МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИКАЗАХСТАН
Северо-Казахстанскийгосударственный университет им. М. Козыбаева
Факультетэнергетики и машиностроения
Кафедраэнергетики и приборостроения
КУРСОВАЯРАБОТА
«Проектированиеэлектрической части подстанции»
Дисциплина
«Электрическиестанции и подстанции»
АВТОР Зорина Е. Ю
РУКОВОДИТЕЛЬ
Преподаватель Ефимова Г.А.Петропавловск, 2009г.
Введение
Электрическая энергия является наиболее удобным и дешевым видом энергии.Широкое распространение электрической энергии обусловлено относительнойлегкостью ее получения, преобразования и возможностью ее передачи на большиерасстояния. Огромную роль в системах электроснабжения играют электрическиеподстанции — электроустановки, предназначенные для преобразования ираспределения электроэнергии. Электрическая подстанция — часть системы передачи и распределенияэлектрической энергии, в которой происходит повышение или понижение значения электрического напряжения с использованием трансформаторов. Различают два видаэлектрической подстанции: распределительная и трансформаторная. Распределительнаяподстанция работает на одном напряжении и служит узлом для потребителей идругих подстанций. На трансформаторной используются трансформаторы дляповышения или понижения напряжения. Чаще всего встречаются совмещенныеподстанции. Они являются важным звеном в системеэлектроснабжения. При проектировании подстанции стараются использовать типовыерешения, схемы и элементы, что приводит к унификации оборудования подстанции икак следствие к удешевлению обслуживания и проектировочной стоимости. Но напрактике, при проектировании подстанции приходится учитывать особенностиместорасположения и другие исходные условия.
В данной курсовой работе производиться расчет электрической частиподстанции. Для этого производится выбор типа подстанции, определение суммарныхмощностей, выбор числа и мощности силовых трансформаторов.
Определение токов нормального и утяжеленного режимов, выбор средствограничения токов короткого замыкания, сборных шин и электрических аппаратов.
Задание на курсовуюработу
Исходные данные
/>
1. Определитьсуммарные мощности
2. Выбрать типподстанции
3. Выбрать силовыетрансформаторы
4. Определить токинормального и утяжеленного режима
5. Выбрать средстваограничения токов короткого замыкания
6. Рассчитать токикороткого замыкания
7. Выбратьэлектрические аппараты
8. Выбрать сборочныешины
9. Выбратьраспределительные устройства
10. Составить схемуподстанции
Уменьшение стоимости РУдостигается также сооружением их по типовым проектам, которые разрабатываютсяведущими проектами организациями.
1. Определениесуммарных мощностей
/> (3.1.1-3.1.3)
2. Выбор типаподстанции
На основании исходныхданных и расчетных показаний, целесообразным является выбор типа подстанции:
/>
3. Определение токовнормального и утяжеленного режимов
Специфическая областьприменения (С – для систем собственных нужд электростанций, Ж – дляэлектрификации железных дорог);
Номинальная мощность,кВА;
Класс напряжения обмоткиВН, кВ;
Климатическое исполнение;
Категория размещения.
/>
/>
Расчет номинальноймощности позволяет выбрать трансформатор:
Тип: ТРДЦН-125000/110
/>
Потери />
I=0.5%
Масса полная 87,5 тонн
Масса масла 22 тонны
3. Проектированиеэлектрической части подстанции
3.1 Определение суммарныхмощностей подстанции
Суммарная активнаямощность на стороне низкого напряжения (НН):
/>
где />– параметры потребителейна стороне НН подстанции,
соответственно число имощность линий, коэффициент несовпадения
максимумов нагрузкипотребителей.
Полная мощность настороне (НН):
/>
где cosϕ – коэффициент мощности потребителя (НН).
Реактивная мощность настороне (НН):
/>
3.2 Выбор типа подстанции
После определениясуммарной мощности подстанции выбирается тип подстанции, согласно схемепитающей сети, руководствуясь главными признаками, определяющими типподстанции. Затем намечаются два варианта электрических схем соединенийподстанций, производится выбор числа и мощности трансформаторов и на основаниитехнико-экономического сравнения выбирается оптимальный вариант.
