Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Расчет электрической части подстанции

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов 5

2. Выбор схем распределительных устройств 6

3. Расчет токов короткого замыкания 7

4. Выбор оборудования и токоведущих частей на стороне ВН, 330 кВ 13

5. Выбор оборудования и токоведущих частей на стороне НН, 10 кВ 24

6. Выбор трансформатора собственных нужд 34

Список используемой литературы 37

ВВЕДЕНИЕ

В наше время вся хозяйственная деятельность построена на использовании электрической энергии. Ни одно производство, ни одно предприятие не может функционировать, не будучи электрифицированным. Поэтому существует необходимость в строительстве новых электроустановок.

Комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для производства ил и преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии, называется электроустановкой.

Электроэнергия, вырабатываемая на электростанции, поступает на электрические подстанции, на которых происходит преобразование электроэнергии по напряжению, частоте или роду тока.

Электрические подстанции – это электроустановки, предназначенные для распределения электроэнергии (распределительные подстанции), преобразования электроэнергии одного напряжения в энергию другого напряжения с помощью трансформаторов (трансформаторные подстанции). По способу присоединения к сети подстанции делят на тупиковые, ответвительные, проходные и узловые.

Тупиковая подстанция – это подстанция, получающая электроэнергию от одной электроустановки по одной или нескольким параллельным линиям.

Ответвительная подстанция присоединяется глухой отпайкой к одной или двум проходящим линиям. Проходная подстанция включается в рассечку одной или двух линий с двусторонним или односторонним питанием.

Узловая подстанция - это подстанция, к которой присоединено более двух линий питающей сети, приходящих от двух или более электроустановок.

В данном курсовом проекте необходимо реализовать задачу расчета и проектирования электрической части узловой подстанции с напряжениями 330/110/10 кB

1. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Устанавливаем 2 силовых трансформатора, т.к. питаем потребителей первой категории.

1.1 Мощность трансформатора на подстанции

расч. (1.1)

где, Sрасч. – расчетная нагрузка п/ст, её определение зависит от количества обмоток ТР.

Sном.т. – номинальная нагрузка трансформатора

Определяем расчётную мощность.

Sрасч = = = = 67 МВА (1.2)

где, Рнн – суммарная активная нагрузка распределительного устройства низкого напряжения, МВт

Pсн - суммарная активная нагрузка распределительного устройства среднего напряжения, МВт

Qсн – суммарная реактивная мощность распределительного устройства среднего напряжения, МВар

Qнн – суммарная реактивная мощность распределительного устройства низкого напряжения, МВар;

n – Количество линий

Р35 = Рсн * n = 6,64 * 6 = 39,84 МВт (1.3)

Р10 = Рнн * n = 9 * 2,89 = 17,34 МВт (1.4)

Q35 = Р35 * tg= 39,84 * 0,62 = 24,7 МВар (1.5)

Q10 = Р10 * tg= 17,34 * 0,62 = 10,7 МВар (1.6)

0,7*Sрасч. = 0,7*67 = 49,9 МВА

Выбираем 2 трансформатора типа ТДТН – 63000/220

Технические характеристики трансформатора вносим в таблицу 1.1

Тип Трансформатора	Uном кВ			Потери, кВт		U к.з. %	I х/х %
	ВН	СН	НН	х/х	К.з.
ТДТН-6300/220	220	38,5	11	54	ВН-СН 220	ВН-СН 12,5	0,55
					ВН-НН 200	ВН-НН 22
					СН-НН 170	СН-НН 9,5

2.ВЫБОР СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

смотри рисунок

3.РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Составим схему замещения для расчета токов трёхфазных коротких замыканий.

Рис. 3.2. Общая схема замещения подстанции 220/35/10 кВ

Расчет будем производить в относительных единицах.

3.1) Принимаем базовую мощность Sб = 1000 МВА

3.2) Определяем сопротивление энергосистемы.

