Проектирование понижающей трансформаторной подстанции

Содержание
Введение 4
1. Расчет нагрузки со стороны каждого напряжения с учётом суточного графика нагрузки потребителей 5
2. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов 6
3. Проверка на систематические перегрузки 8
4. Выбор Главной схемы электрических соединений 9
5. Расчет токов короткого замыкания 11
6. Собственные нужды подстанции 15
7. Выбор основного электрооборудования и токоведущих частей 16
7.1 Выбор шин 17
7.2 Выбор отходящих линий 18
7.3 Выбор высоковольтных выключателей 20
7.4 Выбор разъединителей на напряжение 24
7.5 Выбор трансформаторов тока 26
7.6 Выбор трансформаторов напряжения 35
7.7 Выбор ограничителей перенапряжения 38
7.9 Выбор комплектных распределительных устройств КРУН 40
8 Выбор контрольно-измерительных приборов 42
9. Выбор конструкции распределительных устройств 44
Заключение 46
Список использованных источников 47

Найдем сечение во вторичной цепи:

Выбираем сечение алюминиевых жил контрольного кабеля 4 .
Электродинамическая стойкость проверяется по условию:
, кА; (7-15)
где - кратность электродинамической стойкости, для ТПОЛ-10 ;
А;
Проверим на термическую стойкость:
;
Результаты расчётов сведены в таблицу 7.23.
Таблица 7.23 Проверка ТПОЛ-10
Расчётные данные Каталожные данные Условия выбора Uном,РУНН=10 кВ Uном,ТТ=10 кВ Uном,РУНН = Uном,ТТ А А А А
Выбор трансформаторов тока нулевой последовательности
Трансформаторы тока нулевой последовательности устанавливаются на отходящие кабельные линии с целью сигнализации короткого замыкания «на землю» в сетях с изолированной нейтралью. Выбор соответствующего трансформатора тока нулевой последовательности, устанавливаемого в ячейку КРУН, производится по диаметру отходящего кабеля.
7.6 Выбор трансформаторов напряжения
Выбор трансформаторов напряжения, присоединенных к шинам КРУН 10 кВ
Перечень необходимых измерительных приборов принимаем по [7, табл. 4.11]. Предполагая, что на стороне 10 кВ применено комплектное КРУ внутренней установки, выбираем трехфазные НАМИ-10-95 УХЛ1, Uном =10 кВ, S2,ном =200 ВА; В; в классе точности 0,5. Подсчёт вторичной нагрузки приведён в таблице 7.24.
Таблица 7.24 Вторичная нагрузка трансформатора напряжения
Прибор Тип Мощность одной обмотки Число обмоток cos φ Число приборов Sобщая, ВА Вольтметр Э335 2 Вт 1 1 1 2 Ввод 10 кВ от силового трансформатора Ваттметр Д-335 1,5 ВА 2 3 Варметр Д-335 1,5 ВА 2 3 Счётчик активный СА3-И681 3 Вт 2 0,38 1 15,79 Счётчик реактивный СР4-И689 3 Вт 2 0,38 1 15,79 Линии 10 кВ Счётчик активный СА3-И681 3 Вт 2 0,38 8 127,12 Счётчик реактивный СР4-И689 3 Вт 2 0,38 8 127,12 Итого 290,22
Общая мощность приборов подключенных к вторичной обмотке ВА.
Один трехфазный трансформатор напряжения имеет мощность ВА, что меньше . Поэтому предусматриваем дополнительно установку одного трансформаторов НАМИ-10-95 УХЛ1, мощностью ВА. Полная мощность всех установленных на секции трансформаторов напряжения ВА, что больше ВА. Таким образом выбранные трансформаторы напряжения будут работать в выбранном классе точности 0,5.
Принимаем сечение проводов 4,0 по условию механической прочности для алюминиевых жил поэтому для соединения трансформаторов напряжения с приборами принимаем контрольный кабель АКРВГ
Для защиты трансформаторов напряжения выберем предохранители, расположенные между сборными шинами низшего напряжения и трансформатором напряжения типа ПКН001-10У3.
Выбор трансформаторов напряжения, присоединенных к шинам 35 кВ
Перечень необходимых измерительных приборов принимаем по [7, табл. 4.11]. Предполагая, что на стороне 35 кВ применено комплектное КРУ внутренней установки, выбираем трехфазный НАМИ-35-УХЛ1, Uном =35 кВ, S2,ном =360 ВА; В; в классе точности 0,5. Подсчёт вторичной нагрузки приведён в таблице 7.25.