3.3 Выбор числа имощности силовых трансформаторов
На понижающих подстанцияхвозможна установка одного, двух и более трансформаторов. Наиболее часто наподстанциях устанавливают два трансформатора или автотрансформатора. В этом случае при правильном выборе мощности трансформаторовобеспечивается надежное электроснабжение потребителей даже при аварийномотключении одного из них.На двухтрансформаторныхподстанциях в первые годы эксплуатации, когда нагрузка не достигла расчетной,возможна установка одного трансформатора. В течение этого периода необходимообеспечить резервирование электроснабжения потребителей по сетям среднего илинизшего напряжения. В дальнейшем при увеличении нагрузки до расчетнойустанавливается второй трансформатор. Если при установке одного трансформатораобеспечить резервирование по сетям СН и НН нельзя или полная расчетная нагрузкаподстанции ожидается раньше чем через 3 года после ввода ее в эксплуатацию, топодстанция сооружается по конечной схеме, т. е. с двумя трансформаторами.
Однотрансформаторныеподстанции могут сооружаться для питания неответственных потребителей III категории, если замена поврежденноготрансформатора или ремонт его производится в течение не более одних суток.
Сооружениеоднотрансформаторных подстанций для потребителей II категории допускается при наличии централизованногопередвижного трансформаторного резерва или при наличии другого резервного источника питания от сетиСН или НН, включаемого вручную или автоматически.
Централизованныйтрансформаторный резерв широко используется в схемах электроснабженияпромышленных предприятий. В этом случае в цехах сооружаютсяоднотрансформаторные подстанции, и предусматривается один резервныйтрансформатор, который при необходимости может быть установлен на любой цеховойподстанции. То же самое может быть предусмотрено для сетевого района,объединяющего несколько подстанций, связанных подъездными дорогами, состояниекоторых позволяет в любое время года перевезти резервный трансформатор на любуюподстанцию. Сооружение однотрансформаторных подстанций обеспечиваетзначительную экономию капитальных затрат, но не исключает возможности перерываэлектроснабжения, поэтому рекомендуемая предельная мощность таких подстанцийпри наличии передвижного трансформаторного резерва 16-25 MB-А при ПО кВ, до 6,3 MB А при 35 кВ; 2,5-6,3 MB A при ПО кВ, до 2,5-4,0 MB-А при 35 кВ — при отсутствии передвижного резерва. Установкачетырех трансформаторов возможна на подстанциях с двумя средними напряжениями(220/110/35/10 кВ, 500/220/35/10 кВ и др.).
Мощность трансформатороввыбирается по условиям:
при установке одноготрансформатора:
/>
при установке двухтрансформаторов по
/>
при установке п трансформаторов:
/>
где Smax — наибольшая нагрузка подстанции на расчетный период 5лет. Трансформаторы, обеспечивают питание всех потребителей в нормальном режимепри оптимальной загрузке трансформаторов 0,6 — 0,7 Sном, а в аварийном режиме оставшийся в работе один трансформаторобеспечивает питание потребителей с учетом допустимой аварийной илисистематической перегрузки трансформаторов. При выборе мощности автотрансформаторов,к обмотке НН которых присоединены синхронные компенсаторы, необходимо проверитьзагрузку общей обмотки автотрансформатора. Трансформаторы и автотрансформаторыс ВН до 500 кВ включительно по возможности выбираются трехфазными.
Группы из однофазных трансформаторовустанавливаются при отсутствии трехфазных трансформаторов соответствующеймощности. При установке одной группы однофазных трансформаторовпредусматривается одна резервная фаза. В ряде случаев может оказатьсяэкономичнее применить спаренные трехфазные трансформаторы (автотрансформаторы).
3.4 Определение токовнормального и утяжеленного режимов
Продолжительными режимамиработы подстанции являются:
1) нормальный режим, когда цепи силовых трансформаторов(автотрансформаторов) подстанции характеризуются током />
2) утяжеленный режим, когда один из силовыхтрансформаторов отключен, а по цепям другого (других) протекает рабочиймаксимальный ток.
Определение токовнормального и утяжеленного режимов в цепях НН (6-10 кВ) силовых трансформаторов(автотрансформаторов) подстанции дает возможность наметить типраспределительного устройства (РУ) на стороне НН подстанции.
Если ном I
Если 3200
Если I > 5000А, то в цепях силовых трансформаторов и секционного выключателя устанавливаютвыключатели серии МГУ-20 или другого типа. В этом случае РУ намечаетсязакрытого типа (ЗРУ) с установкой в цепях отходящих линий шкафов КРУ.
3.4 Выбор средствограничения токов короткого замыкания
Короткими замыканиями(КЗ) называют замыкания между фазами (фазными проводниками электроустановки),замыкания фаз на землю (нулевой провод) в сетях с глухо- иэффективно-заземленными нейтралями, а также витковые замыкания в электрических машинах.
