Проектирование понижающей подстанции

разрез ячейки.dwg

Электрическая схема подстанции.dwg

АТДЦТН-125000220110У1
Секционный выключатель
Трансформатор напряжения

Курсовой проект.docx

Электроэнергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Стабильное развитие любой отрасли промышленности невозможно без постоянно развивающейся энергетики.
Текущей задачей энергетики является не только строительство новых предприятий по производству электроэнергии но и правильное и целесообразное использование ресурсов уже имеющихся предприятий этой отрасли.
Развитие электроэнергетики в XX веке характеризовалось высокими темпами строительства электростанций и расширением электрических сетей созданием энергосистем энергообъединений и в конечном итоге Единой энергетической системы (ЕЭС) страны.
Приоритетами Энергетической стратегии являются:
- полное и надежное обеспечение населения и экономики страны энергоресурсами по доступным и вместе с тем стимулирующим энергосбережение ценам снижение рисков и недопущение развития кризисных ситуаций в энергообеспечении страны;
- снижение удельных затрат на производство и использование энергоресурсов за счет рационализации их потребления применения энергосберегающих технологий и оборудования сокращения потерь при добыче переработке транспортировке и реализации продукции;
- повышение финансовой устойчивости и эффективности использования потенциала энергетического сектора для обеспечения социально-экономического развития страны;
- минимизация техногенного воздействия энергетики на окружающую среду на основе применения экономических стимулов совершенствования структуры производства внедрения новых технологий добычи переработки транспортировки реализации и потребления продукции.
Стратегическими целями развития электроэнергетики в рассматриваемой перспективе являются:
- надежное энергоснабжение экономики и населения страны электроэнергией;
- повышение эффективности функционирования и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий;
- снижение вредного воздействия на окружающую среду.
Проектируемая подстанция – тупиковая предназначенная для эффективного электроснабжения всех потребителей. В данном курсовом проекте будут выбраны силовые трансформаторы электрическая аппаратура (выключатели разъединители измерительные трансформаторы тока и напряжения) и токоведущие части трансформаторы собственных нужд.
Нормативные требования при проектировании подстанции 22011010 кВ
По нормативным требованиям «Нормы технологического проектирования подстанций с высшим напряжением 35-750 кВ.» [2] при проектировании подстанций выделяется ряд условий.
При проектировании подстанций должно быть обеспечено:
Надежное и качественное электроснабжение потребителей.
Внедрение передовых проектных решений обеспечивающих соответствие всего комплекса показателей подстанций современному мировому техническому уровню.
Высокий уровень технологических процессов и качества строительных и монтажных работ.
Экономическая эффективность обусловленная оптимальным объемом привлекаемых инвестиций и ресурсов используемой земли и снижением эксплуатационных затрат.
Соблюдение требований экологической безопасности и охраны окружающей среды.
Ремонтопригодность применяемого оборудования и конструкций.
Передовые методы эксплуатации безопасные и удобные условия труда эксплуатационного персонала.
Проектная документация на новое строительство техническое перевооружение и реконструкцию подстанций разрабатывается с учетом утвержденных обоснований инвестиций на основании утвержденного в установленном порядке задания на проектирование. В случае когда в качестве альтернативы техперевооружению действующей подстанции имеется вариант новой подстанции разработке проектной документации должно предшествовать выполнение технико-экономического обоснования (ТЭО).
Проектирование ПС должно выполнятся на основании утвержденных схем:
- развития энергосистемы;
- развития электрических сетей района города;
- внешнего электроснабжения объекта;
- ремонта технического и оперативного обслуживания энергосистемы;
развития средств управления общесистемного назначения включающие релейную защиту и автоматику (РЗА) противоаварийную автоматику а также схемы развития АСДУ ОЭС АИИС КУЭ;
- организации плавки гололеда на ВЛ в прилегающем к ПС районе.
При разработке вопросов организации ремонта технического и оперативного обслуживания электросетевых компаний учитываются следующие исходные данные:
- форма и структура ремонтно-эксплуатационного обслуживания и оперативно-диспетчерского управления ПС;
- технические средства для ремонтно-эксплуатационного обслуживания и оперативно-диспетчерского управления ПС.
Проект (рабочий проект) ПС должен выполнятся на расчетный период (5 лет после ввода в эксплуатацию) с учетом перспективы ее развития на последующие не менее 5 лет.
