Электрооборудование. 2

 

1. Введение. 

     В настоящее время в эксплуатации находится значительная часть так  называемых «упрощенных» П.С. на переменном оперативном токе с напряжением  на низкой стороне 6 - 10 кВ, построенных  ранее и эксплуатируемых на протяжении 20 – 30 лет и более. Установленные на таких П.С. масляные выключатели не только устарели, но и выработали свой нормальный ресурс, а часть их просто пришла в негодность. Т.о., очевидно, что указанные выключатели требуют массовой замены.

     Одновременно  ведется работа по проектированию и строительству новых П.С. на переменном оперативном токе, что обуславливает прежде всего экономию, поскольку данные П.С. не требуют применения аккумуляторных батарей, наличие которых обуславливает значительные капитальные вложения при их строительстве и существенно удорожает эксплуатационные расходы на содержание аккумуляторной батареи и его обслуживание.

     «Белэлектромонтажналадка» по заданию концерна «Белэнерго»  разработало методику и проект замены ОРУ на КРУ-6; 10 кВ. Впервые этот проект был реализован на П.С. 110/10 кВ «Бижеревичи» Пинских  электросетей.

     Площадь помещения равна площади, занимаемой ОРУ, однако появились следующие  преимущества: экономия электроэнергии в холодное время года; в связи  с отсутствием в помещении  резких перепадов температуры в течении дня, отсутствует  точка росы; улучшаются условия труда и повышается безопасность обслуживания ячеек; использования новых технологий (вакуумные выключатели) увеличило в несколько раз ресурс оборудования, снизилась трудоемкость обслуживания.

 

      2. Выбор двух вариантов схем проектируемой подстанции. 
 

     Согласно  заданию на дипломный проект для  ПС-110/35/10 принимаем схему выдачи мощности (рисунок. 2.1). Варианты схемы проектируемой подстанции будут отличаться друг от друга электрическими схемами для РУ 110 кВ. Связь ПС с энергосистемой осуществляется по ЛЭП-110 кВ., потребители получают питание по кабельным линиям с шин РУ-110 кВ и по воздушным линиям с шин РУ-35 кВ.

     Для связи РУ между собой предусматриваем  установку двух трехобмоточных трансформаторов  связи. 
 
 
 
 
 

                     
 

 
 
 

 

 

 
 

 

 

   
 

 
 
 
 

 
 
 

 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 

                                 Рисунок.2.2 Схема выдачи мощности для варианта II 
 
 

 

 
 
 
 
 

3. Выбор силовых трансформаторов на проектируемой подстанции.

     На  ПС должно быть установлено не менее  двух трансформаторов. В случае аварии на одном из трансформаторов, второй должен обеспечить полной мощностью  названных потребителей.

     При оценке мощности, которая будет приходиться в послеаварийном режиме на оставшийся в работе трансформатор следует учитывать его перегрузочную способность, которая в послеаварийных режимах допускается до 140% на время максимума (не более 6 часов в сутки на протяжении не более 5 суток), т.е. 

     

                 n × Pmax

     SР.У. = ¾¾¾¾ × Кодн.,

                  cos j

где

     n – число линий;

     Pmax – максимальная нагрузка одной линии;

     Кодн – коэффициент одновременности.  

                            2 × 15

     SР.У. 35 = ¾¾¾ · 1 = 33,3 МВ×А;

                      0,9 

                   12 × 2,3        

     SР.У. 10 = ¾¾¾ · 1 = 34,5 МВ×А;

                      0,8               

     Производим  выбор мощности трансформаторов  Т1 и Т2  для первого варианта: 

                SР.У.35 + SР.У.10               33,3 + 34,5

     S3-х обм = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 48,43 МВ×А.

