Министерствонауки и образования Республики Казахстан
КостанайскийГосударственный Университет
им. А.Байтурсынова
Инженерно-физический институт
Кафедра: ЭЭ
Вариант: 234
Пояснительнаязаписка
К курсовомупроекту по дисциплине:
«Электрическиестанции и подстанции»
Выполнил: студент 351 группы
Мухамеджанов Р. Е.
Проверил: ст. преподаватель
КошкинИ.В.
Костанай 2005г.
Оглавление
I)Введение 3
2)Расчет графиков активнойнагрузки 6
3)Выбор и обоснование главной схемы 9
3.1.Описание основной схемы 9
3.2. Секции шин 35кВ. 9
3.3 Секции шин 10 кВ. 9
4)Выбор электрическихаппаратов и токоведущих частей 10
4.1.Силовые трансформаторы 10
4.2.Измерительныетрансформаторы напряжения 10
4.3.Масленые выключатели 10
4.4. Разъединители 11
5)Расчет аварийных режимов. 11
6) Выбор шин 14
7) Расчет заземления. 15
8) Расчетгрозозащиты. 15
9)Измерительныетрансформаторы тока 15
10)Собственные нужды 16
11) Списокиспользованных источников 20
Введение
В осуществлении современноготехнического прогресса важное место принадлежит электрификации. Применениеэлектрической энергии в любой отрасли промышленности позволяет увеличитьпроизводительность труда, добиться высокого уровня механизации и автоматизации.Мощное развитие электроэнергетической базы служит надежной предпосылкойдальнейшего развития отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта.Но все это невозможно без качественного и бесперебойного снабжения электрическойэнергией потребителя, будь то промышленное предприятие, сельское хозяйство илинаселение. Особенно сейчас в нашем трудном экономическом положении необходимо непотерять и даже попытаться приподнять тот уровень, на котором у нас находитсяэлектроснабжение. А это невозможно сделать, не имея грамотных, хорошоподготовленных специалистов.
Современные ПС 500 кВ имеют до 15—20 присоединений к линиямэлектропередачи (ВЛ) различного напряжения, трансформаторам и других, чтозначительно усложняет главную электрическую схему ПС, которая на крупных ПС,
как правило, представляет собой систему шин,секционированного по условиям надежности работы энергосистемы, а также уменьшениятоков к. з.
Рациональное проектирование сетевых ПС всех типови категорий и, в частности, рациональное и экономичное построение главныхэлектрических схем, выбор параметров оборудования и аппаратуры, а такжеоптимальная их расстановка представляют сложную и ответственную задачу.
Основным узловым вопросом, оптимальное решение которого определяет всесвойства, особенности и техническую характеристику ПС, является главнаяэлектрическая схема. При этом под главной электрической схемой не следуетпонимать просто начертание электрических связей, присоединений и цепей. Необходимоопределить тип, число и параметры оборудования и аппаратуры и, в первуюочередь, главных трансформаторов, выключателей и другой
Коммутационной аппаратуры, рациональную ихрасстановку, а также решить ряд вопросов управления, эксплуатационного обслуживания и т. п.Главная схема задает основные размеры и конструктивную часть ПС, определяетосновные объемы работ по ее сооружению и тем самым всю экономику строительстваПС в целом. Безусловно, что на стоимость сооружения влияет и способобслуживания, «необходимость сооружения жилья и других вспомогательныхсооружений, выбранное местоположение и рельеф площадки, отдаленность отсуществующих подъездных путей и т. п. проектирование ПС можно условно разделитьна следующие основные этапы:
1) обоснование необходимости сооружения ПС вданном районе с определением ее установленной мощности, что выполняется впроектах «Схем развития энергосистем» или самостоятельных проектах отдельныхэнергоузлов;
2) определение необходимого количества подходящихи отходящих ВЛ и их напряжений;
3) выбор нескольких вариантов площадок ПС скоридорами ВЛ и подъездными путями;
4) составление главной электрической схемы;
5) непосредственное проектирование ПС со всеми инженерными сооружениями.
