1. Составление структурной схемы подстанции
Распределительные устройства высшего (220 кВ) и низшего (10кВ) напряжений связаны между собой двумя параллельно работающими трансформаторамис РПН.
/>
2. Выбор основного оборудования
2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов связи
Условия выбора:
/>
/>
Выбираем трансформатор типа ТРДНС-40000/220 ([4], табл.3.8).
/>
Выбранный трансформатор проверяем по загрузке в аварийном режиме:
/>, что допустимо.
Таблица 2.1. Технические данные трансформатора ТРДНС-40000/220:
/>
/> Потери, кВт
/> ВН НН
/>
/> 40 230 11–11 170 50 11,5
2.2 Перетоки мощности на подстанции
/>
3. Расчёт количества линий
3.1 Расчёт количества линий на высшем напряжении
Расчёт количества линий ведём по пропускной способностилинии:
/>
/>пропускнаяспособность линии 220 кВ ([4], табл. 1.20).
Для надёжной связи подстанции с энергосистемой принимаемколичество линий равное двум: />
3.2 Расчёт количества линий на низшем напряжении
Расчёт количества линий ведём по экономической плотноститока.
Максимальный ток всех линий:
/>.
Определяем суммарное экономическое сечение всех линий:
/>
/>экономическая плотность тока ([3], табл. 4.3).
Определяем количество кабельных линий:
/>
/>сечение одногокабеля.
Определяем ток в одной кабельной линии:
/>
Проверка кабеля по допустимому току ([3], табл. П.2–6):
/>
Марка выбранного кабеля – АСБ Зx185.
4. Выбор схемы распределительных устройств
4.1 Выбор схемы на высшем напряжении
Схема – мостик с перемычкой в сторону трансформаторов –применяется при двух линиях и двух трансформаторах.
В схеме для четырёх присоединений устанавливаются тривыключателя. Нормально выключатель на перемычке между двумя линиями включён.
Для сохранения в работе обеих линий при ревизии любого извыключателей предусматривается дополнительная перемычка из двух разъединителей.Нормально один из разъединителей отключён, все выключатели включены.
Существенный недостаток схемы – отключение соответствующихлиний при ревизии выключателей в линиях на всё время производства ремонта.
Основные достоинства схемы – экономичность (три выключателяна четыре присоединения) и простота.
4.2 Выбор схемы на низшем напряжении
Схема – две рабочие, секционированные выключателями системысборных шин применяется при двух трансформаторах с расщеплённой обмоткой.Нагрузка равномерно распределена по секциям, секционные выключатели нормальноотключены для уменьшения токов короткого замыкания.
/>
5. Схема собственных нужд подстанции
Состав потребителей собственных нужд подстанции зависит оттипа подстанции, мощности трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов,типа электрооборудования.
Потребители собственных нужд присоединяются к сети 380/220кВ, которая получает питание от понижающих трансформаторов. Мощность трансформаторовсобственных нужд выбирается по нагрузкам собственных нужд с учётомкоэффициентов загрузки и одновременности; при этом отдельно учитываются летняяи зимняя нагрузки, а также нагрузка в период ремонтных работ на подстанции.
На подстанции с высшим напряжением 220 кВ с постояннымдежурством применяется постоянный оперативный ток. Для получения постоянногооперативного тока на подстанции устанавливаются две аккумуляторные батареи.
