Электрическая часть районной подстанции 110/ 35/ 10кв

Содержание
Введение
Выбор структурной схемы проектируемой подстанции
Исходные данные
Выбор структурной схемы
Выбор силовых трансформаторов на проектируемой подстанции
Расчет нагрузок
Выбор трансформаторов
Выбор реакторов
Выбор и обоснование упрощенных схем РУ разных напряжений
Упрощенная схема РУ 10 кВ
Упрощенная схема РУ 35 кВ
Упрощенная схема РУ 110 кВ
Выбор схемы собственных нужд и трансформаторов собственных нужд
Выбор схемы собственных нужд подстанции
Выбор трансформаторов собственных нужд
Расчет токов короткого замыкания
Электрическая схема замещения
Токи короткого замыкания
Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей для заданных цепей
Определение теплового импульса квадратичного тока КЗ
Определение расчетных токов продолжительного режима
Выбор выключателей и разъединителей для заданных цепей
Выбор токоведущих частей
Выбор измерительных трансформаторов для заданных цепей
Расчет вторичной нагрузки трансформатора тока
Выбор трансформаторов тока
Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения
Выбор трансформаторов напряжения
Выбор электрических аппаратов, токоведущих частей и измерительных трансформаторов для остальных цепей
Выбор выключателей и разъединителей
Выбор токоведущих частей
Выбор измерительных трансформаторов
Выбор типа и конструкции распределительного устройства
Список литературы

Проверка шин на схлестывание не производится, так как расчетное значение периодической составляющей тока КЗ не превышает 20 кА: в РУ 110 кВ, в РУ 35 кВ.Так как расстояния между проводами фаз в ОРУ меньше, чем на воздушных линиях, необходимо провести проверка выбранных проводов по условиям коронирования. В наибольшей степени это наблюдается для РУ 110 кВ:Начальная критическая напряженность электрического поля для РУ 110 кВ,где – коэффициент учета шероховатости поверхности провода; – радиус провода.Напряжённость электрического поля около поверхности провода,где – расстояние между соседними фазами при напряжении 110 кВ.По условию проверки : .Выбранный провод проходит по условиям короны.Проверка провода РУ 35 кВ такжепоказывает, что провод подходит по условиям коронирования.Данные шин и проводов РУ 35 и 110 кВ сведены в таблицу 11.Таблица .Гибкие шиныПроводаUном, кВImax, АIдоп, АSшины, мм2h×b, ммIдоп, Амаркаdпр,мм11018661900960120×8605АС 240/3221,63514501625800100×82×830АС 400/2226.6Для крепления гибких шин к порталам используются подвесные изоляторы. Число подвесных изоляторов определяется согласно ПУЭ (6).Выбор проходных изоляторов РУ 35, 110 кВВыбор проходных изоляторов осуществляется по номинальному напряжению и току продолжительного режима Основные данные проходных изоляторов РУ 35 и 110 кВ:ТипUном, кВIном, АИП-35/1600-750УХЛ1351600ГМЛБ-90-110/2000У11102000Выбор измерительных трансформаторов для заданных цепейВыбор трансформаторов тока и напряжения производится поле определения перечня приборов, необходимых на соответствующем участке подстанции, и расчета необходимой мощности соответствующего измерительного трансформатора.В РУ 110 кВ необходима установка следующих приборов (с указанием места установки) по (2):К потребителям (выводы на трансформаторы РУ 10 и 35 кВ): амперметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной энергии.На каждой системе сборных шин: вольтметр с переключением для измерения трех междуфазных напряжений и регистрирующий вольтметр, фиксирующий прибор (U0).На обходной выключатель: амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, счетчики активной и реактивной энергии и фиксирующий прибор.