Привыполнении проекта ПС, особенно на стадии его детальной проработки
(технорабочий проект или рабочие чертежи),наиболее ярко выявляется специфика проектирования, выражающаяся в необходимостипостоянной взаимной (обратной) связи всех смежных специальностей. Этообъясняется тем, что работа большого количества специалистов различныхспециальностей, участвующих в выполнении проекта (хотя они и работают внекоторой степени последовательно), требует постоянной взаимной увязки, так какпринятие всех принципиальных решений возможно только при совместной творческойработе. Поэтому особое внимание обязательно следует уделять как составлениюграфика по взаимной увязке работы с указанием сроков всех заданий смежнымспециальностям и их согласований, так и полноте и тщательности оформления этихзаданий. Все принятые решения должны строго выполняйся, а любые отступления отних могут приниматься только с согласия главного инженера проекта.
Задание
Необходимо произвести.
1) выбор и обоснование электрической схемы, соединения проектируемойэлектроустановки.
2) Выбор основных агрегатов.
3) Расчет аварийных режимов.
4) Выбор токоведущих частей аппаратов.
5) Расчет заземления электроустановок
6) Расчет молнезащиты.
Исходные данные:
Тип проектируемого объекта: Гидроэлектростанциядвухцепная.
Связь ссистемой осуществляется линией ВЛ-110 кВт. длиной 30 м. Характеристика потребителей:
1) Машиностроительный завод, 2 линии напряжением35 кВ. Длиной 10 км. сosj= 0,9. Мощность S= 20МВА
2)Консервный завод 4 линий напряжением 10 кВ.Длиной 2 км. сosj= 0,8. Мощность S= 6МВА
3)Сельскохозяйственныйкомплекс. Потребитель первой категории, 6 линий 10 кВ, длиной 1 км. Cosj= 0,85. Мощность S= 8 МВА
Построение суточных и годового графиковактивной и реактивной нагрузки
Для получения сезонных суточных графиков (летнего и зимнего дней)проектируемой электроустановки необходимо сначала построить суточные графикикаждого потребителя, пользуясь типовыми графиками (2, 3).
Наибольшую часовую ординату типового суточного графикаопределенной отрасли промышленности или сельского хозяйства принимают за максимальнуюактивную мощность () или за 100%.
Нагрузки в другие часы суток находятся по выражению
где
Построение сезонных суточных графиков нагрузки всех потребителейведется в одном масштабе. Затем путем суммирования зимних (соответственнолетних) графиков, находят совмещенный график зимнего (летнего) дня. Прибавляя кординатам совмещенного графика мощности переменных и постоянных потерь в разныхзвеньях электроустановки, а также мощность собственных нужд, получают сезонныесуточные графики нагрузки электростанции и подстанции. Постоянные потери, идущие на намагничивание сталитрансформаторов, принимаются равными (1+1,5%) от суммарной максимальноймощности ( Рмакс. сум. ), найденной по совмещенным графикамнагрузок.
Переменные потери мощности зависят от нагрузки. При максимальнойнагрузке они определяются по формуле:
где — для различныхзвеньев электроустановки (7).
Переменные потери в любой час суток (t) при нагрузке Р(t) находятся так
Полная максимальная мощность электростанции илиподстанции определяется следующим образом: по заданному коэффициенту мощностипотребителя электроэнергии находят реактивнуюнагрузку по формуле
(КВАр)
где — активная мощностьпотребителя, участвующая в образовании максимума суточного графика.
Затем, пользуясь приближенной формулой, находят среднее значение
где — активные нагрузкипотребителей, участвующих в образовании максимума;
— соответствующие реактивные нагрузки;
позволяет получитьсредний коэффициент мощности всех потребителей.
Тогда
где — суммарнаямаксимальная мощность совмещенного графика с учетом переменных и постоянныхпотерь, а также расхода мощности на собственные нужды.
По сезонным суточным графикам нагрузкистроится годовой график по продолжительности, площадь которого в определенноммасштабе представляет собой количество энергии, выработанной или потребленной втечении года. Методика построения этого графика изложена в работе (7).