Короткие замыканиявозникают при нарушении изоляции электрических цепей. Причины таких нарушенийразличны: старение и вследствие этого пробой изоляции, набросы на провода линийэлектропередачи, обрывы проводов с падением на землю, механические поврежденияизоляции кабельных линий при земляных работах, удары молнии в линииэлектропередачи и др.
Чаще всего КЗ происходятчерез переходное сопротивление, например через сопротивление электрическойдуги, возникающей в месте повреждения изоляции. Иногда возникают металлическиеКЗ без переходного сопротивления. Для упрощения анализа в большинстве случаевпри расчете токов КЗ рассматривают металлическое КЗ без учета переходныхсопротивлений.
В трехфазныхэлектроустановках возникают трех- и двухфазные КЗ. Кроме того, в трехфазныхсетях с глухо — и эффективно-заземленными нейтралями дополнительно могутвозникать также одно- и двухфазные КЗ на землю (замыкание двух фаз между собойс одновременным соединением их с землей)
При трехфазном КЗ всефазы электрической сети оказываются в одинаковых условиях, поэтому его называютсимметричным. При других видах КЗ фазы сети находятся в разных условиях, всвязи, с чем векторные диаграммы токов и напряжений искажены. Такие КЗ называютнесимметричными.
Короткие замыкания, какправило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до значений,превосходящих в несколько раз номинальные значения
Протекание токов КЗприводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках и контактах, чтовызывает их повышенный нагрев. Нагрев может ускорить старение и разрушениеизоляции, вызвать сваривание и выгорание контактов, потерю механическойпрочности шин и проводов и т. п. Проводники и аппараты должны без поврежденийпереносить в течение Обычно это имеет место, когда сопротивление хкпревышает сопротивление генератора в 4-6 раз. В этом случае форсировкавозбуждения не только компенсирует снижение напряжения на генераторах, но исообщает дополнительное приращение потоку Ф и ЭДС.
При дальнейшем увеличенииэлектрической удаленности места повреждения ток КЗ уменьшается и короткоезамыкание все в меньшей степени влияет на работу генератора.
Удаленной точкой КЗусловно называют такое место в электрической сети, при коротком замыкании вкотором ток в генераторах изменяется настолько незначительно, что можнопренебречь изменением ЭДС и напряжений генераторов и считать напряжение на ихзажимах неизменным и равным номинальному. Поэтому при коротком замыкании вудаленной точке периодическая составляющая тока не изменяется и с первого жемомента времени ток КЗ принимает свое установившееся значение.
В цепях отходящих линийот шин НН подстанции номинальные токи, в большинстве случаев, не превышают 630А и в шкафах КРУ (Н) устанавливаются выключатели с номинальным током отключенияне более 20 кА или 31,5 кА. Поэтому необходимо рассчитать значения токов КЗ настороне НН (6 – 10 кВ) подстанции в обоих вариантах и решить вопрос об ихограничении.
При ограничении токов КЗисходят из двух условий:
• по условию отключающейспособности выключателей, установленных в цепях отходящих линий 6 – 10 кВ,
• по условию обеспечениятермической стойкости кабелей отходящих линий 6 – 10 кВ.
По второму условиюнеобходимо выбрать сечения кабеля в цепи отходящей линии меньшей мощности ипроверить его на термическую стойкость. При расчете минимального сечения кабеляпо условию термической стойкости требуется определение времени прохождения(отключения) тока КЗ.
Указывается, что времяпрохождения тока КЗ (/>) определяется установкой защиты, имеющей наибольшую выдержку времени. Длякабельных линий 6 – 10 кВ время отключения будет определяться выдержкой временимаксимальной токовойзащиты, при этом времяотключения тока КЗ составит 1,2-2,2 с. Если при расчетных значениях токов КЗ вобоих вариантах обеспечивается отключающая способность выключателей итермическая стойкость кабелей, то в ограничении токов КЗ нет необходимости. Приневыполнении этих условий следует выяснить, какое из них является определяющим,и выбрать средства ограничения токов КЗ.
3.5 Расчет токовкороткого замыкания
Расчеты токов КЗпроизводятся для выбора или проверки параметров электрооборудования, а такжедля выбора или проверки установок релейной защиты и автоматики.
