Курсовий проект по дисципліні
«Електричні станції іпідстанції»
Завдання
Длясхеми, приведеної в завданні на КП з дисципліни «Електричні системи імережі» і розрахованих параметрах режиму і елементів схем заміщенняповітряних ліній і трансформаторів, спроектувати підстанцію №3 згідно варіанту.При проектуванні окрім вибору комутаційних апаратів слід приділити увагу:власним потребам ПС, системі вимірювання і сигналізації, обмеженнюперенапруження, заземленню і блискавкозахисту.
Варіант18
СпроектуватиПС №3.
Вибрати комутаційну апаратуру на сторонівисокої і низької напруги.
/>
Рисунок 1 – Схема заданої електричної мережі
Зміст
Списокумовних позначень
Вступ
1. Струмкороткого замикання на шинах ПС №3
2. Вибірі обгрунтування схеми підстанції
3. Вибірустаткування на стороні 110 кВ
4. Вибірустаткування на стороні 10 кВ
Висновки
Списоквикористаної літератури
Список умовнихпозначень
ПЛ– повітряна лінія;
ВН– висока напруга;
КЗ– коротке замикання;
НН– низька напруга;
ОПН– обмежувач перенапруги;
РЗА– релейний захист і автоматика;
ТН– трансформатор напруги;
ТВП– трансформатор власних потреб;
ТС– трансформатор струму;
ПС– підстанція;
РПН– регулювання під навантаженням;
АСКОЕ – автоматична система комерційного облікуелектроенергії;
ТП – трансформаторна підстанція;
АБ – акумуляторна батарея;
РП – ремонтна перемичка.
Вступ
Метою курсового проекта є проектування підстанції ПС 3, напругою 110/10 кВ.Процес проектування включає в себе вибір схеми електричних з’єднань з вищої танижчої сторін, а також прийняття рішення щодо вибору обладнання і його компонування.Приведемо коротку класифікацію підстанцій.
Підстанціїпідрозділяються на ті, що знижують та підвищують напругу. На електростанціяхзавжди будують підстанції (ПС), які підвищують напругу з генераторної напругидо напруги електричної мережі, в яку вони підключені. Підстанції в електричнихмережах будують знижуючими напругу, тому що вони знижуютьнапругу мережі від якої вони живляться до напруги, яка необхідна для живлення споживачів.
Підстанціїкласифікуються за призначенням їх в електричній мережі енергосистеми: попотужності установлених трансформаторів та високій напрузі, по кількості розподільчих пристроїв більш низьких напруг, по головнимсхемам електричних з’єднань, по схемі підключення ПС до електричної мережі таконструктивному виконанню.
Попризначенню ПС розділяються на більш відповідальні міжсистемні – ПС з вищоюнапругою 330-750 кВ, через які здійснюються перетоки електричної потужності міженергосистемами та прийом потужності віддалених генеруючих джерел живлення вцентрі споживання; на вузлові – ПС напругою 110-330 кВ, які є центрамирозподілу потоку електричних потужностей в окремих енергосистемах; районні – ПСнапругою 110-220 кВ, які є центрами живлення окремих промислових районів;промислові (споживчі) – ПС напругою 35-220 кВ, розташовані біля або натериторії споживачів електричної енергії; глибокого вводу – ПС напругою 35-220кВ, розташованих в центрі споживання електричної енергії в великих містах тапромислових районах.
Понапрузі та потужності трансформаторів, які встановлюються на ПС. Вища напругата потужність трансформаторів визначають значимість та відповідальність ПС вданій точці електромережі; в характеристиці ПС вказується вища напруга (110,220кВ) та всі ступені нижчої напруги, які має ПС, а також потужністьтрансформаторів (автотрансформаторів).
Заголовною схемою електричних з’єднань ПС діляться на підстанції: з простимисхемами електричних з’єднань – блок-лінія-трансформатор, мостики без вимикачіві з вимикачами, спрощені схеми з одиночними системами шин – секціонованими тане секціонованими; зі складними схемами – дві системи шин з обхідною системою,різні варіанти схем багатокутників, дві системи шин з двома вимикачами наприєднання, схеми з 1,5 вимикачами на приєднання (полуторні) та ін.
Посхемі підключення до електричної мережі ПС діляться: на тупикові – якіживляться по одній або двох лініях від одного джерела живлення; прохідні – звходом та виходом лінії, яка живить ПС; ПС які живляться відпайкою від однієїабо двох ліній, при цьому на шинах ПС енергія розподіляється на тій же напрузібез трансформації та відбір потужності через трансформатори на нижчій напрузінезначний; з багатостороннім живленням на різних напругах та розподіленняенергії декількох напруг.
Поконструктивному виконанню ПС діляться на: відкриті – на яких все обладнання РПвисокої напруги і трансформатори встановлено на відкритому повітрі; закриті –на яких обладнання РП високої напруги та трансформатори встановлені вприміщенні; змішані – на яких РП високої напруги можуть бути відкритими, атрансформатори знаходяться в закритих камерах або навпаки; комплектні – якіпоставляються заводами повністю змонтованими, або укомплектованими будівельнимиматеріалами та зібраним обладнанням у вигляді вузлів, блоків; блочні – якіпоставляються в вигляді змонтованих блоків, а на місті монтажу ведеться зборкаблоків.
Вході реалізації алгоритму проектування електричних станції або підстанції з’являєтьсявелика кількість допустимих технічних рішень, фрагментів та підсистем об’єктів.Тому в ході виконання курсової роботи слід намагатися розробити найбільшнадійний та найменш економічно затратний варіант проекту електричноїпідстанції.
1.Розрахунок струмівкороткого замикання
Розрахуємо струми короткого замиканняна шинах 110 кВ ПС №3, для подальшого вибору апаратів на цій підстанції.
Схема для розрахунку струмівкороткого замикання приведена на рисунку 1.1.
/>
Рисунок 1.1 – Схема для розрахункуструму КЗ.
Зобразимо схему заміщення даної мережі:
/>
Рисунок 1.2 – Схема заміщення длярозрахунків струму КЗ
Розрахунок проведемо у відносних одиницях,для цього задаємось базисною потужністю і номінальною напругою, які відповідноприймаємо рівними:
Sб = 1000 МВА, Uном = 115кВ.