Для электростанции, имеющей связь сэнергосистемой, необходимо учитывать передачу всей избыточной мощности станциив часы максимальных нагрузок. Графики нагрузок такой станции прямолинейны с ординатой,равной Ррасч или Рном ген.
После построения графиков находятколичественные и режимные показатели, т.е.:
А) среднегодовуюнагрузку;
Б) коэффициентызаполнения суточного графика;
В) коэффициентыиспользования установленной мощности;
Г) числочасов использования максимальной и установленной мощности;
Д) коэффициентрезерва.
Суточные графики нагрузки для каждогопроектируемого объекта потребителей равны :
Машиностроительный завод – Рр = 15*0,8 = 12
Qр = 12*0,78= 8,88
Консервный завод Рр = 10*0,9 = 9
Qр = 9*0,74= 6,66
Сельскохозяйственный комплекс Рр = 6*0,9 = 5,4
Qр = 5,4*0,74= 4,01
Графики нагрузок для каждого из потребителей представлены вприложении А
Выбор и обоснованиеглавной схемы.
Проектирование гидроэлектростанции начинаемс того что определяем какие функции она будет выполнять. По заданию гидроэлектростанцияимеет связь системой через линию 35 кВ с потребителями на10 и 35 кВ к тому же один из потребителей на 10 кВ, а именно сх комплексявляется потребителем первой категории. Поэтому мы выбираем схему с двумя трехобмоточными трансформаторами на 110/35/10 кВ.
Описание основной схемы.
Вводлинии 110 кВ производится на первую секцию шин 110 кВ. с которой запитываютсядва трех обмоточных трансформатора которые в свою очередь запитывают трехпотребителей напряжением 10 и 35 кВ.
Секции шин 35кВ.
Потребитель 35 кВ (машиностроительныйзавод) получает питание от двух
секции шин 35 кВ. которые могут быть запитаны отобоих трансформаторов. Между секциями шин предусмотрен секционный масленый выключатель, позволяющий запитатъ обе линии потребителя35 кВ от одного трансформатора.
Секции шин 10 кВ.
Потребителина 10 кВт сельскохозяйственный комплекс(потребитель первой категории)и консервный завод, запитываются от двух секций шин раздельно запитываемых отдвух трех обмоточных трансформаторов. Для обеспечения надежности снабженияэлектроэнергией потребителя первой категории, необходимо запитать его от двух источниковдля этого разделяем и разносим его линии на две секции шин 10 кВ. запитываемыхраздельно от двух трансформаторов при этом предусмотрен секционный масленыйвыключатель который позволяет запитать обе секции шин 10 кВ от одноготрансформатора. Нагрузки второго потребителя на 10 кВ тоже разносятся на двесекции шин 10 кВ. для равномерного распределения нагрузок между шинами.
Выбор электрическихаппаратов и токоведущих частей.
Силовые трансформаторы.
Выборэлектрических аппаратов и токоведущих частей начинаем с выбора силовыхтрансформаторов. Выбор производим по наибольшей возможной нагрузкой и возможностьюдальнейшего расширения.
Присуммировании всех потребителей получаем 32 MBА нагрузки. Поэтому принимаемстандартный трех обмоточный трансформатор
ТДН 40000 115/35/10
Ukв-с =10,5%
Ukв-н =17%
Ukс-н =6%
Дляосуществления возможности параллельной работы трансформаторов принимаем второйтрансформатор аналогичный первому.
Измерительныетрансформаторы напряжения.
По номинальному напряжению можно выбрать и трансформаторы напряжения на шины 10 кВ необходимо установить: НКФ - 110 - 57. 110кВ/100. На напряжение 35 кВ. ЗНОМ — 35-65 35кВ/100.
На напряжение 10 кВ НТМИ10-66 10кВ/100.
Масленые выключатели .
По напряжениюи максимальному рабочему току произведем предварительный выбор масленых выключателей,которые потом проверим на к.з. ток в линиях определим из уравнения:
где: S-мощность потребителя.
U — напряжение питания.
Пополученным токам произведем предварительный выбор масленых выключателей.
Принимаем масленые выключатели для отходящих линий 10 кВ типа ВММ-10-400-10У2.