подстанция трансформатор связь мощностьлиния
Таблица 5.1. Нагрузка собственных нуждНаименование приёмников Мощность
/>
/>
/> Расчётная нагрузка Кол-во x кВт
Всего,
кВт летом зимой
P,
кВт
Q,
кВАр
P,
Мвт
Q,
кВАр Эл. подогрев и сушка трансформатора 2x25 50 1 0,1 5 5 Маслоочистительная установка 1 45 0,85 0,62 0,5 22,5 13,95 22,5 13,95 Фильтропресс 2x2 4 0,85 0,62 0,2 0,8 0,5 0,8 0,5 Насосы 5x2,8 14 0,85 0,62 0,9 12,6 7,81 12,6 7,81 Эл. двигатель лебёдки 1 16 0,85 0,62 0,3 4,8 3 4,8 3 Эл. двигатель крана 1 45 0,85 0,62 0,3 13,5 8,37 13,5 8,37 Подзарядно-зарядный агрегат ВАЗП-350/240 23x2 46 1 0,12 5,52 5,52 Постоянно вкл. сигнальные лампы 54x0,5 27 1 1 27 27 Охлаждение тр-ров 2x36 72 0,85 0,62 1 72 44,64 72 44,64 Подогрев выключателей и приводов 3,6x4 14,4 1 0,5 - 7,2 Подогрев КРУ-10 1x20 20 1 0,5 - 10 ЗРУ, совмещённое с ОПУ Освещение 2 1 0,8 1,6 1,6 Отопление 18 1 0,5 - 9 Аварийн. вентиляция 0,2 0,85 0,62 0,2 0,04 0,02 0,04 0,02 Вспомогательные здания Освещение 3,7 1 0,4 1,48 1,48 Отопление 90 1 0,5 - 45 Вентиляция 3,4 0,85 0,62 1 3,4 2,1 3,4 2,1 Силовая нагрузка 5 1 0,1 0,5 0,5 Насосы пожаротушен 12 0,85 0,62 0,01 0,12 0,07 0,12 0,07 Отоплен. пожаротуш. 16 1 0,5 - - 8 - Итого: 171 80 254 80
/>
Условие выбора трансформатора при двух трансформаторахсобственных нужд на подстанции с постоянным дежурством:
/>
где /> коэффициентдопустимой аварийной перегрузки;
/>
Выбираем трансформатор ТСЗ-250/10 ([4], табл. 3.3).
Схема соединения обмоток трансформаторов собственных нужд />.
Таблица 5.1. Технические данные трансформатора ТСЗ-250/10
/>
/> Потери, Вт
/> ВН НН
/>
/> 250 10 0,230 3800 1000 5,5
/>
6. Расчёт токов короткого замыкания
Расчёты токов КЗ производятся для выбора и проверкипараметров электрооборудования, а также для выбора и проверки уставок релейнойзащиты и автоматики.
При расчёте токов КЗ не учитывают активную составляющуюсопротивлений (т.к. R очень мало), считая сопротивление всех элементов чисто индуктивным.Также не учитывают некоторую несимметрию трёхфазной системы и насыщениесердечников трансформаторов.
6.1 Расчётная схема
/>
6.2 Схема замещения
/>
6.3 Расчёт сопротивлений
Расчёт сопротивлений ведётся в относительных единицах
/>
/>
/>
где />удельноесопротивление 1 км линии ([2], табл. 3.3),
/>ближайшее большеенапряжение линии согласно ряду средних напряжений.
/>
/>
6.4 Расчёт точки К-1
/>
/>
/>
/>сверхпереходнаяотносительная э.д.с. ([2], табл. 3.4);
/>для источникабесконечной мощности;
/>результирующее сопротивление в точке КЗ;
/>базовый ток;
/>
/>среднеенапряжение, на котором произошло КЗ.
/>
/>ударныйкоэффициент ([2], табл. 3.8).
/>
/>определим пографику ([2], рис. 3.25) при />
Так как энергосистема является источником бесконечноймощности то:
/>
6.5 Расчёт точки К-2
Расчётточки К-2 производим на шинах 10 кВ при включённом секционном выключателе.
/>
/>
/>
/>
/>
/> ([2], табл. 3.8).
/>
/>определим пографику ([2], рис. 3.25) при />
7. Выбор выключателей и разъединителей
7.1 Выбор выключателей
Выключатели выбираются по условиям:
/>
/>
где />-номинальная мощность трансформатора, МВА.
/>
Выбираем выключатель МГГ-10–3150–45У3;
10 кВ=10 кВ;
3150 A> 3080 A.
Проверка выключателя на ток отключения:
/>
Проверка на возможность отключения апериодическуюсоставляющей тока КЗ:
/>
Проверка на термическую устойчивость:
/>
Проверка на электродинамическую устойчивость:
/>
/>
/>
Выбираем выключатель ВМТ-220Б-20/1000УХЛ1
Проверка выключателя на ток отключения:
/>
Проверка на возможность отключения апериодическойсоставляющей тока КЗ:
/>
Проверка на термическую устойчивость:
/>
Проверка на электродинамическую устойчивость:
/>
/>
Выбираем выключатель типа ВМПЭ-10–630–31,5У3:
10 кВ=10 кВ;
630 A> 223 A.
Проверка выключателя на ток отключения:
/>
Проверка на возможность отключения апериодическойсоставляющей тока КЗ:
/>
Проверка на термическую устойчивость:
/>
Проверка на электродинамическую устойчивость:
/>
7.2 Выбор разъединителей на ОРУ 220 кВ
Разъединители выбираются по условиям:
/>
Выбираем разъединитель РНД-220/1000ХЛ1 ([4], табл. 5.5).
