Основные характеристики потребителей проектируемой подстанции. Определение мощности компенсирующих устройств. Режим аварийных и систематических перегрузок. Расчёт токов короткого замыкания. Выбор оборудования и токоведущих частей, силовых кабелей.
Аннотация к работе
Суточный график активной нагрузки для данного предприятия приведен в таблице1. понизительный подстанция ток перегрузка <0,5· - трансформатор будет перегружаться систематически 3 часа в сутки в нормальном режиме и в течении 12 часов в сутки в аварийном режиме. При нормальной схеме работы подстанции, мощность потребителей делится между трансформаторами (при расчете принимаем ST=Sп/ст), следовательно, следует рассмотреть график нагрузки одного трансформатора. Периодическая составляющая тока к.з. от системы принимается незатухающей для момента времени t=0,08 с. Периодическая составляющая тока к.з. от системы принимается незатухающей для момента времени t=0,08 с.
Введение
Проектирование электрической части станции и подстанции представляет собой сложный процесс принятия решения по схемам электрических соединений, составу электрического оборудования и его размещению, поиску пространственных компоновок, оптимизации фрагментов и объекта в целом. Этот процесс на современном этапе требует математического подхода при изучении объекта проектирования, математизации и автоматизации проектных работ с помощью ЭВМ, использования результатов новейших достижений науки и техники и передового опыта проектных, строительно-монтажных и эксплуатирующих организаций.
Основные цели проектирования электрических станций и подстанций следующие: 1.Производство, передача и распределение заданного количества энергии в соответствии с заданным графиком потребления.
2.Надежная работа электрической установки и электрической системы в целом.
3.Обеспечение заданного качества электроэнергии.
4.Сокращение капитальных затрат на строительство электрической установки.
5.Снижение издержек.
Первая цель определяется техническим заданием на электроснабжение потребителей определенного народнохозяйственного комплекса и административно-экономического района. Вторая и третья - существующими техническими нормативами. Четвертая и пятая выступают в качестве экономического критерия оптимальности.
Оптимальность решения при проектировании означает, что заданный производственный эффект (располагаемая мощность, отпускаемая энергия, уровень надежности и качество электроснабжения) получается при минимальных возможных затратах материальных и трудовых ресурсов.
Исходные данные
Вариант №40.
Задание на проектирование понизительной подстанции ремонтно-механического завода.
Суточный график активной нагрузки для данного предприятия приведен в таблице1. понизительный подстанция ток перегрузка
Таблица 1.
Суточный график активной нагрузки.
Р, % 30 75 100 90 60 50 75 60 75 70 100 60 65 45
Т, ч 7 1 2 1 1 1 1 2 2 1 1 2 1 1
Основные характеристики потребителей проектируемой подстанции: Наименование потребителей: ремонтно-механический завод.
Категория электроприемников по надежности электроснабжения: - первой категории - ;
- второй категории - 50%;
- третьей категории - 50%.
Установленная мощность потребителей - Руст = 160 МВТ, в том числе: СД 4*500 КВТ;
АД 4*400 КВТ.
Коэффициент спроса: Кс = 0,15.
Напряжение на низкой ступени подстанции: Инн = 10 КВ.
Количество отходящих линий НН: 16 шт.
Характеристика грунта - глина.
Распределение максимальной нагрузки предприятия по кварталам года: 1 - 1,0;
2 - 0,7;
3 - 0,7;
4 - 0,7 (мах).
Питающая энергосистема: Пермьэнерго;
Среднегодовая температура: t = -5?С.
Основные характеристики системы электроснабжения: Мощности трансформаторов: Т 1 3*400 МВА.
Мощности генераторов: Г 1 .3*300 МВТ.
Мощность короткого замыкания системы: Sкз = 8500 МВА.
Рабочее напряжение по участкам сети: И1 = 110КВ;
И2 = 110КВТ;
И4 = 110 КВТ.
Длина воздушных линий распределительной сети: L1 = 2*10км;
L3 = 2*70км.
Количество транзитных линий на подстанции: 4 шт.
Суммарная мощность транзита: Sтран. = 40МВА.
Схема расчета представлена на рис. 1.
Рис. 1 Расчетная схема проектируемой подстанции
1. Расчет электрических нагрузок
Максимальная активная мощность на шинах низкого напряжения ГПП определяется по формуле:
где КС - средневзвешенный коэффициент спроса предприятия, =0,15;
Руст. - установленная мощность потребителей, =160 МВТ.