Опір системи розраховуємо за формулою [2]:
/>, (1.1)
де /> – опір системи у відносних одиницях;
Sс – потужність системи(приймаєморівною нескінченності), МВА;
Sб – базисна потужність,МВА.
/>.
Активний і реактивний опори ліній увідносних одиницях розрахуємо за формулами [2]:
/>, (1.2)
/>, (1.3)
де /> – активний опір лінії в іменованих одиницях;
/> – реактивний опір лінії в іменованиходиницях.
Опір лінії 3 у відносних одиницяхрівний:
/>;
/>.
Опір лінії 4 у відносних одиницяхрівний:
/>;
/>.
Опір лінії 5 у відносних одиницяхрівний:
/>;
/>.
Опір трансформаторів у відносних одиницяхзнаходимо за формулою [2]:
/>; (1.4)
де /> – реактивний опір обмоток трансформаторау відносних одиницях;
/> – напруга короткого замикання.
Опір трансформаторів буде рівний:
/>.
Визначимо струм КЗ К1 на шинах високої напруги 110 кВ трансформатораПС3.
Для розрахунку скористаємось схемою заміщеннязображеною на рис. 1.3:
/>
Рисунок 1.3 – Схема заміщення для розрахункуструму К1
Знайдемо результуючі активний та реактивний опори:
/>; (1.5)
/>;
/>; (1.6)
/>.
Значення опорів нанесемо на схему:
/>
Рисунок 1.4 – Значення опорів
Повний опір розраховуємо за формулою [2]:
/>; (1.7)
/>.
Знайдемо встановлене значення струму КЗ на шинах високоїсторони трансформатора.
Струм короткого замикання розраховуємо за формулою[2]:
/>; (1.8)
де Ік – струм короткого замикання кА;
/>.
Ударний струм розрахуємо за формулою [2]:
/>;(1.9)
де iу – ударний струм короткого замикання, кА;
Ку – ударний коефіцієнт, який знаходимо заформулою [2]:
/>; (1.10)
де ТА – часова складова, яка визначається заформулою:
/>;(1.11)
/>;
/>;
/>.
Розрахуємо струм КЗ в т. К2 на шинах низької напруги 10 кВтрансформатора ПС3.
Коли потужність трансформатора більше 630 кВА активнийопір трансформатора в розрахунку струму КЗ не враховуємо.
Приведемо схему заміщення для розрахунку струму КЗ К2:
/>
Рисунок 1.5 – Схема заміщення для розрахункуструму КЗ
Знайдемо результуючі активний та реактивний опори:
/>; (1.16)
/>;
/>; (1.17)
/>.
Значення опорів наносимо на схему:
/>
Рисунок 1.6 – Значення опорів
Повний опір знаходимо за формулою (1.7):
/>.
Знайдемо встановлене значення струму КЗ на шинахвисокої сторони.
Струм короткого замикання розраховуємо за формулою(1.8):
/>.
Ударний струм розрахуємо за формулами (1.9–1.11):
/>;
/>;
/>.
Таблиця 2 – Значення струмів КЗ.Сторона
/>, кА
/>, кА ВН 6,667 11,21 НН 9,277 24,022
2. Обгрунтування івибір схеми підстанції
При виборі схеми та обладнання підстанції будемокеруватися Загальними технічними вимогами щодо пристроїв підстанцій 35-150 кВнового покоління для енергозабезпечуючих компаній, котрі наведені нижче.
Вказаним документом необхідно керуватися підчас:
– проектування і будівництва нових підстанцій;
– комплексної реконструкції, технічного переозброєнняі модернізації підстанцій, що діють;
– виконання технічних умов приєднання новихелектроустановок.
Головні ознаки підстанцій 35-150 кВ новогопокоління:
– застосування сучасного основного електротехнічногоустаткування, що має підвищену експлуатаційну надійність;
– високий ступінь автоматизації технологічних процесівз контролем і управлінням з віддалених центрів управління (диспетчерськихпунктів);
– високий коефіцієнт корисного використання територіїпідстанцій закритого типу при розміщенні в житлових районах, екологічнобезпечні, без негативного впливу на навколишнє середовище;
– мінімальна довжина кабельних трас;
– високий ступінь безпечного виконання робіт.
Основні технічні вимоги, які необхідновраховувати при проектуванні підстанцій нового покоління:
1) сучасні трансформатори повинні мати обгрунтованозанижені величини втрат холостого ходу, короткого замикання, витрателектроенергії на охолоджування, необхідну динамічну стійкість до струмів КЗ,повинні бути оснащені сучасними високонадійними вводами з твердою ізоляцією,пристроями регулювання під навантаженням, укомплектованими інтелектуальнимидатчиками і контролерами, системами пожежогасіння і запобігання пожежі,системою охоронної сигналізації. РПН повинен мати прилад моніторингу ісамодіагностики.