Принимаемсекционный масленый выключатель для секций 10кВ, масленый выключатель 10 кВввода Т1 и масленый выключатель 10 кВ ввода Т2 — типа -ВМП-10-630/90УЗ.
Принимаеммасленые выключатели для отходящих линий 35 кВ, секционный масленый выключательдля секций 35кВ, масленый выключатель ввода 35 кВ Т1 и масленый выключатель 35кВ ввода Т2 — типа ВМК-35Э-630/8УЗ.
ПринимаемMB110 кВ №1, масленый выключатель 110 кВ ввода Т1 и масленыйвыключатель 110 кВ ввода Т2 — типа — ВМК-110 — 2000 -20 УЗ.
Разъединители.
Аналогично по максимальному рабочему току принимаем маркиразъединителей.
Принимаемшинный разъединитель для секции шин 10 кВ. и разъединитель 10кВ ввода Т1 и разъединитель10кВ ввода Т2 -типа -РБ 10/1000.
Принимаем шинный разъединитель для секции шин 35 кВ. и разъединитель35кВ ввода Т1 и разъединитель 35кВ ввода Т2 -типа -РЛНД 35/600.
Принимаем шинный разъединитель для секции шин 110 кВ. и разъединитель110 кВ ввода Т1 и разъединитель 110 кВ ввода Т2 -типа -РЛНД 110/600.
Для проверки выбранной коммутационной аппаратурынеобходимо провести расчет аварийных режимов т.е. определить максимальные токи коротких замыканий.
Расчет аварийных режимов.
Дляопределения токов коротких замыканий необходимо определить сопротивления всехкомпонентов схемы т.е. сопротивление системы, трансформатора и отходящих линии.Для определения сопротивления трех обмоточного трансформатора воспользуемсяформулой:
где: Uв — напряжениякороткого замыкания обмотки высшего напряжения.
Sб и Sн — базисная и номинальная мощностьсоответственно.
Uв — можно определить извыражения.
UB= 0,5x( Ukв-с+ Ukв-н — Ufcс-н) = 0,5x(10,5 + 17 – 6)=10,75
где:Хо — удельное сопротивление проводов.
L — протяженность участка.
U — напряжение в квадрате.
Определимсопротивление линии 110 кВ.
Определим сопротивление линии 35 кВ.
Определим сопротивление линии 10 кВ доконсервного завода.
Определим сопротивление линии 10 кВ досельскохозяйственного комплекса.
Теперь можно найти токи коротких замыканиикоторые находятся на шинах 10, 35 и 110, а также в конце питающих линий настороне 10 и 35 кВ.
Определимтоки на шинах 110 кВ.
где Iб — базисный ток.
X — суммарноесопротивление от источника до т. к.з.
Базисный токможно найти по формуле:
кА
Теперь токкороткого будет равен:
определим ударный ток Iy1= Iк×1.8 = 0,52 × 1,8 =1,78
определим мощность к.з. Sк1= I× U× =99 MBA
Аналогично т к.з. 2 и т. к.з. 3
кА
Iу2 = Iк × 1.8 = 1.01 × 1.8 =3.93 кА
Sк2 = 61.22 МВА
Iу = Iк× 1.8 = 3.27 × 1.8 = 8.4 кА
Sк.з. = 56.64 МВА
кА
Iу4 = Iк × 1.8 = 0.7 × 1.8 =1.78 кА
Sк4 = 42.43 МВА
кА
Iу6 = Iк × 1.8 = 2.33 × 1.8 =3.7 кА
Sк6 = 40.35 МВА
Таблица 1.
ik
1у
sk
K.3№1
0,52 кА
1,78 кА
99 MBA
K.3№2
1,01 кА
3,93кА
61,22 MBA
К.3№3
3.27 кА
8,4кА
56,64 MBA
К.3№4
0,7 кА
1,78кА
42, 43MB A
К.3№5
2.33 кА
3,7кА
40,3SMBA
Выбор шин.