Максимальная реактивная нагрузка:
где -мощность синхронных двигателей, =500КВТ
.Нормативное значение tgjн где tgjб - базовый коэффициент реактивной мощности, для подстанции (п/ст) напряжением 110КВ tgjб=0,5;
dmax - отношение Рмакс нагр*предпр.(т.е.) в квартале максимальной нагрузки энергосистемы к максимальной активной нагрузке энергосистемы к максимальной активной нагрузке предприятия, dmax =0,9;
К - коэффициент, учитывающий отличие стоимостей электроэнергии в различных энергосистемах [11]. Для Пермьэнерго
К=1,2;
Определение мощности компенсирующих устройств:
где максимальная активная нагрузка в часы максимума энергосистемы;
= dmax ·
=0,9·24=21,6 МВТ
Так как в расчете присутствуют синхронные двигатели, то следует использовать для компенсации реактивных нагрузок их располагаемую реактивную мощность в размере:
где - полная мощность синхронных двигателей
=0,436;
Мощность дополнительных КУ
.
Выбираем две конденсаторные установки 2?КУ-10-0,9, суммарной мощностью - 1,8 МВАР. Остальное компенсируем на стороне 0,38 КВ, 10?КУ-0,38-0,45
Графики электрических нагрузок
График нагрузки активной мощности приведен в таблице 1
Таблица 1
Р,% 30 75 100 90 60 50 75 60 75 70 100 60 65 75
Т,ч 7 1 2 1 1 1 1 2 2 1 1 2 1 1
Ординаты суточного графика в именованных ординатах:
Где -значение активной мощности из графика в таблице 1
Ординаты по реактивной мощности:
Так как < =0,05 , то принимаем
=0,05 , =0,05·24=1,2МВАР
Максимальная реактивная нагрузка предприятия с учетом компенсации реактивной мощности будет равна:
=17,6·0,9-0,12112-6,3=9,42МВАР
Определение полной мощности:
Потери активной мощности в понизительных трансформаторах ГПП: .
Реактивной мощности.
.
Потребляемая мощность на стороне высокого напряжения:
Графики нагрузок представлены на рисунках 2,3,4 соответственно , , Графики электрических нагрузок
Рис.2. Зависимость
Рис.3. Зависимость
Рис.3. Зависимость
2. Выбор трансформаторов ГПП
2.1 Выбор мощности трансформаторов
Основой для выбора номинальной мощности силовых трансформаторов является характерный суточный график электрической нагрузки проектируемой подстанции ,построенный с учетом компенсации реактивных нагрузок.
На рис. 5 показан суточный график нагрузки двухтрансформаторной подстанции и график нагрузки трансформатора .
Предварительно выбираем номинальную мощность трансформатора подстанции: три ближайших стандартных значения, которые приведен на рис. 5.
< - трансформатор не будет перегружаться ни в нормальном, ни в аварийном режиме;
32 МВА>28,16 МВА, но так как данная мощность превышает , то более выгодно взять = 25МВА.
< < 0,5· - трансформатор не будет перегружаться нит в нормальном, ни в аварийном режиме.
28,16МВА>16>14,08МВА
<0,5· - трансформатор будет перегружаться систематически 3 часа в сутки в нормальном режиме и в течении 12 часов в сутки в аварийном режиме.
10МВА<14,08МВА
Для дальнейшего расчета выбираем три типа трансформаторов: 2ХТДН-25000/110
Исходный график имеет два максимума, причем меньший по тепловому импульсу максимум следует за большим. (рис.5)
В=S?1·t1 S?2·t2 … S?n·tn
Где В- тепловой импульс
S1, S2, Sn-нагрузка на различных ступенях графика нагрузки соответственно на временных интервалах t1, t2, tn .
Величину и длительность перегрузки находим по параметрам большего максимума, а меньший максимум учитывается в эквивалентной начальной нагрузке, которая условно определяется по десятичасовому периоду, следующему за большим максимумом. При этом меньший максимум учитывается в той мере, в какой он входит в этот десятичасовой период.
В1=28,16?·2=1585,97
В2=28,16?·1=792,99
В1>В2
Где -эквивалентная среднеквадратическая нагрузка трансформатора за n временных интервалов в максимуме.
-время максимума
Где -эквивалентная среднеквадратическая нагрузка трансформатора за 10-часовой временной интервал, следующий после максимума.
По графику (рис. 5) находим коэффициент начальной нагрузки:
Где - мощность выбранного трансформатора
Находим коэффициент перегрузки:
Так как , то коэффициент перегрузки принимаем равный
Длительность перегрузки определяем по выражению:
По [2, табл.1.36], при Qохл=-12°С, t(ч)=2 ч.
2?ТДН-16000/110: График имеет два максимума и меньший максимум следует за большим. (рис. 5)
В1=20,34?·1 28,16?·2 25?·1 20,34·?·1=3038,4
В2=20,34?·2 18,8?·1 28,16?·1 17,26·?·1=271,76
В1> В2
По [2, табл.1.36], при Qохл=-12°С, t(ч)=7 ч.
2?ТДН-10000/110.