Для електропостачання електроустановок споживачів зрізко перемінним характером навантаження необхідно передбачати трансформатори зрозщепленими обмотками для розподілу навантаження за характером на симетричну інесиметричну;
2) вимикачі 110-750 кВ повинні бути елегазовими,вимикачі 6-35 кВ – вакуумними. Елегазові вимикачі повинні бути оснащені десиметром– контролем щільності елегазу і видачею сигналу про зниження щільності;
3) комірки 6-35 кВ повинні бути розраховані напідключення кабелю з «зшитого поліетилену» перерізом 600-800 мм/>однофазноговиконання;
4) роз’єднувачі повинні бути з покращеноюкінематикою і контактною системою, з переважно електромашинним або ручнимприводом, горизонтально-поворотні, а також напівпантографні, з підшипниковимивузлами, що не вимагають ремонту з розбиранням впродовж всього терміну служби зполімерно-опорною ізоляцією;
5) трансформатори струму і вбудованітрансформатори напруги повинні бути окремо розташовані, зокрема комбіновані водному корпусі. Окремо розташовані ТС застосовуються в тих випадках, коливбудовані ТС не забезпечують необхідних умов роботи РЗ, АСКОЕ і живленнявимірювальних приладів;
6) обмежувачі перенапруги повинні бутивибухобезпечними, з достатньою енергоємністю і необхідним захисним рівнем. ВсіОПН напругою 35-150 кВ повинні бути обладнані регістраторами спрацьовування вполімерному корпусі;
7) при техніко-економічній обгрунтованостізастосовувати керовані дистанційно засоби компенсації реактивної потужності,зокрема автоматичні, на базі сучасної силової електроніки;
8) основне устаткування ПС нового типу повиннемати, як правило, систему моніторингу, інтегровану в АСО ТП, яка включаєпідсистеми діагностики технічного стану устаткування;
9) електричні схеми ПС всіх рівнів напругиповинні бути обгрунтовано спрощені з урахуванням застосування сучасноговисоконадійного устаткування;
10) для розподільних пристроїв 110-150мкВ на 4приєднання необхідно застосовувати схему «моста» з елегазовими вимикачами, а на6-35 кВ – з вакуумними, в розподільних пристроях напругою 6-35 кВ в основномунеобхідно застосовувати одиночні секціоновані системи шин. Враховуючитехніко-економічне обгрунтування, за умови перспективи розвитку, для вузловихпідстанцій напругою 110-150 кВ необхідно застосовувати подвійні з обхідноюсистемою шин;
11) власні потреби підстанції 35-150 кВ повиннімати живлення від двох незалежних джерел і бути обладнані приладами облікуелектроенергії. Забороняється живлення сторонніх споживачів від мережі власнихпотреб підстанції. При достатньому обгрунтуванні повинні передбачатися джерелабезперебійного живлення;
12) як оперативний струм на підстанціяхзастосовують змінний струм у всіх випадках, коли це можливо, що приводить доспрощення і здешевлення електроустановок і забезпечує необхідну надійністьроботи;
Для відповідальних ПС 35-150 кВ необхіднозастосовувати постійний оперативний струм. У кожному РП 110-150 кВ живленняпристроїв РЗА, телемеханіки і зв'язку, а також приводів вимикачів повинноздійснюватися оперативним струмом не менше, чим від двох джерел (акумуляторнихбатарей, мережі власних потреб).
При техніко-економічному обгрунтуванні для пристроївРЗА необхідно передбачати окремі акумуляторні батареї. Ємкість джерелпостійного оперативного струму повинна бути розрахована на роботу беззаряджання протягом часу, необхідного для прибуття персоналу на ПС у разіаварії, і часу, необхідного для ліквідації аварії. АБ повинна бути закритоготипу і мати підвищений термін служби (не менше 15 років).
13) все первинне устаткування, заземляючі пристроїПС, пристрої АСО ТП, РЗА і ПА, системи АСКОЕ, засоби і системи зв'язку, цифровіреєстратори аварійних подій і т.п., а також вторинні ланцюги повиннівідповідати вимогам;
14) системи автоматизації підстанцією АСУ ТП, РЗА,ПА, АСКОЕ, засоби і системи зв'язку, технологічного відеоконтролю повинні, якправило, проектуватися на базі мікропроцесорних пристроїв, об'єднаних єдиноюплатформою апаратно-програмних засобів на базі IP-мереж з виходом надиспетчерські пункти управління через цифрову мережу зв'язку.
Обираємо схему моста, яка використовується при двох лініях і двохтрансформаторах.
/>
Рисунок 2.1 – Схема моста з вимикачем в колах ТР і перемичкою збоку ліній
Длязбереження в роботі обох ліній при ревізії будь-якого з вимикачів (В1, В2, ВЗ)передбачається додаткова перемичка з двох роз'єднувачів ЛР1, ЛР2 (рисунок 2.1).Нормально один з роз'єднувачів (ЛР1) перемички відключений, всі вимикачі –включені. Для ревізії вимикача В3 заздалегідь включають ЛР1, потім відключаютьВ3 і роз'єднувачі по обидві сторони вимикача. В результаті обидватрансформатори і обидві лінії залишаються в роботі. Якщо в цьому режимівідбудеться коротке замикання на одній з ліній, то відключаться В2 і В1 тобто обидві лінії залишаться без напруги.
Ймовірністьзбігу аварії з ревізією одного з вимикачів тим більше, чим більше тривалістьремонту вимикача.
Дляревізії вимикача В1 також заздалегідь включаютьперемичку, а потім відключають В1.
Схема з ремонтною перемичкою найбільшепідходить до моєї ПС, адже ця схема забезпечує надійний перетік потужностічерез ПС, який відбувається по стороні 110 кВ.
Оберемо схему на стороні НН:
/>
Рисунок2.2 – Одна, секціонована вимикачем система шин
підстанція проектування електричний замикання
ВРУ напругою 10 кВ на НН передбачають переважно розподільну роботу секцій зметою обмеження струмів КЗ. У разі розподільної роботи секцій можлива роботасилових трансформаторів з різними навантаженнями і секцій шин з відмінноюнапругою, але ці ситуації не можуть бути визначальними при виборі режиму роботисхеми на НН. У разі пошкодження чи ремонту однієї секції відповідальніспоживачі, яких живлять від двох секцій, залишаються без резерву, анерезервовані споживачі вимикаються на час ліквідації пошкодження чи проведенняремонтних робіт на секції.
Схемидозволяють виводити з роботи (оперативно чи аварійно) будь-яке приєднання безпорушення основної функції ПС.
3 Вибірустаткування на стороні 110 кВ
3.1 Вибір вимикачівпотужності
Вимикачі потужності вибираються за умовами [1]:
1) по номінальній напрузі:
/>; (3.1)
2) по робочому струмі:
/>; (3.2)
3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:
/>, (3.4)
де /> – діюче значення періодичної складової струму КЗ умомент часу /> після початку розмикання контактів вимикача;
/> – номінальний струм відключення вимикача;
4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:
/>, (3.5)
де/>– діюче значення аперіодичної складовоїструму КЗ у момент початку розмикання контактів вимикача,
/> – номінальне значення відносного вмісту аперіодичноїскладової в струмі КЗ, що відключається.