Шины выбираются по номинальному рабочему току поформуле:
где jэк — коэффициент равный1.1
Выберем шины на 110 кВ определяем сечениетокопровода по исходной формуле
S=162.4/1.1= 147.7 мм2
По условию потери на корону на напряжения 110 кВи выше выбирается шины круглого селения выбираем шины ближайшего диаметранаиболее близкий диаметр 380 Подберем шины на 35 кВ
S=225/1.1= 224 мм2
Выбираем стандартное сечениеШМТ 249 мм2
Аналогично подбираем шины на 10 кВ
S=923/1.1 = 921 мм3
Выбираемстандартное сечение ШМТ 957
Расчет заземления.
Рассчитаем ток замыкания на землю
Найдем сопротивление трансформатора rтр= 0,308 × р= 0,308 × 70=21,5
Сечение заземляющего проводника произведем поформуле F=I×(0.44/195) Определимэто сечение для самого большого тока:
F≥3.27×(0.44/195)=7.5MM2
Принимаем длязаземления стальной провод марки М- 10 и сечением 10 мм*.
Расчет грозозащиты
Защита от грозовых перенапряжений осуществляетсяпри помощи молниеотводов и разрядников.
Для начала необходимо определить эффективнуювысоту молниеотвода.
hx=5 M.
h=30 M
Р=5.50/(1.5хЗО)=0.12
ha=h- hx= 30-5 =25M.Зона защиты молне отвода
Для заземления применяем стальной провод сечениемравным 50 мм .
Также длязащиты от перенапряжения предусматриваются разрядники.
Для шин 10 кВ РВО-10
Для шин 35кВ РВС – 35
Дляшин110кВ РВС-110Т
Для защит измерительных трансформаторовнапряжения предусматриваются предохранители.
Длянапряжения 10 кВ ПК-1 — 108/2-20УЗ.
Длянапряжения 35 кВ ПК-1- 35 — 8/2-8УЗ.
Измерительныетрансформаторы тока.
Выбирая трансформаторы тока мы руководствуемсяноминальным напряжением, номинальными токами и токами при аварийных режимах.
По перечисленным данным были выбраны следующиетрансформаторы тока.
Для напряжения 10 кВ ТЛ-10 УЗ 1000/5
Для напряжения 35кВ ТПОЛ-35 400/5
Длянапряжения 110кВ ТФНД 110М 200/5
Собственные нужды.
Для нормальной работы гидроэлектростанциинеобходимо чтобы ее агрегаты получали питание с максимально возможнойнадежностью. Для этого мы применяем трансформаторы собственных нужд. Однаконеполнота исходныхданных не позволяет сделать нам более точный расчет этихагрегатов поэтому мы принимаем что наши трансформаторы собственных нужд имеютмощность равную 10% от мощности силовых трансформаторов подстанции.
Трансформаторы собственных нужд запитаны от ЗРУ10 кВ. и обеспечивают достаточную надежность при питании собственныхпотребителей электрической подстанции.
Был выбранследующий трансформатор — ТМ 4000/10 10/0.4.
Список использованнойлитературы.
1. Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть станции и подстанций,справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. “Энергоатомиздат”,М.: 1989, 605 с.
2. Авербух А.М, Релейная защита в задачах срешениями и примерами, «Энергия» Л.: 1975, 415 с.
3. Беляева Е.Н. Как рассчитать ток короткогозамыкания, “Энергоатомиздат”, М: 1983, 136с
4. Федосеев А.М., Релейная защита электроэнергетических систем, Релейнаязащитасистем,“ Энергоатомиздат”, М.: 1984, 519 с.
5. Правила устройства электроустановок. “Энергоатомиздат” М. 1889. 639с.
6. Авербух А.М. Примеры расчетов неполнофазныхрежимов и коротких
замыканий «Энергия» Л.: 1979, 181с.
7. Голубев М.А., Расчет токов короткого замыкания вэлектросетях 0.4-35 кВ, “Энергия”,М.: 1980, 86с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Сельскохозяйственныйкомплекс, зима, весна, лето, осень по реактивной мощности
зима
t, часы
Qt,%
Qр, мВAр
Qрt, мВАр
1
15
4
0,6
2
15
4
0,6
Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.