220 кВ=220 кВ;
1 кА >0,105 кА;
1 кА >0,147 кА.
Проверка на электродинамическую устойчивость:
/>
Проверка на термическую устойчивость:
/>
8. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения
8.1 Выбор трансформаторов тока на РУ ВН 220 кВ
Условия выбора ТА:
/>
Выбираем трансформатор тока ТФЗМ220Б-III-600/5 ([4],табл. 5.9).
220 кВ=220 кВ;
600 А > 147 А.
Выбранный трансформатор следует проверить по следующимусловиям:
1) на динамическую устойчивость:
/>
2) на термическую устойчивость
/>
3) на вторичную нагрузку:
/>
т.к. индуктивное сопротивление мало, то />
/>
Проверка на вторичную нагрузку сводится к определениюсечения проводов q. Трансформатор тока считается выбранным правильно, если q не превышает10 мм2.
Таблица 8.1. Щитовые электроизмерительные приборы,подключаемые к ТА:Наименование прибора Тип прибора Потребл. мощность, ВА Амперметр Э-335 0,5 Ваттметр Д-335 0,5 Варметр Д-335 0,5 Итого: 1,5
Переходное сопротивление контактов: />;
Сопротивление приборов:
/>
Допустимое сопротивление контрольных кабелей:
/>
Допустимое сечение:
/>
/>удельноесопротивление медного провода;
/>расчётная длина ([2], стр. 375).
Согласно ПУЭ, сечение медных кабелей по условияммеханической прочности должно быть не менее 2,5 мм2.
Выбираем кабель марки КВВГ – 2,5.
8.2 Выбор трансформатора напряжения 220 кВ
Условия выбора TV:
1./>
220 кВ=220 кВ;
2. Схема соединений обмоток трансформатора должна быть />.
Выбираем трансформатор напряжения НКФ-220–58У1 ([4], табл.5.13).
Трансформатор необходимо проверить на вторичную нагрузку:
/>
/> определяется врежиме максимальной нагрузки.
Таблица 8.2. Щитовые измерительные приборы, подключаемые к TV:
Наименование
цепи
Наименование
прибора
Тип
прибора
Потребл.
мощность
1катушки
ВА
Кол-во
катушек
Кол-во
приборов
Суммарн.
потребл.
мощность
ВА Сборные шины 220 кВ 1. Вольтметр с переключателем для измерения трёх междуфазных напряжений Э335 2 1 2 4 2. Регистрирующий вольтметр Н394 10 1 2 20 Линии 220 кВ 1. Ваттметр Д335 1,5 2 2 6 2. Варметр Д335 1,5 2 2 6 3. Фиксирующий прибор для определения места к.з. ФИП 3 1 2 6 Итого: 42
400 ВА > 42 ВА.
8.3. Выбор трансформатора напряжения 10 кВ
Выбираем трансформатор напряжения ЗНОЛ.06–10У3 ([4], табл.5.13).
/>
Таблица 8.3. Щитовые измерительные приборы, подключаемые к TV
Наименование
цепи
Наименование
прибора
Тип
прибора
Потребл.
мощность
1катушки
ВА
Кол-во
катушек
Кол-во
приборов
Суммарн.
потребл.
мощность
ВА Понизительный двухобмоточный тр-р (НН) 1. Ваттметр Д335 1,5 2 2 6 2. Варметр Д335 1,5 2 2 6 Сборные шины 10 кВ 1. Вольтметр для измерения междуфазных напряжений Э335 2 1 2 4 2. Вольтметр с переключением для измерения фазных напряжений Э335 2 1 2 4 Линии 10 кВ 1. Счётчик активной энергии САЗ- И674 3/0,38 2 14 221 2. Счётчик реактивной энергии СР4- И676 3/0,38 2 14 221 Итого: 462
630 ВА>462 ВА.
9. Выбор токоведущих частей
9.1 Выбор шин в цепи трансформатора ТРДНС-40000/220 со стороны10 кВ
/>
Выбираем сечение алюминиевых шин по допустимому току, т.к.шинный мост, соединяющий трансформатор с КРУ, небольшой длины и находится впределах подстанции.
Принимаем двухполосные шины 2 (60x8) мм2, ([2],табл. П3.4):
/>
Проверяем шины на термическую стойкость
/> что меньшепринятого сечения.
Определяем пролёт при условии, что частота собственныхколебаний будет больше200 Гц:
/>
Принимаем расположение шин на изоляторах плашмя, тогда([2],табл. 4.1):
/>
Принимаем пролёт 1,2 м; расстояние между фазами a=0,8 м.
