Bk 57,8 231,0 404,3 213,3 КА^2*с

(1) где Ікз - ток короткого замыкания на соответствующей ступени, Ta-постоянная времени, трза - выдержка времени релейной защиты, Твык - собственное время отключения выключателя с приводом, тотклі - время отключения тока короткого замыкания на текущей ступени, тоткл(i-1)- время отключения тока короткого замыкания на предыдущей ступени, Bk- тепловой импульс.

КА(1) где Іуд - ударный ток ток короткого замыкания на соответствующей ступени, Куд=1,8- ударный коэффициент, Ікз - ток короткого замыкания на соответствующей ступени.

Выбор выключателей

Таблица 5 Термическое воздействие токов К.З.

Тип выключателя Ітерм тдействия Bk ном сравнение 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

Параметры выключателей

Таблица 6 Выключатели

Выключатель Параметр Паспорт Расчетное max

Ввод 110 КВ

ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1 U КВ 126 110

I А 1000 166

Іоткл КА 20 9,2

Sоткл МВА 4284 1720

Іуд КА 52 23,2

Ітерм/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

Іоткл КА 20 15,2

Sоткл МВА 408 271

Іуд КА 52 32,8

Ітерм/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 *

Іоткл КА 20 15,2

Sоткл МВА 408 271

Іуд КА 52 32,8

Ітерм/t КА/с 20/3 -

Bk КА^2*с 1200 57,8

Тип привода ЭМ

* Синхронный двигатель/КТП соответственно.

Выбор разъединителей

Таблица 7 Разъединители

Разъединитель Параметр Паспорт сравнение Расчетное

РНДЗ-1-110/630 Т1 РНДЗ-2-110/630 Т1 U КВ 110 > 110

I А 630 > 166

Іуд КА 80 > 23,2

Ітерм/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 сравнение Расчетное

ЗОН-110М-ІУ1 U КВ 126 > 110

I А 400 > -

Іуд КА 16 > 7,8

Ітерм/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

Іуд КА 80 > 23,2

Ітерм/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 высокой стороне ТВТ-110-1-300/5 и ТФЗМ-110Б-1. Коммерческий учет электроэнергии на высокой стороне не ведется, из приборов подключен только вольтметр, который должен говорить только о наличии тока, поэтому достаточно класса точности-10.

Таблица 9 Нагрузка на ТТ на ввод 10 КВ

Прибор 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 нагрузка 5,5 6,6 5

Ом(1) где - сопротивление подключенных приборов, - мощность подключенных приборов, Іном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом(1) где , S=4 мм2, l=6м.

Ом(1) где =0,1 Ом - принимаем.

Таблица 10 Параметры ТЛ10-II

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное

ТЛ10-II U КВ 12 > 10,5

I А 2000 > 1736

Ітерм/t КА/с 40/3 -

Bk КА^2*с 4800 > 404,0

Rнаг Ом 0,8 > 0,41104

Таблица 11 Межсекционная связь 10 КВ

Прибор A С амперметр 0,1

Суммарная нагрузка 0,1

Ом(1) где - сопротивление подключенных приборов, - мощность подключенных приборов, Іном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом(1) где , S=4 мм2, l=6м.

Ом(1) где =0,1 Ом - принимаем.

Таблица 12 Параметры ТЛ10-II

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное

ТЛ10-II U КВ 12 > 10,5

I А 2000 > 1736

Ітерм/t КА/с 40/3 -

Bk КА^2*с 4800 > 404,0

Rнаг Ом 0,8 > 0,151

Таблица 13 Отходящие присоединения

Прибор A C амперметр 0,1 счетчик активной энергии 3

Суммарная нагрузка 0,1 3

Ом(1) где - сопротивление подключенных приборов, - мощность подключенных приборов, Іном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом(1) где , S=4 мм2, l=6м.

Ом(1) где =0,1 Ом - принимаем.

Таблица 14 Параметры ТОЛ-10

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное

ТОЛ-10 U КВ 12 > 10,5

I А 300 > 294

Ітерм/t КА/с 31,5/3 -

Bk КА^2*с 2976,75 > 57,8

Rнаг Ом 0,4 > 0,283

Таблица 15 Синхронные двигатели

Прибор A C амперметр 0,1 счетчик реактивной энергии 3,5 счетчик реактивной энергии 3,5 счетчик активной энергии 3

Суммарная нагрузка 3,1 7

Ом(1) где - сопротивление подключенных приборов, - мощность подключенных приборов, Іном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом(1) где , S=4 мм2, l=6м.