Расчет тока КЗ с учетомдействительных характеристик и действительного режима работы всех элементовэнергосистемы, состоящей из многих электрических станций и подстанций, весьмасложен. Вместе с тем для решения большинства задач, встречающихся на практике,можно ввести допущения, упрощающие расчеты и не вносящие существенныхпогрешностей. К таким допущениям относятся следующие:
· принимается, чтофазы ЭДС всех генераторов не изменяются (отсутствие качания генераторов) втечение всего процесса КЗ;
· не учитываетсянасыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянными и не зависящимиот тока индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи;
· пренебрегаютнамагничивающими токами силовых трансформаторов;
· не учитывают, кромеспециальных случаев, емкостные проводимости элементов короткозамкнутой цепи наземлю;
· считают, чтотрехфазная система является симметричной;
· влияние нагрузкина ток КЗ учитывают приближенно;
· при вычислениитока КЗ обычно пренебрегают активным сопротивлением цепи, если отношение х/г болеетрех. Однако активное сопротивление необходимо учитывать при определениипостоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ Та.
Указанные допущениянаряду с упрощением расчетов приводят к некоторому преувеличению токов КЗ(погрешность практических методов расчета не превышает 10%, что принято считатьдопустимым).
На схеме замещениянамечаются точки КЗ, в которых определяют значения токов КЗ для выбора ипроверки электрических аппаратов и токоведущих частей. Необходимое количествоточек КЗ и их место расположения определяется согласно расчетным условиям.Необходимо определить начальное значение периодической составляющей тока КЗ,ударный ток, значения апериодической и периодической составляющих тока КЗ. Расчетныеточки КЗ в цепях подстанции находятся на значительной электрической удаленностиот источника (системы).
При выборе электрическихаппаратов в распределительных устройствах (РУ) 110 кВ и выше необходиморассчитывать ток однофазного КЗ />. Если />, то необходимо принять меры поего ограничению, чтобы выполнялось условие
/>
3.6 Выборэлектрических аппаратов
При проектированииподстанции необходимо выбрать:
• выключатели в РУ ВН, (СН), НН;
• разъединители;
Выключатели в зависимостиот применяемых в них дугогасительной и изолирующей сред подразделяются намасляные, воздушные, элегазовые, вакуумные и выключатели с магнитным гашениемдуги. В сетях 6…20 кВ применяются малообъемные масляные выключатели,выключатели с магнитным гашением дуги, вакуумные и элегазовые. В качествегенераторных выключателей мощных блоков и синхронных компенсаторов применяютсятак же воздушные выключатели. На напряжении 35…220 кВ применяются малообъемныемасляные выключатели при предельных токах отключения 25…40 кА, а так жеэлегазовые и вакуумные выключатели. В сетях 110 и 220 кВ находят применениетакже воздушные выключатели с током отключения от 50 до 63 кА. В сетях 330 кВ ивыше применяются воздушные и элегазовые выключатели. При выборе выключателей,как и прочего оборудования, следует стремиться к однотипности, что упрощаетэксплуатацию.
Выключатели выбирают
По номинальномунапряжению Uуст ≤ Uном
по номинальному токуIнорм ≤ Iном; Imax ≤ Iном,
по отключающейспособности.
По ГОСТ 687-78Е отключающаяспособность выключателя характеризуется следующими параметрами:
а) номинальным токомотключения Iотк.ном в виде действующего значения периодической составляющейотключаемого тока;
б) допустимымотносительным содержанием апериодической составляющей в токе отключения βн, %;
в) нормированнымипараметрами переходного восстанавливающего напряжения (ПВН).
Номинальный токотключения Iотк.ном и βн отнесены к моменту прекращениясоприкосновения дугогасительных контактов выключателя τ. Время τ от начала короткого замыкания допрекращения соприкосновения дугогасительных контактов определяют по выражению:
τ=tз.min+tс.в
где tз.min = 0,01 c –минимальное время действия релейной защиты; tс.в – собственное время отключениявыключателя.
Допустимое относительноесодержание апериодической составляющей
(нормированная асимметрияноминального тока отключения) в отключаемом
токе:
/>
где iа.ном – номинальноедопускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе в моментразмыкания дугогасительных контактов, для времени τ. βн задано ГОСТом в виде кривой βн = f(τ),приведенной на рис. 3.1, или определяется по каталогам.
/>
Рис.3.1. Нормированноесодержание апериодической составляющей.
Если τ > 0,09с,то принимают βн = 0.
В первую очередьпроизводится проверка на симметричный ток отключения по условию
Iп.τ ≤ Iотк.ном
где Iп.τ – действующее значение периодической составляющей тока короткого замыканиядля времени τ, определяется расчетом.