В аварийном режиме необходимо произвести отключение 50% потребителей 3 категории. При этом пересчитывается график нагрузки: .
Таким образом. Технически осуществимы все три выбранные варианты.
2.3 Режим систематических перегрузок
При нормальной схеме работы подстанции, мощность потребителей делится между трансформаторами (при расчете принимаем ST=Sп/ст), следовательно, следует рассмотреть график нагрузки одного трансформатора. График нагрузки одного трансформатора приведен в таблице 5.
Куст -коэффициент учитывающий стоимость транспортировки и монтажа.
Приведенные затраты: З=Иэ К
Таким образом, по минимуму приведенных затрат проходит вариант №1 2?ТДН-25000/110.
4. Выбор схемы электрических соединений подстанции
Проектируемая подстанция является узловой. Для выбора схемы электрических соединений подстанции рассмотрим следующие виды схем: схема с двойной секционированной системой шин (рис. 6, а);
схема с одинарной секционированной и обходной системой сборных шин (рис. 6, б);
схема с двойной системой и обходной системы сборных шин (рис. 6,в).
Одинарная секционированная система шин обеспечивает требуемую надежность электроснабжения при небольшом числе присоединений, которые имеют достаточное резервирование по сети.
Схемы просты, надежны, удобны в эксплуатации, наиболее экономичны.
Недостатки: необходимость отключения секции при ремонте шин, шинных разъединителей. При ремонте выключателей линия выводится из работы на все время ремонта (рис. 6, б).
Двойная система шин обеспечивает возможность ремонта сборных шин, шинных разъединителей без отключения присоединений, на которых не производится ремонт. При повреждении одной из систем шин, потребители обесточиваются только на время оперативных подключений, Допускается ремонт линейных выключателей с кратковременным отключением ремонтируемого присоединения для шунтирования выключателя и сборки схемы через шиносоединительный выключатель. Конструкция РУ должна допускать возможность шунтирования выключателя. Портальные схемы с двойной системой шин работают, как правило. с фиксированным присоединением фидеров и включенным ШСВ. При большем количестве фидеров выполняется секционирование одной из систем шин (рабочей). Вторая не секционированная система шин (трансфертная) находится в резерве без напряжения.
Недостатки: большое количество оборудования, сложность оперативных переключений. Использование одной из систем шин для ремонта выключателей снижает надежность работы подстанции при значительном количестве фидеров и больших сроках ремонта (рис. 6, а, в).
Обходной системой шин пользуются только для ремонта линейных выключателей (для выключателей с длительным сроком ремонта) без отключения ремонтируемого присоединения. Эффективное использование обходной системы шин возможно лишь при значительном количестве фидеров (в РУ 110-220 КВТ). Применяется сочетание обходной системы шин с одинарной секционированной или двойной системы шин (рис. 6 б, в).
4.1 Расчет токов короткого замыкания
При проектировании понизительных подстанций промышленного предприятия расчет токов короткого замыкания (кз) производится для решения таких задач: Сопоставления, оценки и выбора главных схем электрических соединений электростанций и подстанций.
Проверки электрических аппаратов и токоведущих частей по условию работы при К.З.
Решение вопросов ограничения токов К.З.
Проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики.
Проектирования заземляющих устройств.
Выбор разрядников.
Принимаем ряд допущений: отсутствие качаний генераторов, приближенный учет нагрузок , пренебрежение активными сопротивлениями элементов схемы (если отношение R/х < 1/3), приближенный учет апериодического тока к.з.
За расчетный вид к.з. принимается трехфазное к.з.
Для расчета токов к.з. на основе однолинейной схемы электрических соединений составляется схема замещения для максимального и минимального режимов. Схема замещения для максимального режима представлена на рис. 8.
Расчет токов к.з. проводим в максимальном и минимальном режимах в точках К1 и К2 электрической системы, приведенной на рис. 7.
Расчет проводится в относительных единицах. В качестве базисных величин принимаем: Sб- базисная мощность Sб=100 МВ?А;
Uб- Базисное напряжение , обычно принимается равным среднему напряжению на каждой ступени к.з.
Uб1=115 КВ; Uб2=10,5 КВ; Ucp=115 КВ;
На каждой ступени напряжения может быть найден базисный ток.
КА; КА.
Определяем значения сопротивлений:
Преобразовываем схему:
Рис. 9
(Рис.9)
Рис. 10
(Рис. 10)
Определение токов к.з. в точке К1
Действующее значение периодической составляющей начального тока к.з.
Периодическая составляющая тока к.з. от системы принимается незатухающей для момента времени t=0,08 с.
.
Апериодическая составляющая тока к.з. к моменту времени t=0,08с. Значение по табл. 4.5[1] Тас=0,05с.
.
