Введение
Именноприменение электроэнергии сделало возможным развитие самых передовых отраслейпромышленности автоматизацию производства, внедрение и распространениекомпьютерных и информационных технологий. Именно электроэнергия неизмеримоповысила комфортность быта людей, все больше освобождая людей от рутинного домашнеготруда. Темпы экономического роста в двадцатом столетии были очень высокипрактически во всех регионах мира, хотя и в разное время. Рост производства ипотребления электроэнергии был еще выше.
Дальнейшеепроникновение электроэнергии в сферу быта и непроизводственных услугувязывается с механизацией и автоматизацией труда в домашнем хозяйстве, спроникновением в быт людей телекоммуникаций и информационных технологий,повышением качества услуг образования, медицины, отдыха и развлечений.
Кчислу наиболее важных задач энергетической стратегии России относятсяопределение основных количественных и качественных механизмов достижения этихпараметров, а также координация развития электроэнергетики с развитием другихотраслей топливо — энергетического комплекса и потребности экономики страны.
Стратегическимицелями развития отечественной электроэнергетики в перспективе до 2020 г.являются:
— надежное энергоснабжение населения и экономики страны;
— сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы России,интеграция ЕЭС с другими энергообъединениями на Евразийском континенте;
— повышение эффективности функционирование и обеспечение устойчивого развитияэлектроэнергетики на базе новых современных технологий;
— уменьшение вредного воздействия отрасли на окружающую среду.
Воптимистическом варианте развитие электроэнергетики России ориентировано насценарий экономического развития страны, предполагающий форсированноепроведение социально-экономических реформ с темпами роста производства валовоговнутреннего продукта. [1. www.ehighenergy.info]
Мноюпроектируемая подстанция 500/110/10 киловольт предназначена для потреблениямощности и питания предприятий цветной металлургии и населения. Связь ссистемой осуществляется на напряжениях 500 и 110 киловольт. Установкасинхронных компенсаторов заданием не предусмотрена. Выдача мощностиосуществляется на напряжениях 110 и 10 киловольт. Подстанция строится вРостовской области.
1. Выбор синхронных компенсаторов
Выборсинхронных компенсаторов заданием не предусмотрен
2. Выбор и обоснование двух вариантов схем проектируемойподстанции
/>
Рис.1
В схеме 1 шиныраспределительных устройств 500 киловольт и 10 киловольт соединены двумяавтотрансформаторами АТДЦТН 500/110/10 АТ1 и АТ2. Питание шины 110 киловольтосуществляется с выводов среднего напряжения.
/>
Рис.2
В схеме 2 шиныраспределительных устройств 500 киловольт и 10 киловольт соединены тремяавтотрансформаторами АТДЦТН 500/110/10 АТ3, АТ4 и АТ5. Питание шины 110киловольт осуществляется с выводов среднего напряжения.
3.Выбор силовых трансформаторов
Определяем мощностьавтотрансформаторов:
Qсн=Pснּtgφсн=150ּ0.62=93МВар;; Qнн=Pннּtgφнн=60ּ0.59=35.6МВар;
Smax=/> =/> =
246.25 МВА; />; />
/>;.
По этой мощности выбираюАТДЦТН 250000/500/110/10.
По условию
/>, />, у
Условие выполняется.
Т.к. во втором вариантерасположение и число автотрансформаторов сохраняется, считаю возможным выбрать теже автотрансформаторы
АТДЦТН 250000/500/110/10.
Выбор трансформаторов.
В первом варианте выбортрансформаторов по структурной схеме не предусмотрен.
Т.к. во втором вариантеполная мощность проходит по четырём трансформаторам (АТ1, АТ2, Т1 и Т2), длярасчётов используем следующую формулу:
/>; />
По этой мощности выбираюТДЦ 80000/110/10.
Данные выбранныхтрансформаторов и автотрансформаторов заносим в таблицу 3.1 и таблицу 3.2.
