150673 (Проектирование трансформаторной подстанции)

Содержание

Введение

1. Разработка структурной схемы подстанции

1.1 Разработка структурной схемы подстанции

1.3 Расчет количества присоединений

1.4 Выбор схем РУ

1.5 Выбор трансформаторов собственных нужд

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 трансформаторов тока

3.5 Выбор измерительных трансформаторов напряжения

3.6 Выбор контрольно-измерительных приборов

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 задач энергетики предполагает обеспечить рост научно-технического прогресса, интенсификацию общественного производства, повышение его эффективности. Решением этой задачи во многом зависит от совершенствования способов электрификации всех отраслей промышленности с применением современных электрических аппаратов. Первое место по количеству потребляемой электроэнергии занимает промышленность, на долю которой приходится более 60% всей вырабатываемой энергии.

Энергетическая система Республики Беларусь представляет собой постоянно развивающийся высокоавтоматизированный комплекс электрических станций и сетей, объединенных параллельной работой, общим режимом и единым централизованным диспетчерским управлением. Генеральным направлением развития белорусской энергетики является концентрация и централизация производства и передачи электроэнергии, а также создания и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной; развитие комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов. Крупные ТЭЦ могут обеспечить теплотой около 800 городов.

Сегодня белорусская энергетическая система представляет собой 6 унитарных предприятий. В составе каждого РУП имеются филиалы: электрические станции, тепловые сети, электрические сети. В составе белорусской энергосистемы в настоящее время 25 тепловых 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 каждым годом расширяются международные энергетические связи Беларуси с другими странами.

Основным источником вырабатываемой электроэнергии являются электростанции. Покрытие пиков нагрузки энергосистемы возлагается на ГЭС и ГАЭС. В 1990-2000 годах вводятся в эксплуатацию энергоблоки на ТЭЦ4(250МВт), ТЭЦ2(180МВт), Оршанской ТЭЦ (ПТУ-70МВт), ТЭЦ5(330МВт).

Целью курсового проектирования является внедрение на практике полученных знаний при изучении специальных дисциплин

1. Разработка схемы подстанции

Структурная схема подстанции – это часть главной схемы, которая определяет пути передачи электроэнергии от генераторов, к распределительным устройствам разных напряжений и связь между ними, а также, от РУ к потребителям.

1. Разработка структурной схемы подстанции

Рисунок 1-Структурная схема подстанции

Структурная схема подстанции зависит от состава оборудования (числа трансформаторов и т. д.) и распределения нагрузки между РУ разного напряжения. Функционирование данной структурной схемы выдачи электроэнергии подстанции такова: электроэнергия поступает от энергосистемы в ОРУ высокого напряжения и через трансформатор поступает на ЗРУ низкого напряжения и распределяется между потребителями.

2. Выбор количества и мощности силовых трансформаторов

Составляем исходную схему выдачи электроэнергии

Рисунок 2- Схема выдачи электроэнергии

Так как потребители I и II категории, то выбираем 2 трансформатора коэффициент загрузки для такого типа подстанции принимаем равным β=0.8

Возьмём время максимума 2-3 часа. По графику находим коэффициент нагрузки Кн=0.95

Определяем мощность силовых трансформаторов

Sтр=Sp/ β*n; КВ*А (1)

Sтр=12000/0.8*2=7500

Выбираем трансформаторы типа ТМН 10000/110

Проверяем трансформаторы на аварийный режим:

1.4 *Sном > 0.75*Smax (2)

где: 0.75 – коэффициент потребителей I и II категории.

Sном – номинальная мощность трансформатора.

Smax – максимальная расчётная мощность.

1.4 – аварийный коэффициент.

1,4*10000 >0,75*12000

14000 > 9000

Трансформатор проходит по аварийному режиму

1.3 Расчёт количества присоединений РУ

Пп=Плэп+Псв+Пт.св+Пт ; шт (3)

где, Плэп- число отходящих линий, шт

Псв число связей с системой, шт

Пт.св-число трансформаторов связи, шт

Плэп=4800/25000=0,232

Отходящих от средней стороны линий нет

Условно принимаем Псв и Пт равным нулю, а число Пт. св принимаем равным количеству связей с силовыми трансформаторами, то есть 2. Определяем общее количество присоединений:

Пп=4+0+2+0=6

1.4 Выбор схем РУ

Схема питания при условии трансформации на 2 вторичных напряжения СН и НН.