При проектировании новой (реконструируемой) ПС следует рассматривать вопросы схемы прилегающей электрической сети и ее отдельных элементов в соответствии с требованиями и рекомендациями «Правил устройства электроустановок» [1] а также других отраслевых норм и инструкций по вопросам развития электрических сетей и систем электроснабжения;
- выполненной и утвержденной схемой развития электрических сетей энергосистемы или ее отдельных элементов а также проектной документацией на строительство отдельных электросетевых объектов если их осуществление сохраняет свое значение и целесообразность в условиях изменений произошедших после утверждения схемы сети (проекта объекта) или ввода в работу первой очереди объекта;
- обеспечением законодательства в области охраны окружающей среды и сбережения энергоресурсов.
Выбор структурной 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.
Структурные схемы используются на первоначальном этапе проектирования. На этом этапе решаются наиболее общие стратегические вопросы проектирования. От правильности принимаемых решений зависит дальнейшее выполнение проекта.
При наличии нескольких вариантов схем удовлетворяющих требованиям надежности в том числе перечисленным выше предпочтение отдается:
- более простому и экономичному варианту как по конечной схеме так и по этапам ее развития;
- варианту по которому требуется наименьшее количество операций с выключателями и разъединителями РУ повышенного напряжения при оперативных переключениях.
Возможные структурные схемы для подстанции 3-х напряжений приведены рисуноке 2.1
Рис. 2.1 – Структурные схемы подстанций
а) с четырьмя двухобмоточными трансформаторами и общим РУ СН; б) с четырьмя двухобмоточными трансформаторами и общим РУ НН; в) с трехобмоточными трансформаторами
Структурная схема с четырьмя двухобмоточными трансформаторами и общим РУ СН (рис. 2.1 а) невыгодна из-за того что в ней усложняется конструкция РУ СН т.к. транзит мощности идет через него. Структурная схема с четырьмя двухобмоточными трансформаторами и общим РУ НН (рис. 2.1 б) еще более невыгоден из-за того что сначала идет понижение напряжения а затем его повышение и конструкция РУ НН также усложняется. Схема с трехобмоточными трансформаторами (рис. 2.1 в) выгоднее т.к. по капитальным затратам она будет стоить дешевле чем вышеперечисленные схемы. Поэтому принимаем для проектируемой подстанции структурную схему с трехобмоточными трансформаторами.
Построение графиков электрических нагрузок. Определение основных показателей и коэффициентов характеризующих графики нагрузок.
Задачей раздела является нахождение суточного графика нагрузки на высоком напряжении и годового графика нагрузка по продолжительности на высоком напряжении.
Суточный график нагрузки- это график показывающий распределение мощностей в течении суток.
В задании на проектирование нагрузки потребителей на среднем и низком напряжении подстанции заданы суточными (зимним и летним) графиками в относительных единицах максимальными значениями активной мощности и коэффициентами мощности.
Переведем графики нагрузок в относительных единицах в графики нагрузок в именованных единицах по формуле:
где – ордината соответствующей ступени графика;
– активная мощность соответствующей ступени графика МВт;
– активная максимальная мощность нагрузки МВт.
Нахождение полной и реактивной мощности исходя из графиков производится по формулам:
где P%-мощность на графике нагрузки в относительных единицах;
- коэффициент мощности по исходным данным равный 09.
Реактивная мощность
Результаты вычислений сведем в графический и табличный вид 3.1-3.6
Таб.3.1-Летние суточные нагрузки со стороны низкого напряжения
Таб.3.2-Зимние суточные нагрузки со стороны низкого напряжения
Таб.3.3-Летние суточные график нагрузки со стороны среднего напряжения
Таб.3.4-Зимние суточные нагрузки со стороны среднего напряжения
Далее необходимо посчитать S P Qдля стороны ВН( высокого напряжения) путем суммирования мощностей среднего СН и низкого НН напряжения.; . Тогда получаем –
Таб.3.5-Летние суточные нагрузки со стороны высокого напряжения
Таб.3.6-Зимние суточные нагрузки со стороны высокого напряжения
Определение характеристик графиков:
Средняя нагрузка за рассматриваемый период
Коэффициент заполнения графика
Продолжительность использования максимальной нагрузки
Коэффициент неравномерности графика
На основании летнего и зимнего суточных графиков активной нагрузки подстанции и заданного количества зимних и летних суток построим годовой график электрических нагрузок. Заданное количество зимних суток – 155 летних – 210. Продолжительность нагрузки T определяется путем умножения количества часов в течение которых длится заданная нагрузка P зимнеголетнего графика на количество зимнихлетних суток. Результаты сведем в таблицу 7.