9.2 Выбор сборных шин 220 кВ
/>
Принимаем провод марки АС-240 мм2.
Фазы расположены горизонтально с расстоянием между фазами300 см. Проверка шин на схлёстывание не производится, т.к./>
Проверка на термическое действие тока КЗ не производится,т.к. шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе.
Проверка по условиям коронирования не производится, так каксогласно ПУЭ минимальное сечение для воздушных линий 220 кВ 240 мм2.
10. Описание конструкциираспределительных устройств
10.1 Описание конструкции ячейки КРУ K-XXVI
Шкаф КРУ состоит из жесткого металлического корпуса, внутрикоторого размещена вся аппаратура. Для безопасного обслуживания и локализацииаварий корпус разделён на отсеки металлическими перегородками и автоматическизакрывающимися шторками. Выключатель с приводом установлен на выкатной тележке.В верхней и нижней частях тележки расположены подвижные разъединяющие контакты,которые при вкатывании тележки в шкаф замыкаются с шинным и линейнымнеподвижными контактами. При выкатывании тележки с предварительно отключеннымвыключателем разъёмные контакты отключаются, и выключатель при этом будетотсоединён от сборных шин и кабельных вводов. Когда тележка находится вне корпусашкафа, обеспечивается удобный доступ к выключателю и его приводу для ремонта.
Выкатная тележка может занимать три положения: рабочее(тележка находится в корпусе шкафа, первичные и вторичные цепи замкнуты); испытательное(тележка в корпусе шкафа, но первичные цепи разомкнуты, а вторичные замкнуты;ремонтное (тележка находится вне корпуса шкафа, первичные и вторичные цепиразомкнуты). При выкатывании тележки из шкафа автоматически металлическимишторками закрываются отсеки шинного и линейного разъединяющих контактов. Навыкатной тележке монтируются также трансформаторы напряжения, разрядники,силовые предохранители, разъёмные соединения главной цепи.
Отсек сборных шин устанавливается на корпусе шкафа. Верхотсека имеет поворотную крышку для монтажа сборных шин. Сборные шины связаны сразъединяющим контактом шинами через проходные изоляторы.
Приборный отсек представляет собой металлическуюконструкцию, на фасадной дверце которой размещаются приборы измерения, ключиуправления и аппаратура сигнализации. На задней стенке установлен короб для шиноквторичных соединений. Блок для релейной аппаратуры поворотного типа установленвнутри шкафа. Цепи вторичных соединений тележки и релейного шкафа соединяютсягибким шлангом с многоконтактным штепсельным разъёмом. Такое соединениепозволяет быстро заменить одну тележку другой в случае необходимости.
Корпус шкафа имеет жалюзи для естественной вентиляцииотсеков. Шкафы устанавливаются в помещении и обслуживаются с одной стороны. Вшкафах предусмотрена блокировка, не допускающая вкатывания тележки в рабочееположение и выкатывания из рабочего положения при включённом выключателе.
10.2 Описание конструкции распределительного устройства 220кВ
РУ 220 кВ обычно выполняются открытыми. Открытые РУ (ОРУ)должны обеспечить надёжность работы, безопасность и удобство обслуживания приминимальных затратах на сооружение, возможность расширения, максимальноеприменение крупноблочных узлов заводского исполнения.
Общие размеры ОРУ определяются минимально допустимымирасстояниями и габаритами оборудования. При этом должна предусматриватьсявозможность механизации монтажных и ремонтных работ, прохода транспортныхсредств.
Все аппараты ОРУ обычно располагаются на невысокихоснованиях (металлических или железобетонных). Гибкие шины крепятся с помощьюподвесных изоляторов на порталах.
Кабели оперативных цепей, цепей управления, релейнойзащиты, автоматики и воздухопроводы прокладываются в лотках из железобетонныхконструкций без заглубления их в почву или в металлических лотках, подвешенныхк конструкциям ОРУ. ОРУ должно быть ограждено.
Список литературы
1. Правила устройства электроустановок. 6-еизд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
2. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин.Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1987.
3. В.А. Боровиков, В.К. Косарев,Г.А. Ходот. Электрические сети энергетических систем. – Л.: Энергия, 1977.
4. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков.Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы длякурсового и дипломного проектирования. — М.: Энергоатомиздат, 1989.
5. Нормы технологического проектированияподстанций с высшим напряжением 35–750 кВ. – Энергосеть проект, 1991.