Таблица 3.1
[3.c585]Тип трансформатора Номинальное напряжение, кВ Потери, кВт Напряжение короткого замыкания, % Ток холостого хода, % ВН НН холостого хода Короткого замыкания ТДЦ 80000/110/10 121 10,5 85 310 11 0.6
Таблица 3.2
[3. c172]Тип автотрансформатора Номинальная мощность, МВА Наибольший допустимый ток в обмотки Номинальное напряжение, кВ Потери, кВт Напряжение короткого замыкания,% Ток холостого хода, % автотрансформатора Обмотки НН ВН СН НН Холостого хода Короткого замыкания ВН-СН ВН-НН СН-НН ВН-СН ВН-НН СН-НН
АТДЦТН-250000/500
/110 250 100 983 500 121 10,5;38,61 200 690 280 230 13 33 18.5 0,4
4. Технико-экономическое сравнение вариантов
4.1 Экономическаяцелесообразность схем определяется минимальными приведенными затратами поформуле:
/>[4. c.396 (5.6)]
где К – капиталовложенияна сооружение электроустановки, тыс. руб.; pн – нормативный коэффициент экономической эффективности,равный 0,12; И – годовые эксплуатационные издержки, тыс. руб./год.; У – ущербот недоотпуска электроэнергии, тыс. руб./год.
Капиталовложения “К” привыборе оптимальных схем выдачи электроэнергии и выборе трансформаторовопределяют по укрупненным показателям стоимости элементов схемы.
Вторая составляющаярасчетных затрат – годовые эксплуатационные издержки – определяется по формуле:
/>[4. c.327 (5.7)]
где Pa, P0– отчисления на амортизацию и обслуживание, %; ∆W – потери электроэнергии, кВт ∙ч; β – стоимость 1 кВт ∙ ч потерь электроэнергии, />коп/кВт ∙ ч
Делаемтаблицу капитальных затрат:
Таблица4.1Оборудование Цена, т.р. Первый Второй количество стоимость количество стоимость
АТ1, АТ2, АТ3, АТ4:
АТДЦТН 250000/500/110/10 375.5 2 751 2 751 Т1, Т2: ТДЦ 80000/110/10. 113.7 нет нет 2 227.4 Ячейка 110 250.5 2 501 4 1002 ИТОГО 1252 1980.4 ИТОГО с учётом удорожания ×30 1252×30 1980.4×30
4.2Рассчитываем издержки для первого варианта:
/>; />; />;[1.с
315(т.8.2)]
β=85коп/кВтч;/>; />; [1.с 315(т.8.2)]
/>ч; />=0.85; />; />;
/>=0.5∙/>=0.5 ∙ 690=345кВт;
/>;
/>;
/>;/>
4.3Рассчитываем издержки для второго варианта:
/>; />; />;
/>
Т.к. вовтором варианте дополнительно используются те же автотрансформаторы, что и впервом варианте, то для нахождения полных затрат энергии второго варианта к /> прибавить />:
/>;
/>;
/>
4.4 Сравнениевариантов:
/>,6%=
Используютсяте же автотрансформаторы, что и в первом варианте, то для нахождения полныхзатрат энергии второгоПервый вариант экономичнее второго на 76%, поэтому дальнейшие расчёты ведём дляпервого варианта.
5. Расчёттоков короткого замыкания
5.1Построение схемы замещения для всех точек:
/>
/>
/>
/>
Расчет токов короткогозамыкания производим в относительных единицах. Базисную мощность принимаю Sб=1000 МВА.
5.2 Расчётсопротивлений
/>
/>
/>
/>
/>
/> принимаем за нуль
/>
/>
/>
/>
/>
/>
5.3 Расчётдля первой точки короткого замыкания:
/>
/>
/>
/>
/>
5.4 Расчётдля второй точки замыкания:
/>
/>
/>
/>
/>
/>.
5.5 Расчёттретьей точки короткого замыкания:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>.
Токи трехфазногокороткого замыкания:
Таблица 5.1Точки К.З. К-1 К-2 К-3
Среднее напряжение,Ucр кВ 515 115 10,5 Источники
С1,2
С1,2
С1,2
Результирующие сопротивления, хрез
2,01;
2,285
2,01;
0,905
2,71;
3,9
Базовый ток
/>
/>
/>
/>
/> 1,0 1,0 1,0
/> 2,27 8,05 34,4
/>
/>
/>
/>
/> 6,08 19,5 94
/> 0,035 0,038 0,07
/> 0,56 0,28 0,03
/> 1,8 3,18 1,46
Примечание: />
[2.c.163§3.3(рис.3-26)]
[2.c.161§3.3(Т.3-8)]
[2.c.140§3.3(Т.3-4)]
6. Выбор электрическихаппаратов и токоведущих частей
Веду выбор оборудованияна РУНН-10 кВ. Выбор выключателей и разъединителей.