На шиносоединительный выключатель:амперметр.Состав приборов РУ 35 кВ и РУ 10 кВ идентичен вследствие однотипности структурной схемы:К потребителям: амперметр, расчетные счетчики активной и реактивной энергии.Сборные шины: вольтметр для измерения междуфазного напряжения и вольтметр с переключением для измерения трех фазных напряжений.На секционный выключатель: амперметр.На обходной выключатель: амперметр, ваттметр и варметр с двусторонней шкалой, счетчики активной и реактивной энергии и фиксирующий прибор.Приборы, устанавливаемые на двухобмоточные трансформаторы, в цепь обмотки НН: амперметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной энергии.В цепь обмотки НН трансформатора собственных нужд: амперметр, расчетный счетчик активной энергии.Расчет вторичной нагрузки трансформатора токаДля расчета выберем трансформатор тока (ТТ) с наибольшим числом подключенных измерительных приборов в РУ 110 кВ.Нагрузка трансформатора тока представлена в таблице 12.Таблица . Перечень приборов, питающихся от трансформатора тока.Перечень приборовТип приборовНагрузка по фазамАВСАмперметрЭ-3350,5ВаттметрД-3350,5–0,5ВарметрД-3350,50,5Счетчик активныйСА3-И-6742,5–2,5Счетчик реактивныйСР4-И-6762,5–2,5Итого:6,00,56,0Выбор трансформаторов токаПо наиболее загруженной фазе (А и С) выбираем измерительный трансформатор тока ТФЭМ-110Б-III У1. Номинальная нагрузка , ток вторичной обмотки ТТ . Выбранный ТТ проходит по условиям допустимого тока , напряжению , и термической стойкости .Сопротивление приборов ,Допустимое сопротивление проводов Минимальное сечение проводов ,где – удельное сопротивление алюминиевой жилы; – максимальная длина контрольного провода от ТТ до приборов.По соображениям прочности выбираем контрольный кабель с алюминиевой жилой сечением 4 мм2.Наиболее загруженный трансформатор тока в РУ 35 питает измерительные приборы на такую же мощность, как и в РУ 110 кВ, поэтому принимаем ТФЗМ-35В-II У1: , , , , .Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряженияАналогично расчету ТТ, составим таблицу приборов с указанием их типовой мощности для РУ 110 кВ.От трансформатора напряжения, подключенного к сборной шине, будут питаться приборы различных цепей: цепи сборной шины, цепи отходящих линий, трансформаторов и обходного выключателя.Таблица . Перечень приборов, питающихся от трансформатора напряжения.Прибор, цепьТипS одной обмотки, ВАЧисло обмотокCosφSinφЧисло приборовОбщая потребляемая мощностьР, ВтQ, ВАрВольтметр (сборные шины)Э-335211012–ВаттметрВвод от С и ЭСД-3351,521039–ВарметрД-3351,521039–Счетчик активныйИ-6743 Вт20,380,92531843,8Счетчик реактивныйИ-6763 Вт20,380,92531843,8ВаттметрЛинии 110 кВД-3351,521069–ВарметрД-3351,521069–Счетчик активныйИ-6743 Вт20,380,92563687,6Счетчик реактивныйИ-6763 Вт20,380,92563687,6Итого:146350Выбор трансформаторов напряженияПолная вторичная нагрузка сборной шины составит.Принимаем трансформатор напряжения НКФ-110-83У1, .Так как нагрузка по обеим сборным шинам распределена равномерно, то для второй системы сборных шин также принимаем ТН НКФ-110-83У1.В РУ 35, с учетом нагрузки на ТН, выбираем ЗОМ-1/35-72У1.Для соединения ТН с приборами принимаем контрольный кабель АКВВГ с сечением жил 2,5 мм2 по условию механической прочности.Выбор электрических аппаратов, токоведущих частей и измерительных трансформаторов для остальных цепейВыбор выключателей и разъединителейОсновные данные выключателей и разъединителей, выбранных для установки в РУ 10 кВ, представлены в таблице 14.Таблица . Выключатели и разъединители.Тип*Uном, кВIном, АIотк.ном, кАβн, %tс.