Таблица 7.25 Вторичная нагрузка трансформатора напряжения
Прибор Тип Мощность одной обмотки Число обмоток cos φ Число приборов Sобщая, ВА Вольтметр Э335 2 Вт 1 1 1 2 Ввод 35 кВ от силового трансформатора Ваттметр Д-335 1,5 ВА 2 3 Варметр Д-335 1,5 ВА 2 3 Счётчик активный СА3-И681 3 Вт 2 0,38 1 15,79 Счётчик реактивный СР4-И689 3 Вт 2 0,38 1 15,79 Линии 35 кВ Счётчик активный СА3-И681 3 Вт 2 0,38 5 78,95 Счётчик реактивный СР4-И689 3 Вт 2 0,38 5 78,95 Итого 195,38
Общая мощность приборов подключенных к вторичной обмотке ВА.
Один трехфазный трансформатор напряжения, имеет мощность ВА, что больше . Поэтому не предусматриваем дополнительно установку однофазных трансформаторов напряжения. Принимаем сечение проводов 4,0 по условию механической прочности для алюминиевых жил поэтому для соединения трансформаторов напряжения с приборами принимаем контрольный кабель АКРВГ
Для защиты трансформаторов напряжения выберем предохранители, расположенные между сборными шинами низшего напряжения и трансформатором напряжения типа ПКН101-35-2-8У3.
7.7 Выбор ограничителей перенапряжения
Выбор ограничителей перенапряжения в РУ СН
Выбираем ОПН/TEL 35/40,5. Характеристика выбранного ОПН приведена в таблице 7.26
Выбор ограничителей перенапряжения в РУ НН
Выбираем ОПН-РС 10/12,7. Характеристика выбранного ОПН приведена в таблице 7.26
Выбор ограничителей перенапряжения в РУ ВН
Выбираем ОПН-У 110/102. Характеристика выбранного ОПН приведена в таблице 7.26
Таблица 7.28 Характеристики выбранных ОПН
Наименование параметра ОПН/TEL 35/40,5 ОПН-РС 10/12,7 ОПН-У 110/102 Класс напряжения сети, кВ 35 10 110 Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, кВ 40,5 12,7 102 Номинальный разрядный ток, кА 10 5 10 Остающееся напряжение на ОПН, не более, кВ, при импульсе тока: 125 А 30/60 мкс 93 - - 250 А 30/60 мкс 98 31,5 - 500 А 30/60 мкс 101 - 259 1000 А 8/20 мкс - - - 5000 А 8/20 мкс 119 40 306 10000 А 8/20 мкс 130 42,8 326 20000 А 8/20 мкс 146 - 350 Максимальная амплитуда импульса тока 4/10 мкс, кА 100 65 100 Пропускная способность, не менее, А 500 200 500 Классификационное напряжение ОПН, Uкл, не менее При амплитуде тока 2,2 мА – 48 При амплитуде тока 1,5 мА – 23,1 При амплитуде тока 3 мА – 183 Удельная энергия, кДж/кВ 5,5 3 4,5 Длина пути утечки, мм - 420 - Масса, не более, кг 10 2,5 35 Высота Н, мм 540 190 1190
7.9 Выбор комплектных распределительных устройств КРУН
Распределительное устройство 10 кВ выполняются из комплектных шкафов КРУН наружной установки заводского изготовления с ячейками типа КР10-Д10.
Конструктивно КРУ представляют собой металлические выкатные шкафы(ячейки), в которых установлены высоковольтные аппараты, различные приборы и вспомогательные устройства. Ячейку выполняют из стали, что обеспечивает необходимую прочность и ограничивает разрушения при возникновении КЗ, вентиляцию и выброс газов. Все шкафы одной серии выпускаются одних и тех же габаритов. В шкафах КРУ наружного исполнения предусматривается местный подогрев.
Шины 10 кВ – жёсткие алюминиевые прямоугольного сечения, однополосные. Вводы гибкие.
Параметры ячеек приведены в таблице 7.29 и таблице 7.30
Таблица 7.29 Параметры ячеек КРУ
Наименование параметра Значение параметра Номинальное напряжение (линейное), кВ 10 Наибольшее рабочее напряжение (линейное), кВ 12,7 Номинальный ток главных цепей шкафов КРУ, А 2000 Номинальный ток сборных шин и токопроводов 2000 Номинальный ток отключения выключателя, встроенного в КРУ, кА 31,5 Стойкость к токам короткого замыкания главных цепей - электродинамическая, кА 52 - термическая в течение 3 с, кА 52 - эффективное значение периодической составляющей, кА 20 Габаритные размеры шкафов (ширина, глубина, высота), мм 1500x2600x4100 Масса шкафов, кг 6200
Таблица 7.30 Оборудование установленное в КРУ
Наименование оборудования Марка оборудования Вводной выключатель ВБЭ-10-31,5/2000 Выключатель отходящих линий ВБЭ-10-20/630 Трансформатор тока вводного выключателя ТПШЛ 10-5000 Трансформатор тока на отходящей линии ТПОЛ 10-600 Трансформатор напряжения НОМ-10-66 Ограничитель перенапряжения ОПН РС 10/12,7
Уровень изоляции – нормальный. Степень защиты IP20.