[1]

где ,

Хс(ном) – относительное номинальное сопротивление эн/системы

Sб – базовая мощность, МВА

Sном – номинальная мощность эн/системы, МВА

Sном=177МВА

(3.1)

3.3) Определяем сопротивление линий электропередач

[1]

где,

Худ – удельное значение индуктивного сопротивления ЛЭП, Ом/км

Худ=0,32 Ом/км [1]

Uср – среднее значение напряжения на линиях ВН, кВ

Uср = 230 кВ

l – длина ЛЭП от энергосистемы до подстанции, км

l = 38 км

(3.2)

3.4) Определяем сопротивление обмоток трансформатора

[1]

где, - сопротивление обмоток автотрансформатора, определяемое через Uк – напряжение КЗ пар обмоток трансформаторов [1]

(3.3)

Хтв% = 0,5 (22 + 12,5-9,5) = 12,5 (3.4)

Хтс% = 0,5 ( 12,5 + 9,5– 22) = 0

Хтн% = 0,5 ( 22 + 9,5 – 12,5) = 9,5

3.5) Расчёт сопротивлений до точки К1

=Х+

где, Х - результирующее сопротивление до точки К1

Х, - сопротивление элементов цепи замещения (Рис. 3.2)

Х = Х= 4,69 * = 0,56 (3.5)

Преобразуем схему замещения до точки К1, получим результирующую схему:

Рис.3.3. Результирующая схема замещения.

3.5.1) Определяем базовый ток:

[1]

где, UфК1 – среднее напряжение короткого замыкания в точке КЗ, кВ

UфК1 = 230 кВ

Iб – базовое значение тока при среднем напряжении в точке К1

(3.6)

3.5.2) Определяем начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке K1:

[1]

где Ес – ЭДС системы.

Ес = 1 [1]

(3.7)

3.5.3) Определяем ударный ток системы при коротком замыкании в точке К1:

iу = * Iп0 * Ку [1]

где, Ку – ударный коэффициент.

Ку = 1,717 [1]

iу = * 4,48 * 1,717 =10,8 кА (3.8)

3.5.4) Определяем апериодическую составляющую тока короткого замыкания в момент времени t :

[1]

где

t = tcв + tрз – время отключения линии при коротком замыкании, с.

tcв –собственное время отключения выключателя, с.

tрз – время срабатывания релейной защиты, с.

tрз = 0,01 с.

tcв = 0,025 с.

Та – постоянная времени цепи КЗ, с

Та = 0,03 с. [1]

t = 0,025 + 0,01 = 0,035 с. (3.9)

[1] (3.10)

iat = 1,41*4,48*0,3 = 2 кА (3.11)

3.6) Расчёт сопротивлений для точки К2:

х = = = 0,99 (3.12)

где х - результирующее сопротивление х и х

х = х+ х+ х= 0,56 + 0,99 + 1,5= 3,05 (3.13)

где х - результирующее сопротивление всех сопротивлений до точки К2

Преобразуем схему замещения до точки К2 (рис 3.2), получаем результирующую схему:

Рис. 3.4. Результирующая схема замещения для точки К2.

3.6.1) Определяем базовый ток:

= (3.14)

3.6.2) Определяем начальное значение периодической составляющей тока КЗ в точке K1:

= (3.15)

3.6.3) Определяем ударный ток системы при коротком замыкании в точке К1:

iу = * Iп0 * Ку = * 18 * 1,85 = 46,95 кА (3.16)

3.6.4) Определяем апериодическую составляющую тока короткого замыкания в момент времени t :

= 1,41*18*0,74 = 18,78 кА (3.17)

Та = 0,15 с [1]

t = tcв + tрз = 0,025 + 0,01 = 0,035 с (3.18)

= 0,74 (3.19)

Результаты расчётов токов КЗ для обеих точек заносим в таблицу 3.1

Данные по расчёту токов короткого замыкания Таблица 3.1

Точка К/З

Результирующее сопротивление Хрез (отн. ед)

Базовый ток I

(кА)

Апериодическая составляющая тока ia.t (кА)

Ударный ток системы iy (кА)

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ

Ino, кА

К1

0,56

2,51

10,8

4,48

К2

3,05

18,78

46,95

4. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ НА СТОРОНЕ ВН , 330КВ

4.1 Выбираем сборные шины на стороне вводов ВН:

1) По току нагрева.

