Содержание
Введение
1. Разработка структурной схемыподстанции
1.1 Разработка структурной схемыподстанции
1.3 Расчет количества присоединений
1.4 Выбор схем РУ
1.5 Выбор трансформаторов собственныхнужд
2 Расчет токов короткого замыкания
3 Выбор аппаратов защиты в РУ подстанции
3.1 Выбор выключателей
3.2 Выбор разъединителей
3.3 Выбор шин и изоляторов
3.4 Выбор измерительных трансформаторовтока
3.5 Выбор измерительных трансформаторовнапряжения
3.6 Выбор контрольно-измерительныхприборов
3.7 Выбор релейной защиты
3.8 Описание конструкций РУ
3.9 Расчет заземления подстанции
4 Экология и техника безопасности
ГОСТы
Список литературы
Введение
Одна из главных задачэнергетики предполагает обеспечить рост научно-технического прогресса, интенсификациюобщественного производства, повышение его эффективности. Решением этой задачиво многом зависит от совершенствования способов электрификации всех отраслейпромышленности с применением современных электрических аппаратов. Первое местопо количеству потребляемой электроэнергии занимает промышленность, на долю которойприходится более 60% всей вырабатываемой энергии.
Энергетическая системаРеспублики Беларусь представляет собой постоянно развивающийсявысокоавтоматизированный комплекс электрических станций и сетей, объединенныхпараллельной работой, общим режимом и единым централизованным диспетчерскимуправлением. Генеральным направлением развития белорусской энергетики является концентрацияи централизация производства и передачи электроэнергии, а также создания ииспользования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной,ветровой, приливной; развитие комбинированного производства электроэнергии итеплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов. Крупные ТЭЦмогут обеспечить теплотой около 800 городов.
Сегодня белорусскаяэнергетическая система представляет собой 6 унитарных предприятий. В составекаждого РУП имеются филиалы: электрические станции, тепловые сети,электрические сети. В составе белорусской энергосистемы в настоящее время 25тепловых электростанций установленной мощностью 7625МВт, 32 районные котельные,около 7тыс. км, системообразующих ЛЭП высокого напряжения, более 2тыс. км.Тепловых сетей, более 240тыс. распределительных электрических сетей. С каждымгодом расширяются международные энергетические связи Беларуси с другимистранами.
Основным источникомвырабатываемой электроэнергии являются электростанции. Покрытие пиков нагрузкиэнергосистемы возлагается на ГЭС и ГАЭС. В 1990-2000 годах вводятся вэксплуатацию энергоблоки на ТЭЦ4(250МВт), ТЭЦ2(180МВт), Оршанской ТЭЦ (ПТУ-70МВт),ТЭЦ5(330МВт).
Целью курсовогопроектирования является внедрение на практике полученных знаний при изученииспециальных дисциплин
1. Разработка схемыподстанции
Структурная схемаподстанции – это часть главной схемы, которая определяет пути передачиэлектроэнергии от генераторов, к распределительным устройствам разныхнапряжений и связь между ними, а также, от РУ к потребителям.
1.1 Разработка структурной схемы подстанции
/>
Рисунок 1-Структурнаясхема подстанции
Структурная схемаподстанции зависит от состава оборудования (числа трансформаторов и т. д.) ираспределения нагрузки между РУ разного напряжения. Функционирование даннойструктурной схемы выдачи электроэнергии подстанции такова: электроэнергияпоступает от энергосистемы в ОРУ высокого напряжения и через трансформаторпоступает на ЗРУ низкого напряжения и распределяется между потребителями.
1.2 Выбор количества и мощности силовых трансформаторов
Составляем исходнуюсхему выдачи электроэнергии
/>
Рисунок 2- Схема выдачиэлектроэнергии
Так как потребители I иII категории, то выбираем 2 трансформатора коэффициент загрузки для такого типаподстанции принимаем равным β=0.8
Возьмём время максимума2-3 часа. По графику находим коэффициент нагрузки Кн=0.95
Определяем мощностьсиловых трансформаторов
Sтр=Sp/ β*n; КВ*А(1)
Sтр=12000/0.8*2=7500
Выбираем трансформаторытипа ТМН 10000/110
Проверяемтрансформаторы на аварийный режим:
1.4 *Sном >0.75*Smax (2)
где: 0.75 – коэффициентпотребителей I и II категории.