Таб.3.7-Годовой график нагрузки со стороны высокого напряжения
Выбор силовых трансформаторов.
В соответствии с требованиями ПУЭ [1] выбор параметров трансформаторов производится в соответствии с режимами их работы. Для потребителей I и II категорий требуется устанавливать два трансформатора при этом при повреждении одного из них другой трансформатор должен без повреждений работать с перегрузкой в 14 раза в течение 6 часов в сутки 5 суток. Мощность трансформаторов на двухтрансформаторной подстанции выбирается по условию:
Где определяется максимальным значением мощности на графике нагрузок на высокой стороне.
Выбираем два автотрансформатора АТДЦТН-12500022011010
Так как мощность автотрансформатора в аварийном режиме превышает пиковую мощность на графике нагрузок высокого напряжения то расчет коэффициентов загрузки и перегрузки не производится.
1 Определение загрузки обмоток автотрансформаторов.
Автотрансформаторы работают в комбинированном режиме.
Автотрансформаторы АТДЦТН-125000220110-У1
Номинальная мощность .
Номинальная мощность обмотки НН .
Номинальные напряжения обмоток:
1.1 Определим токи в обмотках в комбинированном режиме при номинальных параметрах.
На обмотку НН будет передаваться мощность со стороны ВН равная следовательно на обмотку СН со стороны ВН будет передаваться мощность равная .
1.2 Определим токи в обмотках в комбинированном режиме при параллельной работе двух трансформаторов в зимний период. Где мощность обмоток будут определяться из пика мощности суточных графиков нагрузки.
Проверка загрузки обмотки НН.
где - максимальная мощность суточного графика нагрузок на стороне НН зимой
-загрузка обмотки в процентах.
Обмотка НН загружена на .
Проверка загрузки обмотки СН.
где - максимальная мощность суточного графика нагрузок на стороне СН зимой
Обмотка СН загружена на .
Проверка загрузки обмотки ВН.
где - максимальная мощность суточного графика нагрузок на стороне ВН зимой
Обмотка ВН загружена на .
Составление схемы электрических соединений подстанции
Главная схема электрических соединений электростанции (подстанции) — это совокупность основного электрооборудования (генераторы трансформаторы линии) сборных шин коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними в натуре соединениями.
Главная схема электрических соединений подстанции должна удовлетворять требованиям: надежности питания и транзита мощности простоты экономичности возможности восстановления питания в послеаварийной ситуации без вмешательства персонала и возможности дальнейшего расширения.
Главная схема электрических соединений подстанции выбирается с использованием типовых схем РУ 35-750 кВ нашедших широкое применение при проектировании [2].
Проектируемая подстанция – тупиковая. С учетом рекомендаций[3] выбираем следующие типовые схемы электрических соединений:
на стороне ВН – 220 кВ схема 4Н (два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии);
на стороне СН – 110 кВ схема 12 (одна рабочая секционированная и обходная система шин);
на стороне НН – 10 кВ схема 9 (одна секционированная система шин).
Схема электрических соединений приведена на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1 – Схема электрических соединений подстанции
Расчет токов коротких замыканий выполняется для проверки на термическую и электродинамическую стойкость электрооборудования аппаратов шин кабелей.
Под расчетной схемой электроустановки понимают упрощенную однолинейную схему установки с указанием всех элементов и их параметров которые влияют на ток КЗ и поэтому должны быть учтены при выполнении расчетов.
Расчетным видом КЗ является 3-х фазное симметричное замыкание[4].
Для уменьшения токов короткого замыкания на низком напряжении секционный выключатель выключен а на стороне среднего напряжения секционный выключатель включен с целью обеспечения параллельной работы автотрансформаторов.
Расчёт токов КЗ ведётся в относительных единицах.
Расчетная схема приведена на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1-Схема расчетная.
На основе расчетной схемы составим схему замещения рис.6.2. Расчет ведем в относительных единицах.
Схема замещения – это электрическая схема соответствующая по исходным данным расчетной схеме но в которой все магнитные связи заменены электрическими.
Рисунок 6.2-Схема замещения.