8 Выбор контрольно-измерительных приборов
Контроль за соблюдением установленного режима работы подстанции, качества получаемой и отпускаемой электроэнергии и состояния изоляции осуществляется с помощью показывающих и регистрирующих измерительных приборов и счётчиков.
КИП были выбраны в п.7.6, 7.7.
Выбранные КИП приведены в таблице 8.1.
Таблица 8.1 – Выбранные контрольно-измерительные приборы
Приборы Тип Число приборов Ввод от трансформаторов к сборным шинам 35 кВ Амперметр Э 335 2 Ваттметр Д-335 2 Счётчик ватт-часов СА3-И681 2 Счётчик вольт-ампер- часов реактивный СР4-И689 2 На отходящих линиях 35 кВ Амперметр Э 335 5 Счётчик ватт-часов СА3-681 5 Счётчик вольт-ампер- часов реактивный СР4-И689 5 Подключено секционному ТТ (35 кВ) Амперметр Э 335 1 Ввод от трансформаторов к сборным шинам 10 кВ Амперметр Э 335 2 Частотомер Э362 2 Счётчик ватт-часов СА3-И681 2 Счётчик вольт-ампер- часов реактивный СР4-И689 2 Подключено секционному ТТ (10 кВ) Амперметр Э 335 1 На отходящих линиях 10 кВ Амперметр Э 335 8 Счётчик ватт-часов СА3-681 8 Счётчик вольт-ампер- часов реактивный СР4-И689 8 Подключено к ТН сборных шин 10 кВ Вольтметр Э335 2 Подключено к ТН сборных шин 35 кВ Вольтметр Э335 2 РУ 110 кВ Амперметр Э 335 2
9. Выбор конструкции распределительных устройств
К РУ предъявляют те же основные требования, что и к другим элементам электрической системы, а именно: надежность работы, удобство и безопасность обслуживания, экономичность и пожаробезопасность.
Надежность РУ в значительной степени определяется схемой электрических соединений РУ: высоким качеством и правильностью выборов аппаратов. Быстродействием релейной защиты и других автоматических устройств, правильной эксплуатацией.
Удобство и безопасность обслуживания обеспечивается соответствующим размещением электрических аппаратов, разделением элементов оборудования стенами и перекрытиями, созданием условий для визуального отключения разъединителей, блокировкой неправильных действий с разъединителями, применением защитных заземлений и т.д.
Требование экономичности – стремление к минимальным затратам на сооружение и минимальным издержками на его эксплуатацию при обеспечении необходимой надежности и безопасности обслуживания.
РУ 110, 35 кВ подстанции выполняется открытого типа.
Порталы для ошиновки принимаются со стойками из железобетонных труб.
Шины - трубчатые алюминиевые трубы, вводы гибкие.
Шины 10 кВ – жёсткие алюминиевые прямоугольного сечения, однополосные. Вводы гибкие.
Все аппараты на стороне 110 кВ располагаются на низких основаниях в горизонтальной плоскости. Разъединители монтируются на специальных опорных конструкциях (стульях).
Фундаменты под силовые трансформаторы, несущие конструкции выполняются на отметках 250 мм выше уровня планировки в виде железобетонных свай.
РУ 10 кВ выполняются из комплектных шкафов наружной установки (КРУН) заводского изготовления с ячейками типа КР10-Д10 параметры которых приведены в таблице 7.29 настоящей записки.
Заключение
В результате проделанной работы были приобретены навыки по курсовому проектированию электрической части подстанций.
Выбор современного оборудования позволил повысить надёжность и актуальность объекта проектирования.
В процессе работы было использовано множество источников научно-технической литературы.
Таким образом был осуществлён проект районной понизительной подстанции, удовлетворяющий нормам современного проектирования.
Список использованных источников
Производство электроэнергии, методические указания по курсовому проектированию. Сарапулов Г.А. НГТУ. - 2005
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,2004.-35с.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ) -Спб.: Изд-во ДЕАН, 2002, -928 с.
Оценка эффективности инвестиций в энергетике// Методические указания по курсовому и дипломному проектирования для студентов специальности 100400/ Н.В. Гусева, В.Д. Куликов – Саратов, изд-во СГТУ, 2003.
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,1989. - 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.
2
Uc1
Uc2
xc1
xc2
Rл1
Rл1
Rл2
Rл2
xл1
xл1
xл2
xл2
К-1
К-2
К-3
RТВ
RТВ
xТВ
xТВ
RТС
RТС
RТН
RТН
xТС
xТС
xТН
xТН
Uc1
Uc2
xc1
xc2
Rл1∑
Rл2∑
xл1∑
xл2∑
К-1
К-2
К-3
RТВ
RТВ
xТВ
xТВ
RТС
RТН
xТН
RТС
RТН
xТН
Uc
Z∑
К-1
Uc
x∑
R∑
К-1
Uc1
Uc2
x1
x2
Rл1∑
Rл2∑
К-1
Uc1
Uc2
xc1
xc2
Rл1∑
Rл2∑
xл1∑
xл2∑
К-1