Проектирование подстанции

Проектируемая подстанция по своему назначению является районной понизительной. Подстанция включена в рассечку линии напряжением 6 кВ. Такая подстанция считается проходной.
Типовое схемное решение для проходной подстанции на стороне высшего напряжения – мост с выключателями в цепях трансформаторов. Данная схема обеспечивает надежное электроснабжение потребителей подстанции, а также надежность перетоков мощности через рабочую перемычку. Схема учитывает перспективу развития электрических сетей и возможность расширения РУ-6 кВ, путем присоединения дополнительной линии к РУ-6 кВ. В этом заключается ее преимущество перед схемой мостика с отделителями и короткозамыкателями в цепях трансформаторов.
На подстанции предусмотрена установка двух двухобмоточноых силовых трансфотматора 6/0.4 кВ.
Выбор ...

Содержание

1. Задание на проектирование 3
2. Введение 4
3. Выбор главной схемы электрических соединений 5
4. Расчет токов короткого замыкания 6
5. Выбор аппаратов и токоведущих частей электроустановок 22
6 Выбор схемы питания СН, трансформаторов СН 31
Заключение 33
7. Литература 34

Энергоснабжающие организации постоянно проводят технические мероприятия по повышению надежности работы оборудования и уменьшению аварийности в направлениях: совершенствование схем электроснабжения, сокращение протяженности линий распределительных сетей 10 кВ и 6 кВ, строительство ВЛ для резервирования подстанций.
Трансформаторные подстанции (ТП) 6 кВ, применяемые для электроснабжения обычно, имеют один или два трансформатора напряжением 35/10 кВ, мощностью 630-6300 кВА; 110/10 кВ – 2500-10000 кВА; 110/35/10 кВ – 6300-80000 кВА. Место размещение подстанции выбирается вблизи центра электрических нагрузок, автомобильных дорог и железнодорожных станций.
Подстанция (ПС) должна располагаться, как правило, на непригодных для сельскохозяйственного использования земель; на незаселенной или заня той кустарниками территории; по возможности вне зон интенсивных природных и промышленных загрязнений. Важным требованием при размещении ПС является обеспечение удобных заходов ВЛ.
Рациональное проектирование сетевых ПС всех типов и категорий и, в частности, рациональное и экономичное построение главных электрических схем, выбор параметров оборудования и аппаратуры, а также оптимальная их расстановка представляет собой сложную и ответственную задачу.

0.04
25
1.25
1.08
К 13
0.0835
11.98
1.79
4.3
0.143
6.99
1.05
0.9
К 2
0.164
6.1
0.92
2.2
0.223
4.56
0.68
0.59
К 3
0.122
8.19
1.23
2.96
0.181
5.52
0.83
0.72
К 4
0.11
9.09
1.36
3.27
0.17
5.88
0.88
0.76
К 14
0.12
8.33
4.33
10.6
0.208
4.8
2.5
2.17
К 5
0.17
5.88
3.06
7.49
0.258
3.88
2.02
1.75
К 6
0.17
5.88
3.06
7.49
0.258
3.88
2.02
1.75
К 7
1.465
0.68
0.35
0.87
1.553
0.64
0.33
0.29
К 8
1.303
0.77
0.4
0.98
1.39
0.72
0.37
0.32
К 9
1.09
0.92
0.48
1.18
0.91
1.09
0.57
0.49
К 10
1.432
0.7
0.36
0.89
1.52
0.66
0.34
0.3
К 11
0.51
1.96
1.02
2.49
0.6
1.67
0.87
0.75
К 12
1.56
0.64
0.33
0.82
1.64
0.61
0.32
0.27
5. Выбор аппаратов и токоведущих частей электроустановок
Электрические аппараты, изоляторы и токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трех основных режимах: длительном, перегрузки (с повышенной нагрузкой, которая для некоторых аппаратов достигает значения до 1,4 номинальной) и короткого замыкания (КЗ).
В длительном режиме надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается правильным выбором их по номинальному напряжению и току.
В режиме перегрузки надежная работа аппаратов и других устройств электрических установок обеспечивается ограничением значения и длительности повышения напряжения или тока в таких пределах, при которых еще гарантируется нормальная работа электрических установок за счет запаса мощности.
В режиме КЗ надежная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств обеспечивается соответствием выбранных параметров устройств условиям термической и электродинамической стойкости. Для выключателей, предохранителей и выключателей нагрузки добавляется условие выбора их по отключающей способности.
Выключатели высокого напряжения, в соответствии с ГОСТ 687-78, должны выбираться по следующим параметрам [2]:
-по напряжению уставки:
Uуст  Uном ; (5.1)
-по длительному току:
Imax  Iном ; (5.2)
где Imax - максимально возможный длительный ток через выключатель, А.
-по отключающей способности, которая проверяется по следующим условиям:
1. Симметричный ток отключения :
In,  I откл.ном , (5.3)
где In,- действующее значение тока КЗ в момент времени  , кА;
I откл.ном – номинальный ток отключения выключателя, кА;
2. Возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:
, (5.4)
где iа, = - апериодическая составляющая тока КЗ, в момент расхождения контактов , кА;
iа,ном – номинальное допускаемое значение апериодической составляющей для времени , А;
н – нормативное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, % ;
Iпо – начальное значение периодической слагающей тока КЗ, кА;
 - начальное время то начала КЗ до момента расхождения контактов, с;
 = tз,min+tс.в. , (6.5)
где tз,min – минимальное время действия релейной защиты;
tс.в. – собственное время отключения выключателя, с;
Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с;