Где Та -постоянная времени затухания апериодической составляющей тока трехфазного к.з. =0,05с
Ударный ток к.з. определяется куд=1,8 по табл. 4.5.[1]
.
Полный ток к.з. в момент времени t=0,08с
.
4.2 Определение токов к.з. в точке К2
Рис. 11
Рис 12
Действующее значение периодической составляющей начального тока к.з.
Суммарное значение периодической составляющей в начальный момент
.
Периодическая составляющая тока к.з. от системы принимается незатухающей для момента времени t=0,08 с.
Периодическая составляющая тока к.з. в момент времени t=0,08с для двигателей:
для ;
для ;
Периодическая составляющая полного тока в точке К2 в момент времени t
.
Апериодическая составляющая тока к моменту времени t=0,08с: для ветви системы Та=0,15с (по табл. 4.5)
;
для ветви СД Та=0,05с (по табл. 4.5[1])
. для ветви АД Та=0,04с (по табл. 4.5[1])
.
Суммарное значение апериодического тока в момент времени t
.
Ударные токи к.з. в точке К2 : для ветви системы куд=1,93 (табл. 4.5[1])
;
для ветви СД куд=1,8 (табл. 4.5[1])
. для ветви СД куд=1,6 (табл. 4.5[1])
.
Суммарное значение ударного тока в точке К2
.
Полный ток к.з. в момент времени t
.
Расчет токов к.з. для минимального режима электрической сети.
Расчетная схема приведена на рис. 13.
Минимальный режим задан следующим образом: Xc min=1,4Xc max=1,4·0,012=0,0168
Отключен один из блоков на ГРЭС
Отключена ВЛ-110КВ
Рис. 13. Расчетная схема замещения для минимального режима
Преобразовываем схему:
Результирующая схема замещения для точки К1 (рис. 14)
Рис.14
Определение токов к.з. в точке К2
Действующее значение периодической составляющей начального тока к.з.
Периодическая составляющая тока к.з. от системы принимается незатухающей для момента времени t=0,08 с.
.
Апериодическая составляющая тока к.з. к моменту времени t=0,08с. Значение по табл. 4.5[1] Тас=0,05с.
.
Где Та -постоянная времени затухания апериодической составляющей тока трехфазного к.з. =0,05с
Ударный ток к.з. определяется куд=1,8 по табл. 4.5.[1]
.
Полный ток к.з. в момент времени t=0,08с
.
Расчет токов к.з. в точке К2
Результирующая схема замещения до точки К2 представлена на рис. 15 Рис. 15
Действующее значение периодической составляющей начального тока к.з.
Суммарное значение периодической составляющей в начальный момент
.
Периодическая составляющая тока к.з. от системы принимается незатухающей для момента времени t=0,08 с.
Периодическая составляющая тока к.з. в момент времени t=0,08с для двигателей:
для ;
для ;
Периодическая составляющая полного тока в точке К2 в момент времени t
.
Апериодическая составляющая тока к моменту времени t=0,08с: для ветви системы Та=0,15с (по табл. 4.5)
;
для ветви СД Та=0,05с (по табл. 4.5[1])
. для ветви АД Та=0,04с (по табл. 4.5[1])
.
Суммарное значение апериодического тока в момент времени t
.
Ударные токи к.з. в точке К2 : для ветви системы куд=1,93 (табл. 4.5[1])
;
для ветви СД куд=1,8 (табл. 4.5[1])
. для ветви СД куд=1,6 (табл. 4.5[1])
.
Суммарное значение ударного тока в точке К2
.
Полный ток к.з. в момент времени t
.
Результаты расчетов тока к.з. в максимальном и минимальном режимах сводим в табл.6
Таблица 6
Режим Точки к.з. Ветви к.з. Іпо, КА Iп?, КА Iа?, КА Iк?, КА Та, с Куд Іуд, КА
Максимальный 1 От системы 4,14 4,14 1,18 7,03 0,05 1,8 10,54
2 От системы 10,34 10,43 8,65 32,4 0,15 1,93 26,55
От СД 0,672 0,4368 0,192 0,8097 0,05 1,8 1,71
От АД 0,3866 0,097 0,074 0,211 0,04 1,6 0,875
Сумма 11,49 10,96 9,916 24,42 29,14
Минимальный 1 От системы 2,24 2,24 0,639 3,8 0,05 1,8 5,7
2 От СД 0,336 0,2184 0,096 0,405 0,05 1,8 0,855
ОТ АД 0,1933 0,048 0,037 0,105 0,04 1,6 0,437
От системы 8,71 8,71 7,23 19,55 0,15 1,93 23,77
Сумма 9,24 8,976 7,363 20,057 25,06
5.Выбор оборудования и токоведущих частей
Выбор оборудования и токоведущих частей распредустройств производится по схеме рис. 16.
