Проектирование районной понизительной подстанции напряжения в 35/6 КВ разных мощностей

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 3
1. СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИИ 5
2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 12
3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ДЛЯ ВЫБОРА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 15
4. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ 17
5. ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 21
5.1 Выбор выключателей 21
5.2 Выбор разъединителей 21
5.3 Выбор трансформаторов тока 23
5.4 Выбор трансформаторов напряжения 24
6. Электроснабжение собственных нужд подстанции 26
7. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ 28
7.1. Объем релейной защиты на ГПП 29
7.2. Перечень средств автоматики ГПП 30
7.3. Телемеханика, телеуправление и телесигнализация 30
7.4 Виды повреждений силового трансформатора 31
8. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 37

Согласно ПЭУ[3] :
1. На всех ПС необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов собственных нужд. От сети собственных нужд ПС питание сторонних потребителей не допускается.
2. Схемы собственных нужд ПС должны предусматривать присоединение трансформаторов собственных нужд к разным источникам питания (вводам разных трансформаторов, различным секциям РУ и др.)
3. На стороне НН трансформаторы собственных нужд должны работать раздельно с АВР.
На двухтрансформаторных ПС 35-220 кВ в начальный период их работы с одним трансформатором с постоянным оперативным током при отсутствии на них СК, воздушных выключателей и принудительной системы охлаждения трансформаторов допускается устанавливать один трансформатор собственных нужд. В этом случае второй трансформатор собственных нужд должен быть смонтирован и включен в схему ПС.
4. На ПС с переменным и выпрямленным оперативным током трансформаторы собственных нужд должны присоединяться через предохранители на участке между вводами НН основного трансформатора и его выключателем.

7. РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ
Основные требования, предъявляемые к релейной защите:
селективность - селективностью называется способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его только ближайшими к нему выключателями;
быстродействие - это свойство релейной защиты отключать повреждение с минимально возможной выдержкой времени. Быстрое отключение поврежденного оборудования (участка электрической установки) предотвращает или уменьшает размеры повреждений, сохраняет нормальную работу потребителей неповрежденной части установки, предотвращает нарушение параллельной работы генераторов. Длительное протекание тока короткого замыкания может привести к повреждению неповрежденных участков оборудования, линий, трансформаторов по которым протекает ток короткого замыкания из-за термического перегрева оборудования. Допустимое время протекания тока через оборудование, не вызывающее его повреждения указываются в ГОСТах на оборудование;
чувствительность - это свойство защиты надежно срабатывать при КЗ в конце защищаемого участка в минимальном режиме работы системы;
надежность - это свойство защиты гарантированно выполнять свои функции на протяжении всего периода эксплуатации. Защита должна правильно и безотказно действовать на отключение выключателей оборудования при всех его повреждениях и нарушениях нормального режима работы и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима работы, при которых действие данной защиты не предусмотрено, и должна действовать другая защита;
резервирование - важное требование. Если защита по принципу своего действия не работает за пределами основной зоны, ставят специальную резервную защиту;
экономичность - соотношение затрат на установку, наладку, обслуживание, эксплуатацию защиты и стоимости защищаемых элементов и возможным ущербом в случае аварии на защищаемом участке.
7.1. Объем релейной защиты на ГПП
Необходимы объем средств защиты и автоматики выбираем в соответствии с разделами II-IV ПУЭ. Устройства РЗ силовых трансформаторов предусматриваем для следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:
1. Многофазные замыкания в обмотках и на выводах;
2. Однофазные замыкания на землю и на выводах;
3. Витковые замыкания в обмотках, обусловленных внешним КЗ и перегрузкой;
4. Повышения уровня масла;
5. Однофазные замыкания на землю и на выводах в сетях 6 кВ, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности (ток замыкания на землю превышает 30 А).
На трансформаторах ГПП объем РЗ в соответствии с ПУЭ принимаем следующим:
1. ПДЗ (от внутренних повреждений);
2. МТЗ (от сквозных токов КЗ);
3. Газовая защита (от внутренних повреждений и перегрузки);
4. МТЗ на отдельных обмотках 10 кВ;
5. Защита от перегрузки;
6. Защита от ОКЗ на стороне 35 кВ;
7. Термосигнализация при повышении температуры масла в верхних слоях.
Трансформаторы КТП отдельной защиты не имеют. Выполнена общая защита для трансформатора и КЛ, питающей трансформатор. Принимаем следующие виды защит:
1. Токовая отсечка;
2. МТЗ.