/>, (3.6)
де /> – час від початку КЗ до розходження контактів:
/>, (3.7)
де />– мінімальний час дії релейногозахисту, /> – власний час відключення вимикача;
5) по електродинамічній стійкості:
/> (3.8)
де /> – амплітудне значення наскрізного струму КЗ;
6) по термічній стійкості:
/>, (3.9)
де /> – розрахунковий тепловий імпульс,
/>– струм термічної стійкості,
/> – час дії струму термічної стійкості.
/> (3.10)
Виберемо вимикач Q1 (СВ).
Вибираємо елегазовий вимикач ВГТ-110II*-40/2500У1 з такими параметрами:
Uн = 110 кВ;
Iн = 2500 А;
Iн відкл= 40 кА;
іпр нас = 102 кА;
Iт = 40 кА;
tт = 3 с;
tc.в. = 0..0,035 с (беремо 0,035);
tрз.мін. = 1 с;
/>= 0,4.
Зробимо перевірку вимикача:
1. по номінальній напрузі:
/>.
2. по робочому струмі:
/>,
3. по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:
/>,
/>,
4. по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:
/>,
/>,
/>,
/>;
5. по електродинамічній стійкості:
/>,
6. по термічній стійкості:
Розрахункові дані:
/>,
Каталожні дані:
/>,
/>.
Оцінивши розрахунки, робимо висновок – вимикачвідповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний для підстанції.
Вибираємо вимикачі Q2і Q3з такими параметрами [5]:
Марка вимикача: ВГТ-110II*-40/2500У1
Uн = 110 кВ;
Iн = 2500 А;
Iн відкл = 40 кА;
іпр нас = 102 кА;
Iт = 40 кА;
tт = 3 с;
tc.в. = 0..0,035 с (беремо0,035);
tрз.мін. = 0,8 с;
/>= 0,4;
Зробимоперевірку вимикача:
1.по номінальній напрузі:
/>.
2.по робочому струму:
/>,
3.по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:
/>,
/>,
4.по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:
/>,
/>,
/>,
/>,
5.по електродинамічній стійкості:
/>,
6.по термічній стійкості:
Розрахунковідані:
/>,
Каталожнідані:
/>,
/>.
Обидвавимикачі відповідають всім необхідним вимогам і можуть бути використані для встановленняна підстанції.
3.2 Вибір заземлюючих роз'єднувачів
Роз'єднувачі вибираються за такими умовами [4]:
1. по номінальній напрузі:
/>,
2. по конструктивному виконанню;
3. по електродинамічній стійкості:
/>,
4. по термічній стійкості:
/>,
Вибір роз'єднувача QS5, і роз'єднувача QS6 [6]:
Марка роз'єднувача РГП СЕЩ-110/1250;
Номінальні параметри роз'єднувача:
Uн = 110 кВ;
Iн = 1250 А;
Iт = 25 кА;
ідин = 63 кА;
tт = 3 c;
tвідкл = 1,035 с
(оскільки tвідкл вимикача СВ-110 = 1,035 с);
Зробимо перевірку роз'єднувача:
1. по номінальній напрузі:
/>,
3. по електродинамічній стійкості:
/>,
4. по термічній стійкості:
Розрахункові дані:
/>,
Каталожні дані:
/>,
/>.
Обидва роз'єднувача відповідають всім необхіднимвимогам і можуть бути використані для підстанції. Роз'єднувачі QS5, QS6, вибираємо тієї ж марки, що і попередні,оскільки вони мають однакові параметри.
Вибір роз'єднувача QS3 [6]:
Марка роз'єднувача РГП СЕЩ-110/1250;
Номінальні параметри роз'єднувача :
Uн = 110 кВ;
Iн = 1250 А;
Iт = 25 кА;
ідин = 63 кА;
tт = 3 с;
tвідкл = 0,835с (оскільки tвідкл вимикачів Q2 і Q3 = 0,835 c);
Зробимо перевірку роз'єднувача:
1. по номінальній напрузі:
/>,
3. по електродинамічній стійкості:
/>,
4. по термічній стійкості:
Розрахункові дані:
/>,
Каталожні дані:
/>,
/>.
Роз'єднувач відповідає всім необхідним вимогам і можебути використаний для підстанції ПС 3. Решту роз'єднувачів вибираємо тієї жмарки, що і попередні, оскільки вони мають однакові параметри.
3.3 Вибір трансформаторів струму
Трансформаториструму вибираються за такими умовами [9]:
1. по номінальній напрузі:
/>,
2. по робочому струму:
/>,
3.по конструкції і класу точності;
4.по електродинамічній стійкості:
/>,
деіпр нас –амплітудне значення граничного наскрізного струму КЗ (по каталогу),
5.по термічній стійкості:
/>,
6.по опору навантаження:
/>,
деZ2ном – опірвторинної обмотки відповідно каталожним даним, розраховується по формулі:
/>, (3.11)
деZ2 – розрахунковий опір вторинної обмотки трансформатора струму.
Z2/>r2, оскількиіндуктивний опір вимірювальних ланцюгів невеликий, в свою чергу r2 розраховуєтьсяпо формулі [9]:
/>, (3.12)
деrконт – опірконтактів, приймається рівним 0,05 Ом [9];
rприл – опір приладів,який розраховується по формулі [9]:
/>, (3.13)
деSприл –потужність споживана приладами (вибирається з таблиць);
rпр – допустимий опірпроводів, розраховується по формулі [9]:
/>; (3.14)
Післярозрахунку опору проводу, знаходиться його переріз по формулі [9]:
/>, (3.15)
деρ –питомий опір матеріалу проводу Ом/>м, для алюмінію ρ = 0,0283 Ом/>м,
L– довжина проводів від трансформаторів струму до приладів, м,
Порозрахованому перерізі проводу, який не повинен бути менше 2,5 мм/>для міді і 4 мм/>для алюмінію,перераховуємо опір rпр і його значення підставляємо у формулу (3.12).
Вибіртрансформатора струму ТА 1 [10]:
Маркатрансформатора струму ТФЗМ — 110Б- IV — У1;
Номінальніпараметри трансформатора струму:
Uн = 110 кВ;
I1н = 300 А;
I2н = 5 А;
Iт = 60 кА;
ідин = 200 кА;
S2вим =30 ВА;
S2зах =20,30 ВА;
tт = 3 с;
tвідкл = 1,035 с;
Зробимоперевірку трансформатора струму:
1.по номінальній напрузі:
/>,
2по робочому струму:
/>,
3.по електродинамічній стійкості:
/>,
4.по термічній стійкості:
Розрахунковідані:
/>,
Каталожнідані:
/>,
/>,
5.По опору навантаження:
/>.