Электрические аппараты и токоведущие части РУ (распределительных устройств) должны выбираться по роду установки (наружная и внутренняя), их конструкция должна учитывать характер среды, в которой будет работать изоляция и токоведущие части: сырость, запыленность помещений и загрязненность воздуха промышленными уносами, температура окружающего воздуха. Наличие химически активной среды, пожаро- и взрывоопасность помещений. Существенное значение для выбора аппаратов имеют климатические условия местности и высота ее над уровнем моря.
Во всех случаях выбор проводов, шин, аппаратов и конструкций должен производиться как по нормальным условиям работы (соответствие рабочему напряжению и току, классу точности и т.д.), так и условиям работы при коротких замыканиях (термические и динамические воздействия, коммутационная способность аппаратов).
Рис. 16. Схема понизительной подстанции
5.1 Выбор оборудования на вводе 110 КВ
Расчетный ток присоединения определяется из следующего условия:
Где, -коэффициент начальной нагрузки в аварийном режиме.
По номинальным параметрам для утяжеленного режима подходит к установке выключатель типа МКП-110Б-630-20У1
Отключающая способность выключателя оцениваться по времени t = тсв 0,02 с.
Где тсв -собственное время выключателя t = 0,0,8 0,02 = 0,1 с.
Расчетный тепловой импульс квадратичного тока к.з. В определяется по формуле (5.11) [1] значения токов к.з., Ta принимаются по табл.4.1.
Полное время отключения к.з. в точке К-2 t = t t = 1 0,14 = 1,14 с, где t - время действия максимальной токовой защиты 1с.
Где. Ta =0,0,5с
Іпо =4,14 КА
Условия выбора и проверки выключателя типа МКП-110Б-630-20У1 занесены в таблицу 7
Таблица 7
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
630 А358,2 А 20 КА4,14 КА
52 КА10,54 КА
20 КА4,14 КА
52 КА10,54 КА
202?3=1200 КА2?с2,57 КА2?с
20 КА4,14 КА
?20=28,28 КА7,03 КА
Выключатель проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
На вводе по номинальным параметрам в нормальном и утяжеленном режиме подходит к установке разъединитель типа РНД-110/1000У1
Таблица 8
Условия выбора и проверки разъединителя типа РНД-110/1000У1
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
1000 А358,2 А 80 КА10,54 КА
31,5?·4=3969КА?·с2,57КА?·с
Разъединитель проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор выключателя на транзитных линиях
Расчетный ток присоединения:
Где, -мощность одной линии.
По номинальным параметрам для утяжеленного режима к установке подходит выключатель типа МКП-110Б-630-20У1
Условия выбора и проверки выключателя типа МКП-110Б-630-20У1
Таблица 9
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
630 А104,97 А 20 КА4,14 КА
52 КА10,54 КА
20 КА4,14 КА
52 КА10,54 КА
202?3=1200 КА2?с2,57 КА2?с
20 КА4,14 КА
?20=28,28 КА7,03 КА
Данный выключатель типа МКП-110Б-630-20У1 проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
На вводе по номинальным параметрам подходит разъединитель типа РНД-110/1000У1
Таблица 10
Условия выбора и проверки разъединителя типа РНД-110/1000У1
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
1000 А104,97 А 80 КА10,54 КА
31,5?·4=3969КА?·с2,57КА?·с
Разъединитель проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор оборудования на вводах трансформатора
Расчетный ток присоединения:
По номинальным параметрам для утяжеленного режима подходит к установке выключатель типа МКП-110Б-630-20У1
Полное время отключения к.з.:
Где, -время действия максимальной токовой защиты.
Полный тепловой импульс квадратичного тока к.з.
Условия выбора и проверки выключателя типа МКП-110Б-630-20У1
Таблица 11
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
630 А147,27 А 20 КА4,14 КА
52 КА10,54 КА
20 КА4,14 КА
52 КА10,54 КА
202?3=1200 КА2?с19,37 КА2?с
20 КА4,14 КА
?20=28,28 КА7,03 КА
Данный выключатель типа МКП-110Б-630-20У1 проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбираем разъединитель типа РНД-110/1000У1
Таблица 12
Условия выбора и проверки разъединителя типа РНД-110/1000У1
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
1000 А148,27 А 80 КА10,54 КА
31,5?·4=3969КА?·с19,37КА?·с
Разъединитель проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор межсекционного выключателя
Расчетный ток присоединения:
По номинальным параметрам для утяжеленного режима подходит к установке выключатель типа МКП-110Б-630-20У1
Условия выбора и проверки выключателя типа МКП-110Б-630-20У1
Таблица 13
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
630 А253,25 А 20 КА4,14 КА
52 КА10,54 КА
20 КА4,14 КА
52 КА10,54 КА
202?3=1200 КА2?с2,57 КА2?с
20 КА4,14 КА
?20=28,28 КА7,03 КА
Данный выключатель типа МКП-110Б-630-20У1 проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбираем разъединитель типа РНД-110/1000У1
Таблица 14
Условия выбора и проверки разъединителя типа РНД-110/1000У1
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
1000 А253,25 А 80 КА10,54 КА
31,5?·4=3969КА?·с19,37КА?·с
Разъединитель проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
На вводе до трансформатора по номинальным параметрам в нормальном и утяжеленном режимах подходит трансформатор тока типа ТВТ-110.