Для СД предусматривается устройства защиты, действующие при многофазных КЗ на выводах и в обмотках статора; перегрузках, вызванных технологическими причинами; исчезновении или длительном снижении напряжения; от ОКЗ на землю.
В соответствии с ПУЭ для защиты СД мощностью 3200 кВт применяем следующие виды защит:
1. ПДЗ;
2. МТЗ;
3. Защита от асинхронного хода;
4. Защита от ОКЗ;
5. Защита от минимального напряжения.
7.2. Перечень средств автоматики ГПП
РЗ, автоматику, сигнализацию ГПП следует выполнять на постоянном токе с использованием комплектных выпрямительных устройств УКПК.
На ГПП целесообразны следующие автоматические устройства[7]:
1. АВР секций;
2. Автоматическое управление устройством РПН на силовых трансформаторах;
3. Автоматическое управление обдувкой трансформаторов;
4. АЧР;
5. Автоматические осциллографы для записи аварийных отключений силовых трансформаторов.
7.3. Телемеханика, телеуправление и телесигнализация
Средства телемеханики должны применяться для диспетчерского управления территориально-рассредоточенными электроустановками, связанными общим режимом работы, и их контроля. Обязательным условием применения телемеханики является наличие технико-экономической целесообразности (повышения эффективности диспетчерского управления, экономичности и надежности управления, отказ от постоянного дежурного персонала).
ГПП проектируются без постоянного оперативного персонала. Выбор средств телемеханики производим в соответствии с ПУЭ (подраздел 3,п.3.3.88-3.3.103).
Телеизмерения на вводах (тока и напряжения) и на секциях ГПП.
Телеконтроль температуры масла трансформаторов ГПП.
7.4 Виды повреждений силового трансформатора
Для трансформаторов, устанавливаемых в сетях напряжением 35-110 кВ, должны предусматриваться устройства релейной защиты от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах, однофазных коротких замыканий в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью, витковых замыканий в обмотках, токов в обмотках при внешних КЗ и перегрузках, понижений уровня масла в маслонаполненных трансформаторах и в маслонаполненных вводах трансформаторов.
Cпоcобы зaщиты трaнcформaторов зависят от их мощноcти, cоcтояния нейтрaли, чиcлa обмоток и методов приcоединения трaнcформaторов к иcточникaм питaния.
Защиты c отключением трансформатора и c отделением его от вcех источников питaния должны действовать при многофaзных КЗ, витковых зaмыкaниях, зaмыкaниях одной фaзы нa землю при зaземленной нейтрaле и бурном выделении гaзов из мacлa. Зaщиты c дейcтвием нa cигнaл должны дейcтвовaть при перегрузке, небурном выделении гaзов и понижении уровня мacлa.
Трехобмоточные трансформаторы, кaк прaвило, изготaвливaют мощноcтью 6300 кВA и выше. Они должны быть cнaбжены cледующими зaщитaми:
• газовой – от внутренних повреждений;
• продольной дифференциaльной - от внутренних повреждений и повреждений нa выводaх и ошиновки трaнcформaторов;
• МТЗ – от внешних КЗ;
• зaщитой от перегрузок c дейcтвием нa cигнaл.
1) Защита от повреждений внутри кожуха и от понижений уровня масла. Тип защиты - газовая, реагирующая на образование газов, сопровождающих повреждение внутри кожуха трансформатора, в отсеке переключателя отпаек устройства регулирования коэффициента трансформации (в отсеке РПН), а также действующая при чрезмерном понижении уровня масла.
2) Защита от повреждений на выводах и от внутренних повреждений трансформатора. Продольная дифференциальная токовая защита, действующая без выдержки времени на отключение поврежденного трансформатора от неповрежденной части электрической системы и других электроустановок с помощью выключателей.
3) Защита от токов внешних многофазных КЗ.
Защита предназначена для отключения внешних многофазных КЗ при отказе защиты или выключателя смежного поврежденного элемента, а также для выполнения функций ближнего резервирования по отношению к основным защитам трансформатора (дифференциальной и газовой). В качестве защиты трансформатора от токов внешних КЗ используются:
а) токовые защиты шин секций РУ низшего и среднего напряжений, подключенных к соответствующим выводам трансформатора;
б) максимальная токовая защита с пуском напряжения, устанавливаемая на стороне высшего напряжения (ВН) защищаемого трансформатора.
4) Защита от токов внешних замыканий на землю на стороне высшего напряжения.