Затем проверяетсявозможность отключения апериодической составляющей тока короткого замыкания iа.τ в момент расхождения контактов τ по условию
/>
Если условие Iп.τ ≤ Iотк.ном – соблюдается, а iа.τ > iа.ном, то допускается проверку поотключающей способности производить по полному току короткого замыкания:
/>
Отключающая способностьвыключателя определяется током отключения Iотк.ном, который записывается вчисло его паспортных показателей. В качестве Iотк.ном указывается наибольшаявеличина действующего значения периодической составляющей тока, которую успешноотключает дугогаситетельное устройство первогасящей фазы трехфазноговыключателя при условии, что восстанавливающееся на межконтактном промежуткенапряжение соответствует нормированному его значению. Нормированные значенияпереходного восстанавливавшегося напряжения (НПВН) в настоящее время определеныГОСТ 657-78 и приводятся, в виде координат точек, огибающих НПВН и допустимыхзначений скоростей восстановления напряжения в зависимости от номинальныхнапряжений выключателей и соотношения между фактическим и номинальным токамиотключения. Для правильного выбора выключателя, следовательно, нужно знать исопоставлять с паспортным значением не только расчетный ток короткого замыканияв месте его установки, но и соответствующее этому току восстанавливающеесянапряжение. Процесс восстановления напряжения в сетях в случае отсутствияшунтирующих дугогасительные промежутки выключателя сопротивлений обычно имеетколебательный характер, при их наличии, как правило, экспоненциальный. Дляопределения параметров восстанавливающегося напряжения необходимо построитьсхему замещения электроэнергетической системы, в которой выбираемый выключательдолжен быть поставлен в наиболее тяжелые расчетные условия.
Проверка включающейспособности производится по условию
iу ≤iвкл; Iп.o≤ Iвкл
где iу − ударный ток короткого замыкания вцепи выключателя; Iп.o −начальное значениепериодической составляющей тока короткого замыкания в цепи выключателя; Iвкл − номинальный ток включения(действующее значение периодической составляющей); iвкл − наибольший пик тока включения (покаталогу). Заводами изготовителями соблюдается условие
iвкл = 2 kу Iвкл
где kу =1,8 − ударный коэффициент, нормированныйдля выключателей.
Проверка по двум условиямнеобходима потому, что для конкретной системы kу может быть более 1,8.
Электродинамическаястойкость выключателя задана номинальным током электродинамической стойкости ввиде двух значений: действующего значения предельного сквозного тока короткогозамыкания Iпр.скв и амплитудного значения предельного сквозного тока короткогозамыкания iпр.скв, определяемых по каталогам или справочникам.
Указанные токи связанымежду собой соотношением:
iпр.скв = 2 kу Iпр.скв = 2,55Iпр.скв
где kу =1,8 – ударныйкоэффициент, нормированный для выключателей.
Проверка наэлектродинамическую стойкость выполняется по условиям
Iп.0 ≤ Iпр.скв=Iдин
iу ≤ iпр.скв= iдин
где Iп.0 – начальноезначение периодической составляющей тока короткогозамыкания в цепи выключателя;iу – ударный ток короткого замыкания в той же цепи; Iдин, iдин– нормативныетоки, электродинамическая составляющая.
Необходимость проверки подвум условиям объясняется тем, что для конкретной системы расчетное значение kуможет быть более 1,8, указанного ГОСТом для выключателей.
На термическую стойкостьвыключатель проверяется по тепловому импульсу тока короткого замыкания:
/>
где Вк – тепловой импульспо расчету; Iтер – предельный ток термической стойкости по каталогу; tтер –длительность протекания тока термической стойкости по каталогу.
Приводы к высоковольтнымвыключателям выбирают по каталогу в соответствии с типом выключателя. При этомнеобходимо учитывать, что приводы на оперативном постоянном токе требуютустановки аккумуляторной батареи или устройств, заменяющих ее.
Выключатель — этокоммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока
Короткозамыкатель — этокоммутационный аппарат, предназначенный дт создания искусственного КЗ вэлектрической цепи.
Ограничители ударноготока (ОУТ) — это сверхбыстродействующие коммутационные аппараты взрывногодействия на большие номинальные токи для установок 6 — 30 кВ.
Разъединитель — этоконтактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включенияэлектрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечениябезопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.