Зтаблиці [4] беремо потужності приладів:
Потужністьамперметра – S = 0,1 ВА;
Потужністьлічильника активної і реактивної енергії – S = 2,0 ВА;
Знаходимоопір приладів:
/>.
Опірпроводів:
/>.
Довжинапроводів від трансформатора струму до приладів станції рівна L = 34,8 м (10 м дроту взято з запасом).
Перерізпроводів:
/>.
Перерізпроводів для алюмінію беремо 4 мм/>. Опір проводів буде рівним:
/>;
Розрахунковийопір вторинної обмотки буде рівний:
/>.
Виходячиз цього, слідує:
/>.
Всіумови для трансформатора струму ТА 1, марки ТФЗМ-110Б-IV-У1 виконуються.
Вибіртрансформатора струму ТА 2 [10]:
Маркатрансформатора струму ТФЗМ — 110Б- IV — У1;
Номінальніпараметри трансформатора струму:
Uн = 110 кВ;
I1н = 300 А;
I2н = 5 А;
Iт = 60 кА;
ідин = 200 кА;
S2вим =30 ВА;
S2зах =20,30 ВА;
tт = 3 с; tвідкл = 0,835 с;
Зробимоперевірку трансформатора струму:
1.по номінальній напрузі:
/>,
2по робочому струму:
/>,
3.по електродинамічній стійкості:
/>,
4.по термічній стійкості:
Розрахунковідані:
/>,
Каталожнідані:
/>,
/>,
5.По опору навантаження:
/>.
Зтаблиці [4] беремо потужності приладів:
Потужністьамперметра – S = 0,1 ВА;
Потужністьлічильника активної і реактивної енергії – S = 2,0 ВА;
Знаходимоопір приладів:
/>.
Опірпроводів:
/>.
Довжинапроводів від трансформатора струму до приладів станції рівна L = 45,6 м (10 м дроту взято з запасом).
Перерізпроводів:
/>.
Перерізпроводів для алюмінію беремо 4 мм/>. Опір проводів буде рівним:
/>;
Розрахунковийопір вторинної обмотки буде рівний:
/>.
Виходячиз цього, слідує:
/>.
Всіумови для трансформатора струму ТА 2, марки ТФЗМ-110Б-IV-У1 виконуються.
Вибіртрансформатора струму ТА 3 [10]:
Маркатрансформатора струму ТФЗМ — 110Б- IV — У1;
Номінальніпараметри трансформатора струму:
Uн = 110 кВ;
I1н = 300 А;
I2н = 5 А;
Iт = 60 кА;
Iдин = 200 кА;
S2вим =30 ВА;
S2зах =20,30 ВА;
tт = 3 с;
tвідкл = 0,835 с;
Зробимоперевірку трансформатора струму:
1.по номінальній напрузі:
/>,
2по робочому струму:
/>,
3.по електродинамічній стійкості:
/>,
4.по термічній стійкості:
Розрахунковідані:
/>,
Каталожнідані:
/>,
/>,
5.По опору навантаження:
/>.
Зтаблиці [4] беремо потужності приладів:
Потужністьамперметра – S = 0,1 ВА;
Потужністьлічильника активної і реактивної енергії – S = 2,0 ВА;
Знаходимоопір приладів:
/>.
Опірпроводів:
/>.
Довжинапроводів від трансформатора струму до приладів станції рівна L = 24 м (10 м дроту взято з запасом).
Перерізпроводів:
/>.
Перерізпроводів для алюмінію беремо 4 мм/>. Опір проводів буде рівним:
/>;
Розрахунковийопір вторинної обмотки буде рівний:
/>.
Виходячиз цього, слідує:
/>.
Всіумови для трансформатора струму ТА 3, марки ТФЗМ-110Б-IV-У1 виконуються.
Вибіртрансформатора струму ТА — 4 [10]:
Маркатрансформатора струму ТФЗМ — 110Б- IV — У1;
Номінальніпараметри трансформатора струму:
Uн = 110 кВ;
I1н = 300 А;
I2н = 5 А;
Iт = 60 кА;
ідин = 200 кА;
S2вим =30 ВА;
S2зах =20,30 ВА;
tт = 3 с;
tвідкл = 1,035 с;
Зробимоперевірку трансформатора струму:
1.по номінальній напрузі:
/>,
2по робочому струму:
/>,
3.по електродинамічній стійкості:
/>,
4.по термічній стійкості:
Розрахунковідані:
/>,
Каталожнідані:
/>,
/>,
5.По опору навантаження:
/>.
Зтаблиці [4] беремо потужності приладів:
Потужністьамперметра – S = 0,1 ВА;
Потужністьлічильника активної і реактивної енергії – S = 2,0 ВА;
Знаходимоопір приладів:
/>.
Опірпроводів:
/>.
Довжинапроводів від трансформатора струму до приладів станції рівна L = 38,3 м (10 м дроту взято з запасом).
Перерізпроводів:
/>.
Перерізпроводів для алюмінію беремо 4 мм/>. Опір проводів буде рівним:
/>;
Розрахунковийопір вторинної обмотки буде рівний:
/>.
Виходячиз цього, слідує:
/>.
Всіумови для трансформатора струму ТА 4, марки ТФЗМ-110Б-IV-У1 виконуються.
3.4 Вибір трансформаторів напруги
Трансформаторинапруги вибираються за такими умовами [9]:
1. по номінальній напрузі:
/>,
2.по конструкції і схемі з'єднання обмоток;
3.по класу точності;
4.по вторинному навантаженню:
/>, (3.16)
деS2ном –номінальна потужність вторинної обмотки, ВА (по каталогу),
S2 – навантаження всіхвимірювальних приладів, приєднаних до трансформатору напруги, ВА.Розраховується по формулі:
/>, (3.17)
деP2 – активнапотужність приладів, Вт,
Q2 – реактивна потужністьприладів, ВА.