Рисунок 3-Схема питания

1.5 Выбор трансформаторов собственных нужд

Выбираем число и мощность трансформаторов для проходной подстанции с двумя трансформаторами типа ТДН-250

Трансформаторы собственных нужд применяются для питания нужд подстанции. Сюда входят: освещение (рабочее и аварийное), компрессоры (нагнетают воздух для воздушных выключателей) и так далее.

2. Расчёт токов короткого замыкания

При проектировании необходимо учесть аварийные режимы работы электроустановок, одним из которых являются короткие замыкания (КЗ).

Для расчета КЗ по схеме, рисунок 1, составляем расчётную схему, рисунок 4.

Рисунок 4- Расчётная схема

По расчётной схеме составим схему замещения (рисунок 5), в которой указываются сопротивления всех элементов и намечаются точки для расчета токов КЗ.

Рисунок 5-Схема замещения

Расчет ведём в относительных единицах. Все расчётные данные приводим к базисному напряжению и базисной мощности. Для этого задаёмся базисной мощностью системы

Sб =1000 ;МВА

Сопротивление энергосистемы 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 ЛЭП определяем по формуле

X2= X3= X0*L*(Sб/U2 ср.ном) (7)

X3=X2=0, 4*60*(1000/1152) =2,2

Х9= X10= X0*L3*(Sб/U2 ср.ном) (9)

X9=X10=0.4*15*(1000/1152) =0,5

Х13= X14= X0*Lб*(Sб/U2 ср.ном) (10)

X13=X14=0.08*0,5*(1000/62) =1,1

Определим сопротивления трансформаторов

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 результирующие сопротивления

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 треугольник сопротивлений в звезду

Рисунок 6. Звезда сопротивлений

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 замещения рис.5 получим преобразованную схему, рис.7

Находим ток КЗ на ОРУ ВН 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 точку КЗ 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 РУ подстанции

3.1 Выбор выключателей

Выбираем выключатель в ОРУ ВН

Определяем ток, протекающий по выключателю.

где S- максимальная мощность; кВА

Uср.н- среднее напряжение ; кВ

Исходя из величины расчётного тока и номинального напряжения, выбираем из каталога выключатель типа У-110-2000-40У1

Определим квадратичный импульс 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 условия сравнения, выключатель выбран, верно.

Выбираем выключатель для ЗРУ НН.

Определяем ток протекающий по выключателю по формуле (28)

Iрас=10/(√3*6)=0,1

Исходя из величины расчётного тока и номинального напряжения, выбираем из каталога выключатель типа ВНП-16

Определим квадратичный импульс тока по формуле (29)

Вк=11,62*(0,5+0,1)=80,7

Исходя из условия сравнения, выключатель выбран, верно.

3.2 Выбор разъединителей

Для разъединителей применяем те же данные, что и для выключателей без учёта тока позиции.

Выбираем разъединитель РУ ВН.

Исходя из величины расчётного тока и номинального напряжения, выбираем из каталога разъединитель типа РДЗ

Исходя из условия сравнения, разъединитель выбран, верно.

Для ЗРУ НН разъединители не выбираем, так как они не проходят по расчётному току.

3.3 Выбор отделителей

Для ОРУ ВН отделитель не выбираем, так как он не подходит по расчётному току.

3.4 Выбор короткозамыкателей

Короткозамыкатели выбираем также как и отделители, но без учёта расчётного тока.

Выбираем короткозамыкатель в РУ ВН

Исходя из величины расчётного тока и номинального напряжения, выбираем из каталога короткозамыкатель типа КЗ-110У

Исходя из условия сравнения, короткозамыкатель выбран верно

3.5 Выбор шин и изоляторов

Определяем ток, протекающий по шине

где S- максимальная мощность; кВА

Uср.н- среднее напряжение; кВ

Iрас=12/(√3*6)=1,15

Исходя из величины расчётного тока, выбираем коробчатую шину сечением 1370 мм

Шины по всей длине скреплены жёстко, то есть

Wy0-y0=100

Определим напряжение между фазами

где l=1,3м ; а=0,4м

Проверим шину на динамическую устойчивость