Sном – номинальнаямощность трансформатора.
Smax – максимальнаярасчётная мощность.
1.4 – аварийныйкоэффициент.
1,4*10000>0,75*12000
14000 > 9000
Трансформатор проходитпо аварийному режиму
1.3 Расчёт количестваприсоединений РУ
Пп=Плэп+Псв+Пт.св+Пт;шт (3)
где, Плэп- числоотходящих линий, шт
Псв число связей ссистемой, шт
Пт.св-числотрансформаторов связи, шт
Плэп=4800/25000=0,232
Отходящих от среднейстороны линий нет
Условно принимаем Псв иПт равным нулю, а число Пт. св принимаем равным количеству связей с силовымитрансформаторами, то есть 2. Определяем общее количество присоединений:
Пп=4+0+2+0=6
1.4 Выбор схем РУ
Схема питания приусловии трансформации на 2 вторичных напряжения СН и НН.
/>
Рисунок 3-Схема питания
1.5 Выбортрансформаторов собственных нужд
Выбираем число имощность трансформаторов для проходной подстанции с двумя трансформаторами типаТДН-250
Трансформаторысобственных нужд применяются для питания нужд подстанции. Сюда входят:освещение (рабочее и аварийное), компрессоры (нагнетают воздух для воздушныхвыключателей) и так далее.
2. Расчёт токовкороткого замыкания
При проектированиинеобходимо учесть аварийные режимы работы электроустановок, одним из которыхявляются короткие замыкания (КЗ).
Для расчета КЗ посхеме, рисунок 1, составляем расчётную схему, рисунок 4.
/>
Рисунок 4- Расчётнаясхема
По расчётной схемесоставим схему замещения (рисунок 5), в которой указываются сопротивления всехэлементов и намечаются точки для расчета токов КЗ.
/>
Рисунок 5-Схемазамещения
Расчет ведём вотносительных единицах. Все расчётные данные приводим к базисному напряжению ибазисной мощности. Для этого задаёмся базисной мощностью системы
Sб =1000; МВА
Сопротивлениеэнергосистемы Х1и X7,8, определяем по формуле
X1=(Sб/Sс)* Х’’d (6)
X1=(1000/1500)*0.4=0,02
X7=Х8 = (Sб/Sн2)*Xс*cosφ
X7=Х8 =(1000/40)*0,2*0,9=4,5
Сопротивление ЛЭПопределяем по формуле
X2= X3= X0*L*(Sб/U2ср.ном) (7)
X3=X2=0,4*60*(1000/1152) =2,2
Х9= X10= X0*L3*(Sб/U2ср.ном) (9)
X9=X10=0.4*15*(1000/1152)=0,5
Х13= X14= X0*Lб*(Sб/U2ср.ном) (10)
X13=X14=0.08*0,5*(1000/62)=1,1
Определим сопротивлениятрансформаторов
X5=X4= (Sб/Sтр)*Uк/100(12).