Вибіртрансформаторів напруги ТV 1 і TV 2[10]:
Маркатрансформатора струму 3НОГ — М — 110;
Номінальніпараметри трансформатора струму:
Uн = 110 кВ;
Класточності 0,2;
Uвт =100 //>.
Зробимоперевірку трансформатора струму:
1.по номінальній напрузі:
/>,
4.по вторинному навантаженню:
Зтаблиці [9] беремо потужності приладів:
потужністьвольтметра – S = 2,0 ВА.
потужністьватметра – S = 3,0 ВА.
потужністьлічильника активної і реактивної енергії – S = 2,0 ВА;
РозрахуємоS2:
/>;
врезультаті, отримуємо:
/>.
Якбачимо всі умови виконуються, тобто можна використовувати дані трансформаторинапруги на підстанції.
3.5 Вибір ОПН
ВибираємоА1 і А3.
Длявибору ОПН беремо формулу для вибору мінімальної номінальної напруги ОПН Ur. Для лінії з глухозаземленнойнейтралью, напругою 110 кВ за умови, що тривалість пошкодження менше 1с,формула має вигляд:
/>, (3.18)
/>.
Вибираємоклас ОПН, для мережі напругою 110 кВпо каталогу вибираємо ОПН класу R.
Такожпри виборі ОПН потрібно вибирати його номінальнийрозрядний струм, для мереж 110 кВ і вище слід брати струм 10кА [8].
Виходячиіз цих даних, вибираємо ОПН марки Pexlim R з полімернимкорпусом фірми АВВ [8].
Номінальні параметри ОПНPexlimR:
Номінальнанапруга ОПН (Ur) – 90 кВ/>79,2 кВ;
Триваладопустима робоча напруга (Uнр) –72 кВ;
Здатністьпротистояти тимчасовим перенапруженням за 1с –103 кВ;
Залишкованапруга при хвилях струму 10 кА – 225 кВ.
Розрахуємояку напругу грозового імпульсу витримає наш ізолятор. З каталогу для ОПН марки Pexlim R відношення /> для Um ≤362 кВ і амплітуди струму 10 кА. Знаходимо Upl:
/>.
Рівеньзахисту для комутаційного імпульсу вибирається з каталогу по співвідношенню /> при Um ≤ 170 кВ и токе 0,5 кА,
/>.
Нацьому вибір ОПН спрощеним методом закінчено.
4 Вибір обладнанняна стороні 10 кВ
4.1 Вибір вимикачів потужності
Вимикачіпотужності вибираються за умовами [1]:
1) по номінальній напрузі:
/>, (4.1)
2) по робочому струму
/>, (4.2)
3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:
/>, (4.3)
де/> – значенняперіодичної складової струму КЗ, що діє, у момент часу /> післяпочатку розмикання контактів вимикача,
/> –номінальний струм відключення вимикача;
4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:
/> (4.4)
де/>– аперіодичноюскладовою струму КЗ у момент початку розмикання контактів вимикача,
/> – номінальнезначення відносного вмісту аперіодичної складової в струмі КЗ, що відключається.
/> (4.6)
/> – час відпочатку КЗ до розходження контактів:
/>, (4.7)
деtРЗ.min – мінімальний час дії релейного захисту,
/>– власний час виключення вимикача;
5) по електродинамічній стійкості:
/>, (4.8)
де/> – амплітуднезначення наскрізного струму КЗ;
6) по термічній стійкості:
/>, (4.9)
де/> – розрахунковийтепловий імпульс,
/> – струмтермічної стійкості,
/> – час діїструму термічної стійкості.
Виберемовимикачі по низькій стороні для захисту трансформатора Q8,Q9.
Вибираємо вакуумний вимикач ВВ/TEL-10-20-630-УХЛ2 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
Iн = 630 А;
Iн відкл = 20 кА;
іпр нас = 51 кА;
Iт = 20 кА;
tт = 3 с;
tc.в. = 0..0,025 с (беремо0,025);
tрз.мін. = 0,75 с;
/> = 0,4;
Перевіримовимикач:
3)Періодична складова струму КЗ /> умова по комутаційній здатності дотримується.
4)Час від початку КЗ до розходження контактів:
/>.
Аперіодичнаскладова струму КЗ:
/>,
/>,
/>.
22,28
5)Ударний струм КЗ />,струм електродинамічної стійкості:
24,022
6)Розрахунковий тепловий імпульс:
Розрахунковідані:
/>.
Каталожнідані:
/>,
/>.
Умовапо електродинамічній стійкості виконується.
Лінії,що відходять, по низькій стороні виберемо однакової довжини з однаковимипараметрами. Розрахунки вестимемо для однієї комірки ПСнизької сторони (для решти комірок – устаткування аналогічно вибраній).Виберемо вимикачі Q5-Q7,Q9-Q12, Q14-Q18 за умовами 1 і 2 на номінальну напругу 10кВ. Номінальна встановлена потужність на одну комірку 1 МВА.
Вибираємо вакуумний вимикач ВВ/TEL-10-20-630-УХЛ2 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
Iн = 630 А;
Iн відкл = 20 кА;
іпр нас = 51 кА;
Iт = 20 кА;
tт = 3 с;
tc.в. = 0..0,025 с (беремо0,025);
tрз.мін. = 0,65 с;
/> = 0,4.
Перевіримовимикач:
3)Періодична складова струму КЗ /> умова по комутаційній здатності виконується.
4)Час від початку КЗ до розбіжності контактів:
/>
Аперіодичнаскладова струму КЗ:
/>,
/>,
/>.
22,28
5)Ударний струм КЗ />,струм електродинамічної стійкості:
24,022
6)Розрахунковий тепловий імпульс:
Розрахунковідані:
/>.
Каталожнідані:
/>.
58,1
Виберемо Q4(СВ).
Вибираємовакуумний вимикач ВВ/TEL-10-20-630-УХЛ2 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
Iн = 630 А;
Iн відкл = 20 кА;
іпр нас = 51 кА;
Iт = 20 кА;
tт = 3 с;
tc.в. = 0..0,025 с (беремо0,025);
tрз.мін. = 0,7 з;
/> = 0,4.