                        1,4                               1,4 

     Выбираем  два трансформатора типа ТДТН - 63000/110 [1] ,таблица П.2.6. Номинальные параметры 3-х обмоточных трансформаторов заносим в таблицу 3.1 

     Таблица 3.1 Номинальные параметры трансформаторов ТДТН -63000/110

Тип

Трансформа-

тора

 Номиналь-ная  мощность, МВ×А Номинальное напряжение, кВ Потери Напряжение  короткого замыкания, %
ВН СН НН Х.Х Короткого замыкания ВН-СН ВН-НН СН-НН
ВН-СН ВН-НН СН-

НН

 
ТДТН-63000/110		  
63		  
115		  
38,5		  
11		  
53 		 
290		  
-		  
-		  
10,5 		 
18		  
7
 
 
 

     Выбираем  мощность линейных регулировочных (Л.Р.) трансформаторов для первого варианта: 
 

                  SР.У. 35           33,3

     SЛ.Р. ³ ¾¾¾¾ = ¾¾¾ =23,78 МВ×А.

                     1,4             1,4 

     Выбираем  Л.Р. ЛТДН-63000/35-У1

     Номинальные параметры Л.Р. заносим в таблицу 3.2

     Таблица 3.2 Номинальные параметры Л.Р.

Тип SНОМ, МВ×А UНОМ,

кВ

 UК,

%

 DРК, кВт DРХ, кВт I Х.Х., %
ЛТДН-63000/35-У1 63 38,5 10,9 110 23,5 1,5
 

 

Выбор 2-х обмоточных трансформаторов для варианта 2. 

                SР.У.35 + SР.У.10               33,3 + 34,5

     Sт1,2 = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 48,43 МВ×А.

                        1,4                               1,4 

                      Выбираем 2 трансформатора ТДН –  63000/110 

                         SР.У.10                        34,5

     Sт3,4 = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 24,64 МВ×А.

                        1,4                               1,4 

                      Выбираем 2 трансформатора ТРДНС  – 25000/35 
 

Тип трансформатора Uном, кВ Потери ,кВт Uкз, % Iх.х. %
ВН НН
P,х.х
P,к.з
ТРДНС - 25000/35 35 10,5 25 115 9,5 0,5
 
 
 
Тип трансформатора Uном, кВ Потери ,кВт Uкз, % Iх.х. %
ВН НН
P,х.х
P,к.з
ТДН – 63000/110 115 38,5 50 245 10,5 0,5
 

 

4. Технико-экономическое  сравнение вариантов  схем проектируемой  подстанции.

     Так как для ПС-110/35/10 кВ выбирается одна схема выдачи мощности, то варианты будут отличаться электрическими схемами  на РУ-110 кВ: для первого варианта принимаем схему четырехугольника (рисунок 4.1), для варианта II схему мостика с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий (рисунок 4 .2).

     Экономически  целесообразный  вариант определяется минимумом приведенных затрат.

     З = РН × К + И=min,где

     К – капиталовложение на сооружение электроустановки;

     РН = 0,12 – нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений;

     И – годовые эксплуатационные расходы.

     Капиталовложения  К определяются по укрупненным показателям стоимости элементов схемы.

     Результаты  подсчета капиталовложений приводим в  таблице 4.1

 Таблица 4.1 Капиталовложения на сооружение электроустановки

 
 
Оборудование		  
Стоимость единицы, у.е.		 Варианты
    Первый второй
    Количе-ство единиц, штук Общая стои-мость, у.е. Количе-ство единиц, штук Общая стои-мость, у.е.
1Трансформаторы  связи ТДТН-63000/110 158 2 316    
2. Ячейка ОРУ 35 кВ 11 3 33 7 77
3.ЛТДН-63000/35 33,8 2 67,6    
4.ТРДНС-25000/35 76     2 152
5.ТДН-63000/110 135     2 270
        Итого:     416,6   499
 

     Годовые эксплуатационные расходы складываются из ежегодных эксплуатационных расходов  на амортизацию  оборудования и расходов, связанных с потерями энергии  в трансформаторах Р.У. 

             aа + aр

     И = ¾¾¾¾ × К + DWТ × b × 10-5,

               100

где

     aа + aр – отчисления на амортизацию и обслуживание, %.