Разъединители,отделители, выключатели нагрузки выбираются:
по номинальномунапряжению Uуст ≤ Uном
по номинальномудлительному току Iрабmax ≤Iном
по конструкции, родуустановки;
по электродинамическойстойкости
iу ≤ iпр.скв
Iп.0 ≤ Iпр.скв
Где Iпр.скв – предельныйсквозной ток короткого замыкания (амплитуда и действующее значение),определяемые по каталогу;
по термической стойкости
Вк ≤ Iтер tтер
где Вк – тепловой импульспо расчету; Iтер – предельный ток термической стойкости; tтер − длительность протекания предельноготока термической стойкости, определяются по каталогу. Короткозамыкательвыбирается по тем же условиям, но выбор по номинальному току не требуется. Привыборе выключателей нагрузки следует добавить условие выбора по току отключения:
Iраб.max ≤ Iотк
где Iотк − номинальный ток отключениявыключателя нагрузки.
Отключающая способностьвыключателя нагрузки рассчитана на отключение токов рабочего режима.
3.7 Выбор токоведущихчастей
Токоведущие части враспределительных устройствах 35 кВ и выше электростанций и подстанций обычновыполняются гибкими сталеалюминевыми проводами АС или АСО. Гибкие проводаприменяются также для соединения блочных трансформаторов с ОРУ. При напряжении500 кВ могут быть применены полые алюминиевые провода марки ПА. При номинальныхнапряжениях 750 и 1150 кВ следует применять только провода марки ПА. При этомчисло проводов в фазе получается минимальным, уменьшается расход алюминия ичисло гирлянд изоляторов, упрощается монтаж. В некоторых конструкциях открытыхраспределительных устройств часть или вся ошиновка и сборные шины могутвыполняться жесткими из алюминиевых труб. Соединение генераторов итрансформаторов с закрытым или комплектным распредустройством 6…10 кВосуществляется гибким подвесным токопроводом, шинным мостом или закрытымкомплектным токопроводом. Гибкие токопроводы для соединения генераторов итрансформаторов с РУ 6…10 кВ выполняются пучком проводов, закрепленных поокружности в кольцах-обоймах. Два провода из пучка – сталеалюминевые. Они несутв основном механическую нагрузку от собственного веса, гололеда и ветра.
Остальные провода –алюминиевые. Они являются только токоведущими. Сечения отдельных проводов впучке рекомендуется выбирать возможно большими (500, 600 мм2), таккак это уменьшает их число и стоимость токопровода. Все соединения внутризакрытого распредустройства 6…10 кВ, включая сборные шины, выполняются жесткимиголыми алюминиевыми шинами прямоугольного или коробчатого сечения. При токах до3000 А в закрытых распредустройствах 6…10 кВ применяются однополосные идвухполосные алюминиевые шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатогосечения, так как они обеспечивают лучшие условия охлаждения и меньшие потери отэффекта близости и поверхностного эффекта. Проводники линий электропередач,длинных связей блочных трансформаторов с ОРУ, токопроводы генераторногонапряжения выбираются по экономической плотности тока:
/>
где Iнорм − ток нормального режима (безперегрузок); jэ − нормированная плотность тока, А/мм2.
Сечение, выбранное поэкономической плотности тока, проверяется на нагрев (по допустимому току) впослеаварийном и ремонтном режимах работы электроустановки.
Условие выбора
Iраб.max
где Iдоп – допустимый понагреву ток шины выбранного сечения при температуре охлаждающей среды, отличнойот нормируемой.
При горизонтальнойпрокладке жёстких шин прямоугольного сечения и расположении их плашмядопустимый ток следует уменьшить на 5% для полос шириной до 60 мм включительнои на 8% для полос большей ширины.
Выбору по экономическойплотности тока не подлежат: сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ и приТmax до 5000 ч; ответвления к отдельным электроприёмникам U
Сечение этих проводоввыбирается по допустимому току. При этом учитываются не только нормальные, но ипослеаварийные режимы, а также режимы в период ремонтов и возможностьнеравномерного распределения токов между секциями шин.
Проверка шин натермическую стойкостьпроизводится по условию
S≥Smin
где S – выбранноесечение; Smin – минимальное сечение проводника, отвечающее требованиютермической стойкости при коротком замыкании. Шины, выполненные голымипроводами на открытом воздухе, провода воздушных линий, не оборудованныхустройствами АПВ, на термическое действие тока короткого замыкания непроверяются.
Проверка шин наэлектродинамическую стойкость.