Защита предусматривается для трансформаторов с глухим заземлением нейтрали обмотки высшего напряжения при наличии присоединений синхронных электродвигателей в целях резервирования отключения однофазного КЗ в питающей линии выключателями низшего (или низшего и среднего) напряжения трансформатора. Реле максимального тока защиты подключается к трансформатору тока, встроенному в нулевой вывод обмотки ВН трансформатора.
5) Защита от токов перегрузки.
Продолжительность срабатывания защиты должна быть выбрана примерно на 30% больше продолжительности пуска или самозапуска электродвигателей, получающих питание от защищаемого трансформатора, если эти процессы приводят к перегрузке трансформатора.

8. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ
Заземляющие устройства выполняют для защиты людей от поражения электрическим током при повреждениях изоляции.
Для заземления электроустановок в первую очередь используют естественные заземлители. Если эти заземлители имеют сопротивление, удовлетворяющее требованиям, то установку искусственных заземлителей не выполняют. Искусственные заземлители сооружают только в случае, если естественные заземлители (железобетонные фундаменты зданий и сооружений и др.) не обеспечивают сопротивление заземляющего устройства.
Согласно ПУЭ заземляющие устройства электроустановок сети с эффективно заземлённой нейтралью 35-110 кВ выполняется с учётом сопротивления или допустимого напряжения прикосновения.
Расчёт по допустимому сопротивлению производит к неоправданному перерасходу проводникового материала и трудозатрат при сооружении заземляющих устройств. Опыт эксплуатации распреде-лительных устройств 35 кВ. и выше позволяет перейти к нормированию напряжения прикосновения, а не величены R3.
Рисунок 8.1 – Схема заземлителя.
Сложный заземлитель заменяется расчётной квадратной моделью при условии равенства их площадей S, общей длины горизонтальных проводников, глубины их заложения t, числа и длины вертикальных заземлителей и глубины их заложения.
В расчётах многослойный грунт представляется двухслойным: верхний толщиной h1 с удельным сопротивлением p1, нижний с удельным сопротивлением p2. Глубина заложения заземляющего устройства t=0,5-0,7м, длина вертикального заземлителя lв=3-5м, принимаем lв=5м: расстояние между горизонтальными заземлителями а=5м.
Защитное зануление
Зануление на подстанции применяется в электроустановках 220 и 380 В, работающих с глухозаземленной нейтралью. При коротком замыкании происходит отключение поврежденного оборудования автоматами и предохранителями. Схема зануления приведена на рисунке 8.2.
Рисунок 9.2 – Схема зануления
Заключение
В курсовом проекте рассмотрены вопросы проектирования понижающей подстанции 35/6 кВ. Рассмотрены принципы проектирования ПС, требования предъявляемые к ОРУ и ЗРУ, высоковольтному оборудованию а также средствам измерения.
В результате проделанной работы были приобретены навыки по курсовому проектированию электрической части подстанций.
Выбор современного оборудования позволяет повысить надёжность при проектировании понижающий подстанции.
В процессе работы было использовано множество источников научно-технической литературы.
Рассмотрены вопросы, относящиеся к обеспечению безопасности рабочих.
Список использованных источников
Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов/ Под ред. В.М. Блок. М.: Высшая школа, 1990. 388 с.
Куликов В.Д..Электрические станции и подстанции систем электроснабжения. Методические указания по курсовому проектированию.-Саратов:СГТУ,2011.-35с.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) -Спб.: Изд-во ДЕАН, 2012, -928 с.
Расчёт токов симметричных и несимметричных коротких замыканий.Методические указания к курсовой работе/Сост.Серебряков В.Н., Жучков Г.П.Саратов:СГТУ,1998.-27с.
Неклепаев Б.Н., Крючков И.П.. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб.пособие для вузов. -М.: Энергоатомиздат,1992. - 608 с.
Рожкова Л.Д., Козулин В.С.. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. -М.:Энергоатомиздат,1987. -648 с.
Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения.- М.: Высшая школа, 1991. - 495 с.
Электрооборудование станций и подстанций Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин 2-е издание – М.: Энергия,1980г.
Электрическая часть электростанций и подстанций Б.Н. Неклепаев 2-е издание – М.: Энергоатомиздат, 1986г.
Справочник по электроснабжению промышленных предприятий.. В 2-х кн. /Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. Кн.2. Технические сведения об оборудовании. М.: «Энергия», 1973. - 528 с. с ил.
Электрооборудование электрических станций и подстанций [Текст]: Учебник. / А.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова. – М.: Издательский центр « Академия», 2004. – 448 с.
1
20
21