Расчет нагрузки
Таблица 15
Прибор Тип Нагрузка по фазам, В·А А В С
Амперметр Э-335 0,5 - -
Ваттметр Д-335 0,5 - 0,5
Варметр Д-335 0,5 - 0,5
Счетчик активной энергии И-672М 2,5 - 2,5
Счетчик реактивной энергии И-673М 2,5 - 2,5
Всего: 6,5 - 6,0
Наиболее загруженная фаза А S приб= 6,5 В?А.
Сопротивление измерительных приборов фазы А
Максимально возможное сопротивление соединительных проводов при r 2 ном= 1,2 Ом в классе точности 0,5 составляет
Где, - сопротивление проводов, Ом
- сопротивление контактов
=1,2-0,26-0,1=0,84 Ом
Сечение соединительных проводов для схемы соединений трансформатора тока в неполную звезду. мм2;
где =0,028 - удельное сопротивление для алюминиевых проводов;
=20м - длина трассы соединительных проводов.
Минимальное сечение алюминиевого провода из условия механической прочности 2,5мм2. Принимаем Sпр=2,5мм2. При этом сечении сопротивление проводов
Ом;
вторичная нагрузка трансформаторов ток
Ом;
Принимаем
Таблица. 16
Условия выбора и проверки трансформатора тока типа ТВТ-110]
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
200 А104,97 А 3110,54 КА
102?4=400 КА2.с2,57 КА2.с
1,2 Ом0,76 Ом
Трансформатор тока проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор трансформатора напряжения на секциях 110 КВ
Выбираем для расчета трансформатор напряжения типа НКФ-110-83У1
Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения типа НКФ-110-83У1
Таблица 17
Наименование прибора Тип прибора Количество приборов Нагрузка включения между фазами, В·А АВ ВС СА
Амперметр Э-335 1 2 2 - - - -
Ваттметр Д-335 4 1,5 6 1,5 6 - -
Варметр Д-335 4 - - 1,5 6 1,5 6
Счетчик активной энергии И-674М 4 3 12 3 12 - - Счетчик реактивной энергии И-673М 4 - - 3 12 3 12
Всего: 17 6,5 20 9 36 4,5 18
Таблица 18
Условия выбора и проверки трансформатора напряжения
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
110 КВ110 КВ
400 В·А36 В·А Трансформатор напряжения типа НКФ-110-83У1 удовлетворяет условиям проверки.
5.2 Выбор оборудования на вводе 10 КВ трансформатора
Расчетный ток присоединения определяется из условия отключения одного трансформатора. Максимальная нагрузка на оставшийся в работе трансформатор определяется коэффициентом загрузки в аварийном режиме а) По номинальным параметрам для утяжеленного режима подходит к установке выключатель) типа ВМП-10-1000-20УЗ
Отключающая способность выключателя оцениваться по времени t = тсв 0,02 с.
Собственное время выключателя равно 0,1с [2]. t = 0,1 0,02 = 0,12 с.
Так как t >0,06 с, то значение нормированной асимметрии bном = 0.
Полное время отключения к.з. в точке К-2: ТОТК = ТМТЗ t = 1 0,12 = 1,12 с, где ТМТЗ - время действия максимальной токовой защиты
Расчетный тепловой импульс равен: КА2.с.
Таблица 19
Условия выбора и проверки выключателя типа ВМП-10-1000-20У
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
10 КВ10 КВ
1000 А776,67 А 20 КА10,43 КА
52 КА26,55 КА
20 КА10,43 КА
52 КА26,55 КА
202?8=3200 КА2?с138,16 КА2.с.
20 КА10,43 КА
?20=28,28 КА23,4 КА
Выключатель проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Так как на проектируемой подстанции будет выбрано комплектное распределительное устройство типа К-XII, которое оборудовано выключателем ВМП-10, то разъединитель для данного присоединения не выбирается.
На вводе от трансформатора по номинальным параметрам в нормальном и утяжеленном режиме подходит шинный трансформатор тока типа ТШЛК-10-1000УЗ.
Расчетная нагрузка вторичных цепей трансформатора тока определяется для схемы включения приборов, приведенной на рис.17.
Рис. 17
Расчет нагрузки.