  н , (5.6)
где  - расчетное значение содержания апериодической составляющей в отключаемом токе, % ;
; (5.7)
-проверка по включающей способности по двум условиям:
iуд  iвкл; (5.8)
Iп.о. Iвкл , (5.9)
где iуд – ударный ток КЗ в цепи выключателя, кА;
iвкл – наибольший пик тока выключателя, кА;
Iвкл – номинальный ток выключателя [9], кА.
-на электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам КЗ:
Iп.о Iдин ; (5.10)
iуд  iдин, (5.11)
где Iдин – действительное значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ, кА;
iдин – наибольший пик (по справочнику для данного выключателя) [9], кА.
На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока короткого замыкания:
Вк  I2тер  tтер ; (5.12)
где Вк – тепловой импульс тока КЗ по расчету, кА2с;
Iтер – среднеквадратичное значение тока КЗ за время его протекания, кА;
tтер – длительность протекания тока термической стойкости, с.
Расчет теплового импульса тока короткого замыкания для реальных энергосистем проводиться по формуле [10]:
Вк = I2по (tотк+Та), (5.13)
где tотк – время действия тока КЗ, с;
tотк = tр.з. + tотк.в , (5.14)
где tр.з. – время действия основной релейной защиты, с;
tотк.в – полное время отключения выключателя,с.
Для примера проведем проверку выбранного выключателя 6 кВ, согласно условий (5.1-5.14):
,
где Рмах,нагр – нагрузка подстанции в режиме максимума;

по напряжению уставки:
6кВ = 6кВ ;
по длительному току:
987 А 1000 А;

In,  I откл.ном ;: 1.56 кА  20 кА;

=t з.мин + tс.в ; =0.01+0.05=0.06 [с];
; [А];
;
  н ; 4.9 %  36 %;
iуд  iвкл ; 3.55 кА  52 кА;
Iп.о. Iвкл ; 1.56 кА 20 кА;
Iп.о. Iдин ; 1.56 кА 20 кА;
Вк = I2по (tотк+Та); Вк = 1.562  (1.08 + 0.02) = 2.68 [кА2с];
tотк.=1+0.08 = 1.08 [с];
[кА2с];
2.68 кА2с  1200 кА2с.
В проекте предусмотрена установка на стороне 6 кВ вакуумных выключателей Siemens 3AF 01, в качестве вводных и линейных. Вакуумный выключатель Siemens 3AF 01 является трехполюсным открытым силовым выключателем для номинального напряжения до 36 кВ. Выключатель состоит из стальной конструкции приводной коробки с пружинным приводом и управляющими элементами, и базовой рамы с тремя полюсами, снабженными установленными на фарфоровых изоляторах вакуумными ламповыми переключателями , а также шальтштангами. Внешний вид выключателя представлен на рис 5.1.
Рисунок 5.1 - Внешний вид выключателя Siemens 3AF 01
В эксплуатации выключатели чрезвычайно надежны, мало нуждаются в техническом обслуживании, имеют малые габариты и вес (840 кг.), не подвержены воздействию температурных колебаний и не представляют угрозы возгорания. Расчетный механический срок службы силовых выключателей при нормальных условиях эксплуатации составляет 10.000 циклов.
Выключатели вакуумные серии BB/TEL предназначены для коммутации электрических цепей с изолированной нейтралью при нормальных и аварийных режимах работы в сетях переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением U=6-10 кВ.
Вакуумный выключатель(ВВ)-это коммутационный аппарат нового поколения, в основе принципа действия которых лежит гашение возникающей при размыкании контактов электрической дуги в глубоком вакууме, а фиксация контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК) в замкнутом положении осуществляется за счет остаточной индукции приводных электромагнитов(“магнитная защелка“).
Оригинальность конструкции ВВ/TEL позволила достичь следующих преимуществ по сравнению с другими коммутационными аппаратами:
высокий механический и коммутационный ресурс;
малые габариты и вес;
небольшое потребление энергии по цепям управления;
возможность управления по цепям постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока;
простота встраивания в различные типы КРУ и КСО и удобство организации необходимых блокировок;
отсутствие необходимости ремонта в течении всего срока службы;
Проверочный расчет выбора представлен в табл. 6.2
Таблица 5.2 Выбор аппаратуры на стороне 6кВ
Условия
выбора