о., сto, сВыключателиВМПЭ-11-1250-31,5Т3Q1-Q1011125031,5––0.095МГУ-20-90/6300У3Q11-Q14, 2063009020–0,2МГУ-20-90/9500У3QB2095009020–0,2РазъединителиРВР-III-10/2000У3102000РВРЗ-1-20/8000У3208000Примечание: * – обозначение выключателя на принципиальной схеме; Uном – номинальное напряжение; Iном – номинальный ток; Iотк.ном – номинальный ток отключения; βн – содержание апериодической составляющей; tс.о. – собственное время отключения; to, – полное время отключения.Для проверки выключателей и разъединителей составим таблицы:Таблица . Проверка выключателей и разъединителей РУ 10 кВ.Условия проверкиРасчётные данныеДанные каталогаВМПЭ-11РВР-III-10Напряжение установки10 кВ10 кВ10 кВДлительный ток1219 А1250 А2000 А1219 А1250 А2000 АСимметричный ток отключения27,13 кА31,5 кА–Ток отключения апериодической составляющей11,5 кА13,36 кА–Включающая способность27,13 кА31,5 кА–64,08 кА80 кА–Электродинамическая стойкость27,13 кА31,5 кА–64,08 кА80 кА85 кАТермическая стойкость2,998∙109 А2∙с3,97∙109 А2∙с3,97∙109 А2∙сПродолжение таблицыУсловия проверкиРасчётные данныеДанные каталогаМГУ-20РВРЗ-1-20Напряжение установки10 кВ10 кВ20 кВДлительный ток4266 А6300 А8000 А6400 А6300 А8000 АСимметричный ток отключения66,71 кА90 кА–Ток отключения апериодической составляющей18,87 кА25,5 кА–Включающая способность66,71 кА105 кА–157,6 кА300 кА–Электродинамическая стойкость66,71 кА105 кА–157,6 кА300 кА320 кАТермическая стойкость18,13∙109 А2∙с32,4∙109 А2∙с62,5∙109 А2∙сПродолжение таблицыУсловия проверкиРасчётные данныеДанные каталогаМГУ-20РВРЗ-1-20Напряжение установки10 кВ10 кВ20 кВДлительный ток426695008000 А640095008000 АСимметричный ток отключения66,71 кА90 кА–Ток отключения апериодической составляющей18,87 кА25,5 кА–Включающая способность66,71 кА105 кА–157,6 кА300 кА–Электродинамическая стойкость66,71 кА105 кА–157,6 кА300 кА320 кАТермическая стойкость18,13∙109 А2∙с32,4∙109 А2∙с62,5∙109 А2∙сКак видно из таблиц, все выбранные выключатели и разъединители проходят по условиям проверки.Выбор токоведущих частейВ ЗРУ 10 кВ сборные и соединительные шины выполняются жесткими алюминиевыми или медными шинами прямоугольного или коробчатого сечения. В ОРУ 35 кВ, а также ОРУ 110 кВ применяются гибкие шины, выполненные проводами АС.Выбор жесткий шинПо максимальному току ремонтного режима выбираем алюминиевые шины коробчатого сечения с размерами и сечением одной шины . Допустимый ток на две шины .Для отходящих линий при токе принимаем алюминиевые шины прямоугольного сечения размером мм, в две полосы на допустимый ток . Сечение одной полосы .Проверка шин по термической стойкости – определение минимального сечения шиныДля системы сборных шин:, .где – для алюминиевых шин.Для отводов на реакторы, к потребителям, .Проверка шин по механической прочности – по напряжению в материале шин, возникающему при воздействии токов КЗДля сборных шин коробчатого сечения, расположенных по вершинам прямоугольного треугольника, при условии, что швеллеры шин соединены жестко по всех длине сварным швом:,где – расчетный ударный ток КЗ в точке К3; – расстояние между изоляторами в фазе; – расстояние между фазами; –момент сопротивления при принятых размерах и расположении шин друг относительно друга. Расчетное напряжение не должно превышать для шин из алюминиевого сплава.Шины обладают достаточной механической прочностью.Ошиновка от сборных шин на реакторы (швеллеры шин соединены жестко только в местах крепления на изоляторах),где , – ударный ток точки КЗ К4, ; , – минимальная высота опорного изолятора, – расстояние между изоляторами, для шины выбранного размера.Расчетное напряжение в материале не превышает допустимого (75 МПа).