Таблица 20
Прибор Тип Нагрузка по фазам, В.А А В С
Амперметр Э-335 0,5 - -
Ваттметр Д-335 0,5 - 0,5
Варметр Д-335 0,5 - 0,5
Счетчик активной энергии И-672 М 2,5 - 2,5
Счетчик реактивной энергии И-673 М 2,5 - 2,5
Всего: 6,5 - 6,0
Наиболее загруженная фаза А S приб= 6,5 В?А.
Сопротивление измерительных приборов фазы А
Где, -номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока, А Сопротивление проводов:
Где, -номинальное вторичное сопротивление трансформатора тока, =0,8 Ом (при классе точности 0,5)
-сопротивление контактов проводов, =0,1 Ом
Ом
Сечение соединительных проводов:
мм2;
где =0,028 - для алюминиевых проводов
=20м - длина трассы соединительных проводов.
Принимаем Sпр=2,5мм2. При этом сечении сопротивление проводов
Ом;
вторичная нагрузка трансформаторов тока
Ом;
Таблица. 21
Условия выбора и проверки трансформатора тока типа ТШЛП-10-1000УЗ
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
10 КВ10 КВ
1000 А766,67 А 31,5?·4=3969КА?·с138,16КА?·с
0,8 Ом0,74 Ом
Трансформатор тока проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор и проверка сборных шин РУ-10 КВ.
Расчетный рабочий ток сборных шин принимается равным длительному максимальному току в наиболее тяжелом режиме работы электроустановки. Максимальный ток будет протекать по сборным шинам при отключении одного трансформатора и перегрузке другого до Кз.ав=1,13. Так как мощность подключенных к секциям сборных шин батарей конденсаторов, как правило, намного меньше мощности трансформаторов, то их влиянием пренебрегаем.
А;
По этому току выбираются алюминиевые однополосные шины сечением (60х6) мм, установленные горизонтально [2].
Эскиз расположения шин представлен на рис.18
Рис. 18 Эскиз расположения шин
Значения и принимаются по типовым проектам распределительных устройств
= 0,35 м; = 0,9 м;
расстояние между прокладками п= 0,45 м, = 0,008 м, = 0,1 м.
Момент сопротивления шин по табл.5.3[1].
см3;
Напряжение в шине при фазном взаимодействии определяется при максимальном усилии, приходящемся на 1 м длины: Н/м;
Где, -наибольшее удельное усилие, Н/м
-ударный ток к.з., А
Где, М -изгибающий момент, Н/м
W-момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной направлению действия усилия, ;
Проверяем шины на динамическую стойкость при к.з.
(табл. 5.33, 1121)
(Алюминий АТ)
Проверяем шины на термическую стойкость.
Минимальное сечение шин по условиям термической стойкости определяется по формуле: .
Где, В -тепловой импульс тока к.з., А?·с
С -расчетный коэффициент (Табл. 5.5, 1121)
С
Таблица 22
Условия выбора и проверки сборных шин
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные Параметры
870 А776,67 А 70 МПА9,6 МПА
360 мм?143 мм?
Сборные шины проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор опорных изоляторов для РУ-10 КВ.
По номинальному напряжению и роду установки подходят изоляторы ИОР-10-4.00У3 Проверка по допустимой механической нагрузке производится по условию
-поправочный коэффициент , при горизонтальном расположении шин.
Наибольшая расчетная нагрузка для опорного изолятора: Н;
Таблица 23
Условия выбора и проверки опорных изоляторов.
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
10КВ10 КВ
0,6·4000=2400 Н384,29 Н
Опорные изоляторы проходят по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор проходных изоляторов для РУ-10 КВ.
Расчетный рабочий ток:
По номинальным параметрам к установке подходят проходят проходные изоляторы типа ИП-10/1000-1250У1
Н;
Таблица 24
Условия выбора и проверки опорных изоляторов.
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные Параметры
10КВ10 КВ
0,6·1250=750 Н192,15 Н
1000А776,67А Опорные изоляторы проходят по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор межсекционного выключателя.
Расчетный рабочий ток:
К установке по номинальным параметрам к установке подходят проходят выключатели типа ВМП-10-1000-20У
Полное время отключения к.з.
Та=0,15с
Тепловой импульс:
Таблица 25
Условия выбора и проверки межсекционного выключателя типа ВМП-10-1000-20У.
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
10 КВ10 КВ
1000 А776,67 А 20 КА11,49 КА
52 КА29,14 КА
20 КА11,49 КА
52 КА29,14 КА
202?8=3200 КА2?с42,25 КА2.с.
20 КА10,96 КА
?20=28,28 КА24,42 КА
Выключатель проходят по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор оборудования на отходящей линии 10 КВ.