Iдоп ≥ Iнорм Iдоп ≥ Iмах

[1]

где, Sномт – номинальная мощность трансформатора

Sномт = 125000 кВА (Таблица 1.1)

(4.1)

[1]

_(4.2)

Выбираем гибкие шины АС 240/32 с наружным диаметром D = 21,6 мм и Iдоп = 605 А.

Iдоп ≥ Iнорм Iдоп ≥ Iмах

605А › 116 А 605А › 232 А

2) Проверка по термической стойкости действием тока КЗ не производится, т.к. шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.

3) Проверка шин на схлестывание не производится, т. к. выполняется условие:

Iп.0 < 20 кА [1]

1,02 < 20 кА (Таблица 3.1)

4) Проверка по условиям каронирования.

Определяем начальную напряженность поля:

, кВ/см [1]

где, m – коэффициент шероховатости поверхности

m = 0,82 [1]

ro – радиус провода, см

ro = 1,23 см

кВ/см (4.3)

Определяем напряженность вокруг провода

[1]

где, U – напряжение на шинах

D - среднее расстояние между фазами

D = 1,26 * D [1]

D = 400 см

D = 1,26 * 400 = 504 см (4.4)

E = 24,26 кВ/см (4.6)

Условие каронирования:

1,07 Е 0,9 E

1,07 * 24,26 кВ/см

0,9 * 31,6 кВ/см

26 кВ/см < 28 кВ/см

4.2 Выбираем разъединители на стороне вводов ВН.

1) По напряжению установки

Uном ≥ Uуст

220кВ = 220кВ

2) По длительному току

Iном ≥ Iнорм;

Iном ≥ Iмах;

Iнорм = 116А По (4.1)

Iмах = 232 А По (4.2)

1000 А > 116 А

1000 А > 232 А

Выбираем разъединитель марки РНД 220/1000У1, его паспортные данные заносим в таблицу:

Паспортные данные разъединителя Таблица 4.1

Тип разъединителя

Номинальное напряжение Uном, кВ

Предельный сквозной ток

Длительность протекания термического тока t, с

Амплитудное значение i, кА

Действующее

значение I, кА

РНД 220/1000У1

220

100

3) Проверяем выбранный разъединитель на электродинамическую стойкость.

i; II [1]

10,8 < 100 ; 4,48 < 40 (таблицы 3.1 и 4.1)

4) Проверяем выбранный разъединитель на термическую стойкость.

It [1]

где, B - тепловой импульс, кА

= I(t+T)

t= 0,035 c По (3.9)

T= 0,03 с [1]

B= 10,8= 7,58 кА (4.7)

It= 40* 3 = 4800 кА (4.8)

B It

7,58 кА < 4800 кА

4.3 Выбираем отделители на стороне ВН.

1) По напряжению установки

Uном ≥ Uуст

220кВ = 220кВ

2) По длительному току

Iном ≥ Iнорм;

Iном ≥ Iмах;

1000 А > 116 А

1000 А > 232 А

Выбираем отделитель марки ОД–220/1000У1 , его паспортные данные заносим в таблицу:

Паспортные данные отделителя Таблица 4.2

Тип отделителя

Номинальное напряжение Uном, кВ

Предельный сквозной ток

Длительность протекания термического тока t, с

Амплитудное значение i, кА

Действующее

значение I, кА

ОД–220/1000У1

220

31,5

3) Проверяем выбранный отделитель на электродинамическую стойкость.

i; II [1]

10,8 < 80 ; 4,48 < 31,5 (таблицы 3.1 и 4.2)

4) Проверяем выбранный разъединитель на термическую стойкость.

It [1]

где, B - тепловой импульс, кА

= I(t+T)

t= 0,035 c По (3.9)

T= 0,03 с [1]

B= 7,58 кА По (4.7)

It= 31,5* 3 = 2976,7 кА (4.9)

B It

7,58 кА < 2976,7 кА

4.4 Выбираем короткозамыкатели на стороне ВН.

1) По напряжению установки

Uном ≥ Uуст