X5=X4 ==(1000/20)*10.5/100 =5.3
Х12= X11=(Sб/Sтр)*Uк/100 (13)
Х12=X11=(1000/10)*10,5/100 =10,5
Находим результирующиесопротивления
Х15=(X2*Х3 )/ (X2+Х3)(14)
Х15=(2,2*2,2)/(2,2+2,2)=1,1
Х16= Х1+ Х15
Х16=0,02+1,1=1,12
Преобразуем треугольниксопротивлений в звезду
/>
Рисунок 6. Звездасопротивлений
Х17= (X4*Х5)/(X4+Х5+Х6) (15)
Х17=(5,3*5,3)/11,8=2,4
Х18= (X5*Х6)/ (X4+Х5+Х6) (16)
Х18=(5,3*1)/11,8=0,44
Х19= (X4*Х6)/ (X4+Х5+Х6) (17)
Х19=(5,3*1)/11,8=0,44
Преобразуем схему замещениярис.5 получим преобразованную схему, рис.7
/>
Находим ток КЗ на ОРУВН 110 кВ
Xрез 1= X16+X17 (18)
Xрез 1= 1,12+2,4=3,52
Iкз.к3=Iб/Xрез 1; кА(19)
Iб=Sб/(√3*Uн.ср); кА (20)
Iб=1000/(√3*115)=5
Iкз.к1=5/3,52=1,4; кА(21)
Iу=√2*1.8*1,4=3,56
Определяем вторую точкуКЗ на ЗРУ НН 6кВ
Х20=Х9*Х10/Х9+Х10 (22)
Х20=(0,5*0,5)/(0,5+0,5)=0,25
Х21=Х11*Х12/Х11+Х12(23)
Х21=5,3
Х22=Х13*Х14/Х13+Х14(24)
Х22=0,06
Х23= Xрез 2= Х20+ Х21+Х22 (25)
Х23= Xрез 2=5,6
Iкз.к2=Iб/Xрез 2; кА(26)
Iб=Sб/(√3*Uн.ср); кА (27)
Iб=1000/(√3*6)=65
Iкз.к1=65/5,6=11,6
кА (28) Iу=√2*1.8*11,6=29,5
3. Выбор аппаратов в РУподстанции
3.1 Выбор выключателей
Выбираем выключатель вОРУ ВН
Определяем ток,протекающий по выключателю.
/>
где S- максимальнаямощность; кВА
Uср.н- среднеенапряжение; кВ
/>
Исходя из величинырасчётного тока и номинального напряжения, выбираем из каталога выключательтипа У-110-2000-40У1
Определим квадратичныйимпульс тока
Вк=I2пo*(Та+Тоткл);кА2с (29)
где, Та=0,5 сек;Тоткл=0,1 сек; Iпo=1 кА;
Вк=1,42*(0,5+0,1)=1,2
/>
Исходя из условиясравнения, выключатель выбран, верно.
Выбираем выключательдля ЗРУ НН.
Определяем токпротекающий по выключателю по формуле (28)
Iрас=10/(√3*6)=0,1
Исходя из величинырасчётного тока и номинального напряжения, выбираем из каталога выключательтипа ВНП-16
Определим квадратичныйимпульс тока по формуле (29)
Вк=11,62*(0,5+0,1)=80,7
/>
Исходя из условиясравнения, выключатель выбран, верно.
3.2 Выборразъединителей
Для разъединителейприменяем те же данные, что и для выключателей без учёта тока позиции.
Выбираем разъединительРУ ВН.
Исходя из величинырасчётного тока и номинального напряжения, выбираем из каталога разъединительтипа РДЗ
/>
Исходя из условиясравнения, разъединитель выбран, верно.
Для ЗРУ ННразъединители не выбираем, так как они не проходят по расчётному току.
3.3 Выбор отделителей
Для ОРУ ВН отделительне выбираем, так как он не подходит по расчётному току.
3.4 Выборкороткозамыкателей
Короткозамыкателивыбираем также как и отделители, но без учёта расчётного тока.
Выбираемкороткозамыкатель в РУ ВН
Исходя из величинырасчётного тока и номинального напряжения, выбираем из каталога короткозамыкательтипа КЗ-110У
/>
Исходя из условиясравнения, короткозамыкатель выбран верно
3.5 Выбор шин иизоляторов
Определяем ток,протекающий по шине
/>
где S- максимальнаямощность; кВА
Uср.н- среднеенапряжение; кВ
Iрас=12/(√3*6)=1,15
Исходя из величинырасчётного тока, выбираем коробчатую шину сечением 1370 мм
Шины по всей длине скрепленыжёстко, то есть
Wy0-y0=100
Определим напряжениемежду фазами
/>
где l=1,3м; а=0,4м
/>
Проверим шину надинамическую устойчивость
/>
Проверяем шину натермическую устойчивость
Определим квадратичныйимпульс тока
Вк=I2no*(Та+Тоткл);кА2с (32)
Вк=34*(0,6+0,1)=912
Определим минимальноесечение шины
/>
Smin=(√912*106)/90=1246
Smin Sдоп, (34)
где, Sдоп=1370 мм
1246
С точки зрениядинамической и термической устойчивости шина выбрана, верно.