Определяю расчетные токипродолжительного режима;
/>
/>
Расчетные и каталожныеданные свожу в таблицу.
Таблица 6.1Расчетные данные Каталожные данные Выключатель МГГ-10-45 Разъединитель РОН-10-4000-У1
Uуст=10 кВ
Uном=10 кВ
Uном=10 кВ
Imax=3464 А
Iном=4000 А
Iном=4000 А
/>
/> -
/>
/> -
/>
/> -
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> -
Выбор выключателей поусловию отключения апериодической составляющей тока КЗ не проходит, в этомслучае допустимо проверить выключатель по полному току КЗ.
Выбор шин.
Произвожу выбор шин настороне низшего напряжения. Выбор производим по экономической плотности тока:
/>
Принимаю 2 несущихпровода АС-30/39, тогда
/>
Число А-300:
/>.
Принимаю токопровод2×АС-300/39 + 4×А-300; d=230мм, D =3м.
/>
Пучок голых проводовимеет большую поверхность охлаждения, поэтому проверку на термическую стойкостьне проводим.
Проверка на схлёстывание:
/>
Сила тяжести 1метратокопровода с учётом массы колец 1,6 кг, массы 1метра провода АС-300/39 1,132кг, провода А-300 0,794 кг по табл. 7-29, 7-30 в [2]:
/>
Если />
/>
По диаграмме для />
Допустимое отклонение:
/>
Схлёстывания непроизойдёт, т.к. />
Выбор изоляторов.
Выбираю изолятор ПС6-А; Uном =10 кВ; Fном. =60000 Н.
Выбор трансформаторовтока.
Учитывая, чтотрансформатор тока будет установлен в КРУН, выбираю ТПШЛ 10-5000-0,5/10Р, R2ном =1,2 Ом, Ктер=35, tтер=3.
Сравнение расчетных икаталожные данных приведены в таблице 6.2. При расчете пользуюсь формулами [2.c.373-377].
Таблица 6.2
[2.c.367(т.4.12)]Расчетные данные Каталожные данные
Uуст =10 кВ
Uном =10 кВ
Imax=3464 А
Iном =5000 А
/> Не проверяем
/>
/>
Составляю таблицувторичной нагрузки трансформатора тока
Таблица 6.3
[2.c.632(п.4.7)].Приборы Тип Нагрузка А В С Амперметр Э-335 0,1 0,1 0,1 Счетчик реактивной энергии Д-365 0,5 - 0,5 Счетчик активной энергии САЗ-Н361 2,5 - 2,5 Итого 3,1 0,1 3,1
Из таблицы видно, чтоболее загружены трансформаторы тока фаз А и С.
Общее сопротивлениеприборов:
/>
Допустимое сопротивлениепроводов при />
/>
Так как на даннойподстанции высшее напряжение 500кВ, то принимаю соединительные провода смедными жилами (/>), ориентировочная длина 50м. [2.c.375].
/>
/>,
так как ближайшеестандартное сечение кабеля 3.6 мм в диаметре, принимаю кабель М10-3,6
Выбор трансформаторовнапряжения.
В цепи комплектноготокопровода установлен трансформатор напряжения типа ЗНОЛ 06-10У3.
Проверяю его по вторичнойнагрузке. Подсчет нагрузки приведен в таблице 6.4.
Таблица 6.4Приборы Тип
Sодной об-ки Число об-к cos y sin y Число приборов Общая S R Вт Q Вар Вольтметр Э-335 2 1 1 1 1 2
Вольтметр с переключением
для измерения трех
фазных напряжений Э-365 2 1 1 1 2 - Счетчик активной энергии САЗ-Н361 2 2 0,38 0,925 1 4 9,7 Счетчик реактивной энергии СРЧ-И76 3 2 0,28 0,925 1 6 14,5 Итого 14 24,2
[2.c.378(т.4.14)]
Вторичная нагрузка
/>
Выбранный трансформаторЗНОЛ 06-10У3 имеет номинальную мощность />, в классе точности 0.5,необходимом для присоединения счетчиков. Таким образом />, трансформатор будетработать в выбранном классе точности.