Перевіримовимикач:
3)Періодична складова струму КЗ /> умова по комутаційній здатності виконується.
4)Час від початку КЗ до розбіжності контактів:
/>
Аперіодичнаскладова струму КЗ:
/>,
/>,
/>.
22,28
5)Ударний струм КЗ />,струм електродинамічної стійкості: 24,022
6)Розрахунковий тепловий імпульс:
Розрахунковідані:
/>.
Каталожнідані:
/>.
62,4
4.2 Вибір трансформаторів власних потреб TV3і TV6
Длязабезпечення власних потреб на підстанції виберемо трансформатори дватрансформатори ТМ-63 з такими параметрами:
– потужність 63 кВА;
– напруга ВН 10 кВ;
– напруга НН 0,4 кВ.
4.3 Вибір трансформаторів струму
ТС вибираються за умовами:
1) по номінальній напрузі:
/>,
2)по робочому струму:
/>,
3)по термічній стійкості:
/>,
4)по електродинамічній стійкості:
/>,
5)по опору навантаження:
/>, (4.10)
деZном – опірвторинній мережі,
Z2 – допустимое значення опорувторинного ланцюга.
/>, (3.13)
деZпров – опірпровідників,
Zконт – опір контактів,
Zприл – опір приладів.
/>, (3.14)
деSTС– номінальне навантаження ТС,
Iном– номінальнийструм вторинних ланцюгів.
ВиберемоТС для лінії, що відходить, від трансформатора по НН. Вибираємо трансформатор струму марки ТЛК-10 з такимипараметрами:
Uн = 10 кВ;
I1н = 800 А;
I2н = 5 А;
Iт = 64,5 кА;
ідин = 169 кА;
S2зах = 30 ВА;
tт = 0,75 с;
tвідкл = 0,775 с;
Класточності 0,5
ПеревіримоТС за умовами 3-5.
3)Розрахунковий тепловий імпульс:
/>,
/>.
66,7
4)Ударний струм КЗ />,струм електродинамічної стійкості ТС .
24,022
5)Допустиме значення опору вторинному ланцюгу (3.14):
/>
Дотрансформатора струму підключається прилад релейного захисту МРЗС (Z=0,06Ом), амперметр (Z=0,1Ом), ватметр (Z=0,09Ом) і лічильники енергії (Z=0,07Ом).
Опірвсіх приладів />.
Опірконтактів />.
Довжинапроводів дорівнює L=60м (в одинбік), провід алюмінієвий ρ=0,028Ом*мм2/м,сечение S=3,5мм2. Опір дроту[2]:
/>,
/>.
1,2
Паралельноданому трансформатору струму вибираємо аналогічний, але тільки вимірник зкласом точності 0,2.
Трансформаториструму на лініях виберемо по максимальній потужності на кожній лінії 10кВ, що відходить, S=1МВА.
ВиберемоТС на напругу 10кВ і номінальнийструм 57,7 А. ТС марки ТЛК-10 зтакими параметрами:
Uн = 10 кВ;
I1н = 75 А;
I2н = 5 А;
Iт = 10 кА;
ідин = 26 кА;
S2зах = 30 ВА;
tт = 0,65 с;
tвідкл = 0,675 с;
Класточності 0,5
ПеревіримоТС за умовами 3-5.
3)Розрахунковий тепловий імпульс:
/>,
/>.
58,1
4)Ударний струм КЗ/>,струм електродинамічної стійкості ТС />.
24,022
5)Допустиме значення опору вторинному ланцюгу:
/>.
Оскількиустаткування, що підключається до всіх трансформаторів, однакове і довжинапроводів однакова, то і опір вторинної мережі дорівнює опору, розрахованому упопередньому випадку />.
1,2
ВиберемоТС для СВ на напругу 10кВ марки ТЛК-10 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
I1н = 400 А;
I2н = 5 А;
Iт = 31,5 кА;
ідин = 81 кА;
S2зах = 30 ВА;
tт = 0,7 с;
tвідкл = 0,725 с;
Класточності 0,5
ПеревіримоТС за умовами 3-5.
3)Розрахунковий тепловий імпульс:
/>,
/>.
62,4
4)Ударний струм КЗ/>,струм електродинамічної стійкості ТС />.
22,022
5)Допустиме значення опору вторинному ланцюгу:
/>.
Оскількиустаткування, що підключається до всіх трансформаторів, однакове і довжинапроводів однакова, то і опір вторинної мережі дорівнює опору, розрахованому упопередньому випадку />.
1,2
4.4 Вибір трансформаторів напруги на стороні10 кв
ТН вибираються за умовами [3]:
1)по номінальній напрузі;
2)по потужності вторинних обмоток:
/>, (3.15)
деS2 – потужність всіхвимірювальних приладів,
S2ном – потужність ТН.
Трансформаторнапруги виберемо марки НАМИ-10-95 з такими параметрами:
Uн = 10 кВ;
Uвт = 100 //>;
Класточності 0,5;
Номінальневторинне навантаження 200ВА;
Граничнапотужність первинної обмотки 1кВА;
ПеревіримоТН по умові 2.
Потужністьосновних приладів приведена зображена в таблиці 4.1.
Таблиця4.1 – Розрахунок навантаження ТН [3]Найменування і тип приладу
Потужність
приладу cosφ sinφ P, Вт Q, ВА Вольтметр 2,0ВА 1,0 2,0 2,0 – Ватметр 3,0ВА 1,0 3,0 3,0 – Лічильник активної енергії 4,0ВА 0,38 4,0 4,0 9,7 Лічильник реактивної енергії 6,0ВА 0,38 6,0 6,0 14,5
Повнапотужність всіх приладів розраховується по формулі:
/>, (3.16)
/>.
28,47
4.5 Вибір заземлювачівна стороні 10 кВ
Заземлювачівибираються за умовами [1]:
1)по номінальній напрузі формула (3.1);
2)по електродинамічній стійкості формула (3.8);
3)по термічній стійкості формула (3.9).
Виберемозаземлювачі на номінальну напругу 10 кВ марки UW-12/Z/160 польської фірми ZWAE з такими параметрами:
UH=12 кВ;
fH=50 Гц;
Iт = 16кА;
tт = 3 c;
ідин = 40 кА.