Выбор опорных изоляторовОпределим максимальную изгибающую силу,где – расстояние между изоляторами; – расстояние между фазами.Выпускаемые изоляторы рассчитаны на максимальную нагрузку 30 кН. При этом допустимая нагрузка на головку изолятора не должна превышать 0,6 от максимальной, т.е. . Из этого следует, что необходимо уменьшить расстояние между изоляторами для снижения изгибающей силы: примем расстояние между изоляторами , тогда изгибающая силы уменьшится в 4 раза: .Выбираем опорный изолятор И16-80 УХЛ3, , , высота изолятора.Поправка на высоту шин коробчатого сечения,Результирующая сила, действующая на головку изолятора.При допустимом усилии . Таким образом, изолятор подходит по условиям механической прочности.Выбор измерительных трансформаторовКак было указано выше, состав приборов РУ 10 кВ аналогичен составу приборов РУ 35 кВ. Поэтому, используя предыдущие данные расчета, принимаем для установки трансформаторы тока ТШ20 У3:, , , ; и трансформаторы напряжения ЗНОЛ,09-10Т2.Для соединения ТТ с приборами выбираем контрольный кабель с алюминиевой жилой сечением 4 мм2, а для ТН – контрольный кабель АКВВГ с сечением жил 2,5 мм2.Выбор типа и конструкции распределительного устройстваВопрос устройства РУ различных напряжений подстанции рассматривался в той или иной мере в каждом разделе работы. Основная информация:РУ 110 и 35 кВ выполняются по типу открытых распределительных устройств (ОРУ), РУ 10 кВ – закрытого типа. Все электрооборудование ОРУ располагается на железобетонных основаниях, расстояния между токоведущими частями – в соответствии с ПУЭ. Сами токоведущие части крепятся на подвесных изоляторах.Территория ОРУ огорожена, а электроприёмники на ней располагаются таким образом, чтобы обеспечивать возможность проезда спецтехники. В ЗРУ все ячейки КРУ располагаются так, чтобы к ним обеспечивался свободный доступ. Токоведущие шины крепятся на опорных изоляторах, а силовые кабели прокладываются в специальных лотках на полу.Список литературыСозыкина, И.А. Электрическая часть подстанции [текст]: Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине: «Электрооборудование электрических станций, сетей и систем» / И.А. Созыкина, Н.Н. Епанешникова.– Екатеринбург: Екатеринбургский энергетический техникум, 2005.– 64 с.Рожкова, Л.Д., Козулин, В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов.– 3-е изд., перераб. и доп.– М.: Энергоатомиздат, 1987.– 648 с.: ил.Неклепаев, Б.Н., Крючков, И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов.– 4-е изд., перераб. и доп.– М.: Энергоатомиздат, 1989.– 608 с.: ил.Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред. проф. образования / Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова.– М.: Издательский центр «Академия», 2004.– 448 с.Карнеева, Л.К. Электрооборудование электрических станций и подстанций. Примеры расчетов. Задачи. Справочные данные / Л.К. Карнеева, Л.Д. Рожкова.– Иваново: МЗЭТ ГОУ СПО ИЭК, 2006/– 224 c.Правила устройства электроустановок [текст] / 7-е издание.– Спб.: Издательство ДЕАН, 2008.– 704 с.– ISBN 978-5-93630-649-5.Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ.– М.: ВГПИ и НИИ «Энергосетьпроект», 1991.Епанешникова, Н.Н. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие / Н.Н. Епанешникова, И.А. Созыкина.– Екатеринбург: Екатеринбургский энергетический техникум, 2007.– 51с.Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика.– М.: «Энергоатомиздат», 1987.Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения. Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб пособие / Том. политехн. ун-т.– Томск, 2005.– 168 с.