Жесткие шины, укрепленныена изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, накоторую воздействуют электродинамические силы. Если собственные f0 частотыколебательной системы шины-изоляторы совпадут с частотой измененияэлектродинамических сил, то механические нагрузки на шины и изоляторывозрастут. Если собственная частота колебаний f0 меньше 30 и больше 200 Гц, томеханического резонанса не возникает. В большинстве практически применяемыхконструкций шин эти условия соблюдаются, поэтому ПУЭ не требуют проверки наэлектродинамическую стойкость с учетом механических колебаний шиннойконструкции. В отдельных случаях, например при проектировании новыхконструкций, производится определение частоты собственных колебаний
/>
где l – длина пролетамежду изоляторами, м; J −момент инерциипоперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлениюизгибающей силы; S – поперечное сечение шины, см2; К – коэффициент,зависящий от материала шин (для алюминия К =173,2; для меди К=125,2). Изменяя lи S, добиваются того, чтобы механический резонанс был исключен, т.е. f0 > 200 Гц.
3.8 Закрытые распределительныеустройства. (ЗРУ)
Распределительноеустройство — этоэлектроустановка, предназначенная для приема и распределения электрическойэнергии, содержащая электрические аппараты, шины и вспомогательные устройства.
Если распределительноеустройство расположено внутри здания, то оно называется закрытым. Закрытыераспределительные устройства (ЗРУ) сооружаются обычно при напряжении 3 — 20 кВ.При больших напряжениях, как правило, сооружаются открытые РУ. Однако приограниченной площади под РУ или при повышенной загрязненности атмосферы, атакже в районах Крайнего Севера могут применяться ЗРУ на напряжения 35-220 кВ.
Распределительные устройствадолжны обеспечивать надежность работы электроустановки, что может бытьвыполнено только при правильном выборе и расстановке электрооборудования, приправильном подборе типа и конструкции РУ в соответствии с ПУЭ.
Обслуживание РУ должнобыть удобным и безопасным. Размещение оборудования в РУ должно обеспечивать хорошую обозреваемость,удобство ремонтных работ, полную безопасность при ремонтах и осмотрах. Длябезопасности соблюдаются минимальные расстояния от токоведущих частей дляразличных элементов ЗРУ.
Неизолированныетоковедущие части во избежание случайных прикосновений к ним должны бытьпомещены в камеры или ограждены.
Ограждение может бытьсплошным или сетчатым. Во многих конструкциях ЗРУ применяется смешанноеограждение — на сплошной части ограждения крепятся приводы выключателей иразъединителей, а сетчатая часть ограждения позволяет наблюдать заоборудованием. Высота такого ограждения должна быть не меньше 1,9 м, при этомсетки должны иметь отверстия размером не более 25 х 25 мм. Ограждения должнызапираться на замок. Неизолированные токоведущие части, расположенные над поломна высоте до 2,5 м в установках 3-10 кВ и 2,7 м в установках 20-35 кВ, должныограждаться сетками, причем высота прохода под сеткой должна быть не менее 1,9м. Осмотры оборудования производятся из коридора обслуживания, ширина которогодолжна быть не меньше 1 м при одностороннем и 1,2 м при двустороннемрасположении оборудования.
Если в коридоре ЗРУразмещены приводы разъединителей и выключателей, то ширина такого коридора управлениядолжна быть соответственно 1,5 и 2 м.
Если в ЗРУ применяютсяячейки КРУ, то ширина прохода для управления и ремонта КРУ выкатного типадолжна обеспечивать удобство перемещения и разворота выкатных тележек, поэтомупри однорядном расположении ширина определяется длиной тележки плюс 0,6 м, придвухрядном расположении — длиной тележки плюс 0,8 м. При наличии прохода с заднейстороны КРУ его ширина должна быть не менее 0,8 м.
Из помещений ЗРУпредусматриваются выходы наружу или в помещения с несгораемыми стенами иперекрытиями: один выходпри длине РУ до 7 м, два выхода по концам при длине от 7 до 60 м, при длинеболее 60 м — два выхода по концам и дополнительные выходы с таким расчетом,чтобы расстояние от любой точки коридоров РУ до выхода не превышало 30 м. Дверииз РУ должны открываться наружу и иметь самозапирающиеся замки, открываемые безключа со стороны РУ. ЗРУ должно обеспечивать пожарную безопасность. Строительныеконструкции ЗРУ должны отвечать требованиям СНиП, а также правилам пожарной охраны(ППО). Здание РУ сооружается из огнестойких материалов.