Выбор КРУН на РУНН 10 кВ.
Число линий на РУ 10 кВ24 штуки, пропускная способность одной линии 2.5 МВт. Определяю ток нормальногорежима и максимальный ток одной отходящей линии для выбора КРУН.
/>
/>[5.6.96]
Предполагаю, что однимКРУН будет вестись коммутация сразу трех отходящих линий. Нахожу максимальныйток протекающий по одной ячейке КРУН.
/>
Выбираю КРУН К-49, Uном =10 кВ, номинальный ток 1000 А,максимальное число и сечение силовых кабелей, мм2 4(3х240),электродинамическая стойкость 51 кА, тип выключателя и привода ВКЭ-10встроенный электромагнитный, номинальный ток отключения 31,5 кА.
В ячейке применяютрансформатор тока ТПЛК-10, Uном=10 кВ,номинальный ток первичной обмотки 1000 А, ток электродинамической стойкости74,5 кА, может работать в классе точности 0,5. [3.c.294(т.5.9)], [3.c.519(т.9.7)]
7. Выбор схемысобственных нужд и трансформаторов собственных нужд
Потребителей мощности насобственные нужды свожу в таблицу 7.1.
Таблица 7.1
[3.c.118(т.9)]Наименование приемников Установлен. мощн.
/>
/> Нагрузка Едн.(кВт) х количество Всего кВт Р, кВт Q, кВар Охлаждение АТДЦТН 30х2,8 84 0,85 0,62 84 52,08 Подогрев шкафов КРУН 1х5 5 1 5 - Подогрев приводов разъед. 0,6х5 3 1 3 - Подогрев релейного шкафа 1х1 1 1 1 - Отопление и освещение ОПУ 60х1 60 1 60 - Освещение ОРУ 5х5 25 1 25 - Компрессорная эл. двиг. 2х40 80 0,8 0,75 80 60 Отопление, освещение 20х2 40 1 40 - Итого 294 112,08
Нахожу расчетную нагрузкупри коэффициенте спроса 0,8:
/> [3.c.87]
Принимаю дватрансформатора ТСЗ по 250 МВА. При отключении одного трансформатора, второйбудет загружен на
/>, что допустимо.
8. Выбор родаоперативного тока
Согласно нормтехнологического проектирования на подстанциях с высшим напряжением 500киловольт принимается постоянный оперативный ток.
Для полученияоперативного постоянного тока на подстанции с высшим напряжением 500 киловольтнеобходимо установить две аккумуляторные батареи
9. Выбор и обоснованиесхем распределительных устройств подстанции
На стороне высшегонапряжения мною выбрана схема четырёхугольника, так как при четырёхприсоединениях и номинальном напряжении 500 киловольт рекомендуется именно этасхема.
На стороне среднегонапряжения, учитывая малое количество присоединений (два трансформаторных ичетыре линейных) выбрана схема с одной секционированной и обходной системамишин с совмещёнными обходным и шиносоединительным выключателями.
На стороне 10 кВ всегдаприменяется схема с одной рабочей секционированной системой шин.
подстанциятрансформатор электрический аппарат
Список литературы
1. Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. ЧирковаЭлектрооборудование электрических станций и подстанции — Энергоатомиздат 2-е, Издательскийцентр «Академия», 2005-448с.
2. Неклеепаев Б.Н. Крючков И.П.Электрическая часть электростанций и подстанций (справочный материал) 4-е изд.перераб. и доп-н. Энергоатомиздат. 1989-608 с.
3. Рожкова Л.Д. Козулин В.С.Электрооборудование станций и подстанций Энергоатомиздат. 1987-648 с.
4. «Правила устройстваэлектроустановок» 6-е изд. перераб. и доп-н. Энергоатомиздат. 1989-648 с.
5. Методические указания к выполнениюкурсового проекта по Предмету «Электрооборудование электрических станций иподстанции». 1985-123 с.