Ом(1) где =0,1 Ом - принимаем.

Таблица 16 Параметры ТОЛ-10

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное

ТОЛ-10 U КВ 12 > 10,5

I А 150 > 118

Ітерм/t КА/с 31,5/3 -

Bk КА^2*с 2976,75 > 57,8

Rнаг Ом 0,4 > 0,4

Таблица 17 Батареи конденсаторов

Прибор A B C амперметр 0,1 0,1 0,1

Суммарная нагрузка 0,1 0,1 0,1

Ом(1) где - сопротивление подключенных приборов, - мощность подключенных приборов, Іном=5 А- номинальный ток ТТ.

Ом(1) где , S=4 мм2, l=6м.

Ом(1) где =0,1 Ом - принимаем.

Таблица 18 Параметры ТОЛ-10

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное

ТОЛ-10 U КВ 12 > 10,5

I А 300 > 210

Ітерм/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 Нагрузка на ТН на 1 секцию шин

Прибор Тип прибора Класс точности колво Sпотреб колво 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

Счетчик активной энергии САЧУ-И672М 2 6 8 2 0,38/2,76 36 99

Счетчик реактивной энергии САЧУ-И673М 2 4 8 2 0,38/2,76 24 66

Суммарные величины 78 165,6

ВА(1) где - полная мощность подключенных приборов, - активная мощность подключенных приборов, - реактивная мощность подключенных приборов.

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 только по номинальному напряжению и нагрузке приборов в соответствующем 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 - расчетная мощность нагрузки на подстанции, - номинальное напряжение сети.

Выбираем алюминиевые шины прямоугольного сечения размером 120х8 с допустимым током 1900 А, расположение - плашмя. мм2(1) где -минимальное сечение шины, С - постоянный коэффициент. мм2(1) где -расчетное сечение выбранной шины, a и b - размеры шины. мм3 =19,2*10-6 м3(1) где - момент сопротивления выбранной шины, a и b - размеры шины. мм4 =115-9 м4(1) где - момент сопротивления выбранной шины, a и b - размеры шины. м(1) где - длина шины.

Н(1) где - расстояние между шинами, -.коэффициент формы, принимаем равный 1, - ударный ток короткого замыкания, F- сила, действующая на среднюю фазу.

Нм(1) где - момент изгибающий шину, F- сила, действующая на среднюю фазу, - длина шины.

Нм(1) где - момент, изгибающий шину, F- сила, действующая на среднюю фазу, - длина шины.

МПА(1) где - момент, изгибающий шину, - момент сопротивления выбранной шины, - расчетная величина механического сопротивления шины.

МПА, как видно расчетная величина не превышает допустимой для данного материала, значит, данную шину можно использовать.

Выбор трансформатора собственных нужд

Поскольку мы не знаем состава нагрузки 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 между шинами, -.коэффициент формы, принимаем равный 1, - ударный ток короткого замыкания, F- сила, действующая 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 Параметры опорного изолятора

Паспорт Расченное

Upmax, КВ 12 > Uраб, КВ 10,5

Fдоп, Н 2000 > Fрасч, Н 1234

Таблица 22 Параметры проходного изолятора

Паспорт Расченное

Upmax, КВ 12 > Uраб, КВ 10,5

Fдоп, Н 3000 > Fрасч, Н 1234

Imax, А 2000 > Іраб, 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 постоянного подзаряда, - напряжение подзаряда принимаем 2,15 В, n0- число элементов. шт(1) где - напряжение на шинах в режиме постоянного подзаряда, - напряжение разряда принимаем 1,75 В, n- число элементов при разрядке. шт(1) где N - добавка АБ, n- число элементов при разрядке, n0- число элементов.

(1) где W - марка АБ.

Необходимо использовать АБ СК-2.

А(1) где - ток максимального разряда.

Данная работа представляла собой прикладную задачу по выбору оборудования ГПП предприятия. В ходе выполнения работы был получен опыт проектирования и выбора оборудования для электроэнергетической отрасли и закреплены знания полученные на лекциях.

1. Неклепаев «Электрическая часть станций и подстанций», материалы по курсовому и дипломному проектированию.

2. Васильев «Электрическая часть станций и подстанций»