Расчетный ток в отходящих линиях определяется исходя из следующих допущений: а) нагрузка на линиях в нормальном режиме распределяется между линиями равномерно. б) на всех линиях одинаковый tg j = 0,4;
в) в утяжеленном (ремонтном или аварийном) режиме каждая линия может нести двойную нагрузку.
Исходя из этих условий, находим:
Где. -время защиты;
Та=0,15с
Тепловой импульс:
Таблица 26
Условия выбора и проверки ВЫКЛЮЧАТЕЛЯВМП-10-630-31,5У.
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
10КВ10 КВ
630 А316 А 31,5 КА11,49 КА
80 КА29,14 КА
31,5 КА11,49 КА
80 КА29,14 КА
31,52.4=3969 КА2.с99,02 КА2.с
31,5 КА10,96 КА
31,5· =44,5 КА24,42 КА.
Выключатель проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор силовых кабелей.
Выбор силовых кабелей производим по экономической плотности тока, выбранное сечение должно удовлетворять длительно допустимому току по условиям нагрева в утяжеленном режиме работы.
Сечение кабелей:
Где, - ток нормального режима, А - экономическая плотность тока, А/мм?
При числе часов использования максимума Тм=3000ч, значение =1,4А/мм? для алюминиевых проводников.
При прокладке кабелей в земле можно применять АСБ-(3х150) общим сечением 300 мм?.Длительно допустимый ток на кабели 550А[2]
Перегрузка кабелей в утяжеленном режиме составит то есть менее 130%, что является допустимым.
По условиям термической стойкости минимальное сечение кабелей равно:
Где, В -тепловой импульс, рассчитанный в п. 5.3.
С=90- Расчетный коэффициент.
Таблица 27
Условия выбора и проверки кабелей на отходящих линиях.
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
10 КВ10 КВ
114,3 мм?300 мм?
550·1,3=715 А316 А 110,56 мм?300 мм?
Кабели отходящих линий проходят по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор трансформатора тока на отходящих линиях.
По номинальным параметрам на отходящей линии может быть выбран трансформатор тока типа ТПЛ-10-400.
Расчет допустимой вторичной нагрузки проводится аналогично расчетам нагрузки для трансформатора тока типа ТШЛП-10-1000У3 (таблица 20)
Соединительные провода приняты алюминиевые, сечением 25мм?, длиной 10м
Таблица. 28
Условия выбора и проверки трансформатора тока типа ТПЛ-10-400
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
10 КВ10 КВ
400А316 А 125 КА29,14 КА
252.4=2500КА2.с99,02 КА2.с
0,6 Ом0,554 Ом
Трансформатор тока проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.
Выбор трансформатора напряжения на секциях 10 КВ.
На каждой секции подключаются по одному трансформатору напряжения типа НТМК-10-66.
Счетчики активной энергии (PI) - на всех присоединениях; ваттметры (PW) - на вводах; Варметры(PVA) и счетчики реактивной энергии (PK) - на вводах и батареях конденсаторов; вольтметры с переключателем (PV) - на секциях шин.
Таблица 6.10
Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения типа НТМК-10-66.
Наименование Прибора Тип Прибора Колво приборов Мощность Нагрузка включения между фазами, В.А
АВ ВС СА
Вольтметр Э-335 1 2 2 - -
Ваттметр Д-335 1 1,5 1,5 1,5 -
Варметр Д-335 2 1,5 - 3 3
Счетчик активной энергии И-674 6 3 18 18 - Счетчик реактивной энергии И-673 М 7 3 - 21 21
Всего: 21,5 43,5 24
Таблица.30
Условия выбора и проверки трансформатора напряжения
Условия выбора и проверки Номинальные параметры Расчетные параметры
Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Т.2 / Под ред. А. А. Федорова. М.: Энергоиздат. 1987.
Электрическая часть станций и подстанций (Справочные материалы)/ Под ред. Б.Н. Неклепаева. М.: Энергоатомиздат, 1989.
Денисов В.И. Технико- экономические расчеты в энергетике. Методы экономического сравнения вариантов. М.: Энергоиздат. 1987
Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987.
Васильев А.А. Электрическая часть электростанций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1990.
Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1985.
Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств. М.: Энергоатомиздат, 1985.
Нормы технологического проектирования подстанций с высшим напряжением 35-750 КВ. НТС Минэнерго СССР.М., 1979.
Справочник по проектированию подстанций 35-500 КВ/ Под ред. С.С. Рокотяна, Я.С. Самойлова. М.: Энергоиздат, 1982.
Дорошев К.И. Комплектные распределительные устройства 6-35 КВ. М.: Энергоиздат, 1982.
Правила применения скидок и надбавок к трансформаторам на электроэнергию за потребление и генерацию реактивной энергии. Промышленная энергетика №6, 1996.
Методические указания к курсовому проектированию по предмету "Электрическая часть понизительной подстанции промышленного предприятия. Магнитогорск, 2002.