3.6 Выбор измерительныхтрансформаторов тока
Согласно предыдущимданным выбираем трансформатор тока.
/>
От трансформатора токабудут питаться измерительные приборы, которые занесены в таблицу:
/>
Проверяем соответствиемощности приборов и мощности трансформаторов тока.
Sн.2> Sр2
где: Sн.2 – мощностьвторичной обмотки трансформатора, ВА
Sр2 – расчётнаямощность обмотки трансформатора ВА
10>6.5
Выбираем трансформатортока ТЛМ-6-УЗ
Выбираем контрольныйкабель, питающий измерительные приборы.
Определяем мощностьпроводов, ВА
10-6.5-2.5=1
Определяемсопротивление проводов, Ом
/>
Выбираем контрольныйкабель АКПНБ – 1(4×8)
3.7 Выборизмерительного трансформатора напряжения
По справочникувыбираем, трансформатор напряжения НОЛ.08
Условия выбора
/>
Трансформаторнапряжения НОЛ.08 выбран верно.
3.8 Выборконтрольно-измерительных приборов
Контроль за режимомработы основного оборудования на подстанции осуществляется с помощью контрольно-измерительныхприборов.
Приборы контроля дляразличных присоединений могут устанавливаться в разных цепях и разных местах.
Согласно схемеподстанции устанавливают следующие контрольно-измерительные приборы.
Трансформаторы:
На стороне высокогонапряжения (ВН): амперметр
На стороне низкогонапряжения (НН): амперметр, ваттметр, варметр с двухсторонней шкалой, счётчикактивной и реактивной энергии
На линии 10 кВ:амперметр, счётчик активной и реактивной энергии.
Сборные шины:
Указывающий вольтметр накаждой системе и секции сборных шин всех напряжений.
На шине 6кВ комплектконтроля изоляции. На подстанции устанавливаются осциллографы, записывающиефазное напряжение трех фаз, напряжение нулевой последовательности, точки нулевойпоследовательности и т. д.
Эти записи позволяют выяснитькартину, того или иного аварийного режима.
3.9 Выбор релейнойзащиты
Релейная защита натрансформаторе и отходящих линиях выбирается согласно НТД.
3.10 Описаниеконструкций РУ
Всё оборудование ОРУ220 кВ: разъединители, выключатели, трансформаторы тока и напряжения, изоляторыустанавливаются на железобетонных стойках. Силовой трансформаторустанавливается на фундаменте, шкафы КРУН привариваются к металлической раме.Прокладка кабелей осуществляется в кабельных лотках.
Сооружение ОРУуменьшает объём строительных работ и, следовательно, стоимость и срок установкиРУ. Однако обследование ОРУ менее удобно, чем ЗРУ, так как переключения инаблюдения за аппаратами должны производиться на улице при любой погоде. Крометого, для наружной установки требуется более дорогое электрооборудование.Опорные конструкции ОРУ чаще всего железобетонные или металлические. Соединениеэлектрических аппаратов между собой в ОРУ выполняется, как правило, гибкимпроводником, который при помощи гирлянд изоляторов крепится к опорам.
ОРУ 10 кВ комплектуетсяячейками наружной установки типа КРУН, которые применяют для потребителей I иII категории электроснабжения.
Масленые выключатели вячейках типа КРУН располагаются на выкатной тележке; при этом роль шинных илинейных разъединителей выполняют стычные контакты. Выкатывать и вкатыватьтележку можно только при отключенном положении выключателя.
Ширина прохода должнаобеспечивать удобство перемещения выкатных тележек.