Перевіримовимикач за умовами 2-3.
2)Ударний струм КЗ/>,струм електродинамічної стійкості />.
24,022
3)Розрахунковий тепловий імпульс:
/>,
Каталожний тепловий імпульс:
/>.
66,7
Аналогічновибираємо решту заземлювачів.
4.6 Вибір запобіжників на стороні 10 кВ
Запобіжникивибираються за умовами [1]:
1)пономінальній напрузі;
2)поробочому струму;
3)поструму відключення:
/>, (3.17)
де/> – граничнийструм, що відключається.
ЗапобіжникиF1-F4 вибираємо на напругу 10 кВ.Струм, який проходить через запобіжники, обумовлений потужністю ТВП (S=63 кВА), він рівний:
/>
Виберемозапобіжник ПКТ 101 -10 з такими параметрами:
–номінальна напруга 10 кВ;
–номінальний струм 5 А;
–номінальний струм відключення 40 кА.
Початковезначення струму короткого замикання />, номінальний струм відключення />.
24,022
ЗапобіжникиF2-F3 вибираємо на напругу 10 кВ.Струм, який проходить через запобіжники, обумовлений потужністю ТН (S=1 кВА):
/>.
Виберемозапобіжник ПКТ 101 -10 з такими параметрами:
–номінальна напруга 10 кВ;
–номінальний струм 2 А;
–номінальний струм відключення 40 кА;
Початковезначення струму короткого замикання />, номінальний струм відключення />.
24,022
4.7 Вибір ОПНна стороні 10 кВ
ОПН вибираються за умовами [4]:
1)по номінальній напрузі;
2)по найбільшій робочій напрузі:
/>, (3.18)
де/> – найбільшадопустима напруга ОПН;
/> – найбільшаробоча напруга мережі.
3)по рівню тимчасових перенапружень:
/>, (3.19)
де/>– максимальнезначення напруги промислової частоти, яке витримує ОПН;
/> – рівеньтимчасових перенапружень.
4)по координаційному інтервалу для грозових перенапружень:
/>, (3.20)
де/>– координаційний інтервал,
/> – рівеньгрозової випробувальної напруги,
/> – напруга наОПН при номінальному розрядному струмі.
5)по координаційному інтервалу для внутрішніх перенапружень:
/>, (3.21)
де /> – координаційний інтервал,
/> – рівеньгрозової випробувальної напруги,
/> – напруга наОПН при номінальному розрядному струмі.
7) по струму КЗ:
/> (3.22)
де/> – номінальнийструм ОПН.
Виберемообмежувачі перенапруження А5 і А6 наномінальну напругу 10 кВ марки ОПН-КР/TEL-10/12.0-УХЛ2 зтакими параметрами:
–номінальна напруга 10 кВ;
–номінальний розрядний струм 10 кА;
–постійна робоча напруга 12 кВ;
–грозова випробувальна напруга 39,6 кВ;
–залишкова напруга 31,3 кВ;
–допустима напруга 34 кВ;
–стійкість до струмів КЗ 20 кА.
Перевіримоза умовами 2-6
2)найбільша допустима напруга ОПН/>, найбільша робоча напруга мережі />.
12>11,5 – умова виконується.
3)T=1,5 [4], UН.О.=12кВ, тоді />,/>.
20>15– умова виконується.
4) />, />, тоді
/>.
0,21>0,2– умова виконується.
5) />,/>, тоді
/>.
0,37>0,2– умова виконується.
6) />, />.
4,967
Висновки
Впроцесі виконання курсового проекту була спроектована підстанція 110/10кВ.
По стороні ВН використана схема моста з ремонтноюперемичкою збоку живлячих ліній. Схема з ремонтною перемичкою найбільше підходить до ПС №3, аджеця схема забезпечує надійний перетік потужності через ПС, який відбувається постороні 110 кВ.
В ході проектування вибрані електричні апарати на сторонахВН та СН, а саме вимикачі потужності, заземлюючі роз’єднувачі, трансформаториструму і напруги, ОПН, заземлювачі та запобіжники. Після вибору всі апаратибули перевірені на відповідність паспортних даних дійсним умовам експлуатації.
До курсового проекту додається три креслення: «Схема підстанції110/10 кВ», «Підстанція 110/10 кВ. План» і «Підстанція 110/10 кВ. Загальний вигляд.Розрізи».
Список літератури
1. Розрахунок струмівкороткого замикання та вибір електрообладнання на електричних станціях іпідстанціях. Методичні вказівки для студентів \ Укл.: Буйний Р.О., АнаньєвВ.М., Тесленко В.В. – Чернігів: ЧДТУ, 2004-70с.
2. Зорин В.В., ТисленкоВ. В. Системы электроснабжения общего назначения. – Чернигов: ЧГТУ 2005. – 341с.
3. Гук Ю.Б. и др.Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб. пособие длявузов/Ю. Б. Гук, В. В. Кантан, С.С. Петрова. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ние, 1985.–312 с., ил.
4. Методичні вказівки зобмежувачів перенапруг нелінійних виробництва підприємства «Таврида електрик»для електричних мереж 6-35 кВ. Київ, 2001.
5. Курсовой проект«Электрические системы и сети», Кравченко П.В., Чернигов, ЧГТУ — 2007 г.
6. Справочник попроектированию электроэнергетических систем / В.В. Ерше-вич, А.Н. Зейлигер,Г.А, Илларионов, и др.; под ред. С.С. Рокотяна и И. М. Шапиро. – 3-е изд.,перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с.
7. Рожкова Л.Д., КозулинВ.С. Электрооборудование станций и подстанций, Учебник для техникумов. М.,«Энергия», 1975. 704 с. с ил.
8. Каталогтрансформаторного оборудования и высоковольтной аппаратуры ОАО«УРАЛЭЛЕКТРОТЯЖМАШ-УРАЛГИДРОМАШ».
9. Каталогэлектроаппаратов ЗАО «Группа компаний «Электрощит» – ТМ Самара».
10. Каталог оборудованияОАО «Запорожский завод высоковольтной аппаратуры».
11. Курсовой проект«Электрические системы и сети», Яценко Ю.С., Чернігів, ЧДТУ – 2007 р.