     Для электрооборудования 110 кВ aа + aр = 9,4%.

     DWТ – потери энергии в трансформаторах, кВт×ч.

     b - стоимость 1 кВт×ч потерянной энергии, b = 1 у.е × 102 / кВт×ч. 

     Потери  энергии в трансформаторах 

                                                ì  Sмах   ü2

              DWТ = DPx × T + DPк.в.  ê ¾¾  ½× tВ

                                                 î Sном    þ

            где

     DРх, DРк.з – потери холостого хода и короткого замыкания, кВт;

     Sном – номинальная мощность трансформатора, МВ×А;

     Sмах – максимальная  нагрузка трансформатора, МВ×А;

     Т – число часов работы трансформатора, Т = 8760 ч;

     t - число часов максимальных потерь.

     t = (0,124 + 0,5)2 × 8760 = 4098 ч.,где

     Потери  в отдельных обмотках:

     DPк.в=DPк.с=DPк.н=0,5DPк.в-с=0,5×290=145 кВт 

     

     

     

       

     Рассчитаем  приведенные затраты для первого  варианта:

     I вариант:

     З1=(0,12+0,084) ×416,6+(7,25+2,25)×2×105×1,75×10-5=118,1 тыс.руб/год

     Рассчитаем  приведенные затраты для второго  варианта:

     II вариант:

     З2 = (0,12 +0,084) ×499+(7,28+4,43) ×2×105×1,75×10-5 =142,78 тыс./год 
 

     З2 – З1

     ¾¾¾¾ × 100 % = ((142,78-118,1)/142,78) ×100 = 17,2%.

          З2

     Так как З2 > З1 на 17,2%, то выбираем первый вариант и используем его в дальнейших расчетах.

 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

 

 
 

 

 

 
 
 
 
 

 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 4.2. Упрощённая электрическая схема для варианта II. 

           5. Выбор схемы собственных нужд С.Н. и трансформаторов С.Н. 

     Наиболее  мощными потребителями С.Н. подстанций являются оперативные цепи, система  связи, телемеханики, система охлаждения трансформаторов, аварийное освещение, система пожаротушения, электроприёмники компрессорной.

     Мощность  потребителей С.Н. невелика, поэтому  они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов.

     На  всех двухтрансформаторных п.с. 35 – 750 кВ устанавливаются два трансформатора С.Н., мощность которых выбирается в соответствии с нагрузкой:

      , где

      -основная нагрузка С.Н. подстанции, кВт: =300кВт по таблице 5,2 [1]

     

     Для двигательной нагрузки

    - коэффициент спроса, учитывающий  коэффициенты одновременности и  нагрузки =0,8

     

     Мощность  трансформаторов С.Н. выбирается:

       

     Выбираем 2 трансформатора ТСЗ-250/10 кВ. Параметры заносим в таблицу 5.1

 Таблица 5.1Каталожные данные трансформатора собственных нужд ТСЗ-250/10

Тип Номинальное напряжение DРХ,

Вт

 DРК,

Вт

 UK,

%

 IX,

%.

  ВН НН        
ТСЗ-250/10 10 0,4 1000 3800 5,5 3,5
 

     Схема собственных нужд приведена на рисунке. 5.1 

 

      
 
 
 

                                                                   к РУ110кВ                            к РУ35

       

       
 

     

       

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 

6 Разработка схем распределительных устройств 

     6.1 Распределительное устройство 110 кВ 

     Число присоединений к РУ-110 кВ

      ,где

     nт – число трансформаторов, присоединенных к РУ-110 кВ

     nлэп – число линий связи (по заданию nлэп =3).

     Исходя  из числа присоединений и напряжения согласно нормам технического проектирования принимаем схему РУ с одной  рабочей и одной обходной системами  шин. Рассмотрим особенности этой схемы.

     Обходная  система шин предназначена  для  возможности ревизии и ремонтов выключателей без перерывов питания.