3.11 Расчёт заземленияподстанции
При выполнениизащитного заземления в виде сетки, а также в случае применения вертикальныхэлектродов его сопротивление снижается – это снижение ограничивается эффектомэкранирования. При достаточно густой сетке и наличии вертикальных электродовсопротивление заземления практически не зависит от диаметра, глубины укладкигоризонтальных заземлителей и может быть определено приближённо по империческойформуле
/>
где L – суммарная длинавсех горизонтальных электродов, м
nв – число вертикальныхэлектродов, шт.
l – длина вертикальныхэлектродов, м
/>
A – коэффициентзависящий от соотношения
ρ – удельноесопротивление грунта, Ом/м
/>
где a – ширинаподстанции равная 90 м
b – длина подстанцииравная 90м
Определим числовертикальных электродов
/>
где aв- расстояниемежду вертикальными электродами; м
— длина вертикальныхэлектродов; м
/>
Сопротивлениезаземления должно быть
/>
Определим сопротивлениезаземления
/>
4. Экология и техникабезопасности
С ростом техническогопрогресса человек оказывает всё большее влияние на состояние и формированиеокружающей среды. Используя природу он зачастую загрязняет её. Это выражено ввиде температурно-энергетического, волнового, радиационного, электромагнитногозагрязнения. Электромагнитное загрязнение является одной из форм физическогозагрязнения. В основном оно возникает в местах скопления линий электропередач.Для предупреждения этого необходимо прокладывать высоковольтные линииэлектропередач вдали от населённых пунктов, дорог, создавать вокруг них санитарно-защитныезоны.
Для предупреждения отприкосновения используются основные средства защиты: изоляция, защита отприкосновения к токоведущим частям, защита от замыкания между обмотками трансформатора,применение малых напряжений.
Большое значение имееттакже комплектование электроустановок машинами и аппаратами, проводниками икабелями вид исполнения, способ устройства и класс изоляции которых соответствуетноминальному напряжению сети и условиям окружающей среды. Монтаж электрическихустановок с необходимыми мероприятиями безопасности, заземлениемэлектроустановок и защитным отключением (если заземление выполнятьнецелесообразно) оборудование при однофазном замыкании на землю.
Территория подстанцииобязательно должна быть ограждена, что бы исключить приближение человека ктоковедущим частям. Вход на территорию подстанции допускается только по специальномуудостоверению с группой допуска по технике безопасности. Так же проводяттехнические мероприятия, обеспечивающие безопасность с электрическимиустановками: отключение напряжение на местах, где проводятся работы; установкаограждения и вывешивание предупредительных плакатов; проверка отсутствия напряженияна отключённых частях с помощью указателей напряжения, наложение заземления илизаземляющих ножей.
ГОСТы
ГОСТ 21.613-88 Силовоеэлектрооборудование. Рабочие чертежи.
ГОСТ 2.105-95 Общие требованияк текстовым документам
ГОСТ 2.755-87Обозначения устройств коммутационных и контактных соединений.
ГОСТ 2.614-88Изображение, условные графические элементы оборудования и проводок на планах.
ГОСТ 2.702-75 Правилавыполнения электрических схем.
Список литературы
1 Справочник по электроснабжениюпромышленных предприятий /Под редакцией Т.В. Ангарова — М.; Энергоиздат,1981
2 Справочник по проектированию / Подредакцией Ю.Г. Барыбина, М.Г. Зименкова, А.Г. Смирнова.- М.; Энергоиздат,1981
3 Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова“Электроснабжение промышленных предприятий и установок” — М.; Энергоиздат, 1989
4 Учебно-методическое пособие покурсовому проекту и дипломному проектированию / Под редакцией О.П. Королева,В.Н. Раткевич, В.Н. Сощункевич- М.; Энергоиздат, 1998
5 А.Д. Рожкова, В.С. Козулин“Электрооборудование станции и подстанции”- М.; Энергоиздат, 1987
6 Справочник по электроснабжению иэлектрооборудованию. Под редакцией А.А. Федорова-М.; Энергоиздат, 1987