При проектировании ЗРУпредусматриваются меры для ограничения распространения возникшей аварии. Дляэтого оборудование отдельных элементов РУ устанавливается в камерах —помещениях, ограниченных со всех сторон стенами, перекрытиями, ограждениями.
Если часть огражденийсетчатая, то камера называется открытой. В таких камерах устанавливаютсяразъединители, безмасляные и маломасляные выключатели и баковые выключатели сколичеством масла до 25 кг. В современных ЗРУ баковые выключатели с большимколичеством масла (более 60 кг) не применяются, так как для их установки надопредусматривать закрытые камеры с выходом наружу, что значительно усложняетстроительную часть. При установке в ЗРУ масляных трансформаторовпредусматриваются меры для сбора и отвода масла в маслосборную систему. В ЗРУпредусматривается естественная вентиляция помещений трансформаторов иреакторов, а также аварийная вытяжная вентиляция коридоров обслуживанияоткрытых камер с маслонаполненным оборудованием.
Распределительноеустройство должно быть экономичным. Стоимость сооружения РУ слагается из стоимости строительнойчасти, электрического оборудования, электромонтажных работ и накладныхрасходов. Для уменьшения стоимости строительной части по возможности уменьшаютобъем здания и упрощают его конструкцию. Значительное уменьшение стоимостидостигается применением зданий РУ из сборных железобетонных конструкций,заменивших кирпичную кладку, применявшуюся раньше. Для уменьшения стоимости электромонтажныхработ и ускорения сооружения РУ широко применяют укрупненные узлы, собранные наспециализированной монтажной базе. Такими узлами могут быть камеры и шкафы совстроенным электрооборудованием: камеры для сборных шин и шинныхразъединителей, шкафы управления выключателями, шкафы линейных разъединителей ит. п. Для присоединения линий 6-10 кВ в современных РУ широко применяют шкафыкомплектных распределительных устройств. Применение укрупненных узлов позволяетиспользовать индустриальные методы сооружения ЗРУ с максимальной механизациейэлектромонтажных работ.
Распределительноеустройство, смонтированное из укрупненных узлов, называется сборным. В сборном РУ здание сооружается ввиде коробки, без каких-либо перегородок, зального типа. Основу камерсоставляет стальной каркас, а перегородки между камерами выполняют изасбоцементных или гипсолитовых плит. Уменьшение стоимости РУ достигается такжесооружением их по типовым проектам, которые разрабатываются ведущими проектнымиорганизациями.
/>
Схема первичнойкоммутации ПС 110/10 кВ
Заключение
В результате проведеннойкурсовой работы проведен расчет электрической части подстанции, определены токикороткого замыкания, выбран тип подстанции. На основании расчетов выбраныразличные виды электрических аппаратов и построена схему первичной коммутацииподстанции 110/10 кВ.
Список литературы
1. Правила устройстваэлектроустановок.Т-2-й (с изм. и доп., по состоянию на 1 ноября 2005 г.) местоизд. Сиб. универ. изд-во,2005. – 854 с.
2. Рожкова Л.Д., Козулин В.С.Электрооборудование станций и подстанций. 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1987.– 648 с.
3. Неклепаев Б.Н. Электрическая частьэлектростанций и подстанций: учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. –М.: Энергоатомиздат, 1986. – 640 с.
4. Крючков И.П., Кувшинский Н.Н.,Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочныематериалы для курсового и дипломного проектирования. 3-е изд.– М.:Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.
5. Справочник по электротехническимустановкам высокого напряжения / под редакцией И.А. Баумштейна и В.М.Хомякова.– 2-е изд. – М.: Энергия, 1981. – 656 с.
6. Васильев А.А. Электрическая частьстанций и подстанций.–М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.
7. Электрическая часть электростанций/ под ред. С.В. Усова. –Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 616 с.
8. Расчёт коротких замыканий и выборэлектрооборудования: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / И.П.Крючков, Б.Н. Неклепаев и др. – М.: Академия, 2005. – 416 с.
9. Рожкова Л.Д. Электрооборудованиеэлектрических станций и подстанций: учебник для сред. проф. образования / Л.Д.Рож-
кова, Л.К. Карнеева, Т.В.Чиркова. –М.: Издательский центр
Академия, 2004. – 448 с.
10. Электротехнический справочник: в4 т. Т.3. Производство и
распределение электрической энергии /под общ. ред. В.Г. Герасимова и др. – 8-е изд., испр. и доп. – М.: ИздательствоМЭИ, 2002. – 964 с.