Принимаем за базисные величины:
Определим базисный ток для каждой ступени напряжения подстанции:
Расчет сопротивлений в схеме замещения в относительных единицах
Рассчитаем ток КЗ в точке К-1
Преобразуем схему замещения относительно К-1
Рисунок 6.3-Преобразование схемы для точки К-1
Преобразуем схему замещения относительно К-2
Рисунок 6.4-Преобразование схемы для точки К-2
Преобразуем схему замещения относительно К-3
Рисунок 6.5-Преобразование схемы для точки К-3
Определение токов короткого замыкания
Начальная периодическая составляющая тока КЗ
Где – э.д.с. источника в относительных единицах[5]
Мгновенное амплитудное значение ударного тока КЗ
Где -ударный коэффициент был взят из таблицы 3.6 [5]
Действующие значения ударного тока КЗ
Определим значения токов КЗ для любого момента времени переходного процесса КЗ
1с время срабатывания релейной защиты[7];
-собственное время срабатывания выключателя[12].
Полный импульс квадратичного тока КЗ
Найденные параметры приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1. Сводная таблица токов КЗ
Выбор электрических аппаратов
1 Выбор выключателей.
Выключатель является основным аппаратом в электрических установках он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка перегрузка короткое замыкание холостой ход. несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.
К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:
Надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);
Быстрота действия т.е. наименьшее время отключения:
Пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения:
Возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ п выше:
Легкость ревизии и осмотра контактов:
Взрыво- и пожаробезопасность:
Удобство транспортировки и эксплуатации.
Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток Iном и номинальное напряжение UНОМ.
По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей:масляные баковые маломасляные
воздушные элегазовые электромагнитные. вакуумные выключатели. Особая группа - выключатели нагрузки - рассчитаны на отключение токов нормального режима. Разъединители предназначены для отключения и включения обесточенных участков цепи находящихся под напряжением и создания видимой коммутации. Для проектируемой подстанции предполагается установка элегазовых выключателей на всех напряжениях. Причем предполагается установка выключателей на 10 кВ - КРУ на ОРУ 220кВ110 кВ - наружной установки.
Выбор выключателей для РУ ВН 220 кВ.
К установке на РУ 220 кВ примем выключатель ВЭБ-220[12].
Проверим выбранный выключатель по следующим условиям:
По номинальному напряжению
По номинальному току
где - ток утяжеленного режима.
По отключающей способности:
а) проверка на симметричный ток отключения:
б) проверка на возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:
где н% - нормативное содержание апериодической составляющей в полном токе короткого замыкания.
На электродинамическую составляющую стойкости к токам КЗ выключатель проверяют по сквозным токам КЗ:
где - номинальный сквозной ток КЗ начальное действующее значение и наибольший пик соответственно.
Проверка на термическую стойкость – по тепловому импульсу тока КЗ:
Таким образом выбранный выключатель отвечает всем предъявляемым требованиям. Принимаем выключатель ВЭБ-220.
Выбор выключателей для РУ СН 110 кВ.
К установке на РУ 110 кВ примем выключатель ВЭБ-110[11].
Таким образом выбранный выключатель отвечает всем предъявляемым требованиям. Принимаем выключатель ВЭБ-110.
Выбор выключателей для РУ НН 10 кВ на отходящих линиях.
К установке на РУ 10 кВ примем выключатель LF-1[16].
Выбранный выключатель LF1проходит по всем условиям выбора и проверки. Данный выключатель встраивается в ячейки КРУ-СЭЩ-59.
Выключатель типа LF1 удовлетворяет всем требованиям.
Таблица 7.1. Условия выбора расчетные каталожные данные выключателя 10 кВ
Выбор выключателей для РУ НН 10 кВ на вводе трансформатора.
Выбранный выключатель LF1 проходит по всем условиям выбора и проверки. Данный выключатель встраивается в ячейки КРУ-СЭЩ-59.
Таблица 7.2. Условия выбора расчетные каталожные данные выключателя 10 кВ
2 Выбор разъединителей
Разъединитель - это контактный коммутационный аппарат предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.
При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями оставшимися под напряжением и аппаратами выведенными в ремонт.
Помимо этого основного назначения разъединители используют также для других целей поскольку их конструкция это позволяет а именно:
) для отключения и включения ненагруженных силовых трансформаторов небольшой мощности и линии ограниченной длины при строго установленных условиях;
) для переключений присоединений РУ с одной системы сборных шин на другую без перерыва тока;
) для заземления отключенных и изолированных участков системы с помощью вспомогательных ножей предусматриваемых для этой цели.
Выбор разъединителя для РУ ВН 220 кВ
Предполагаем установить на ОРУ 220 кВ разъединители типа РГ –2201000 УХЛ 1 [14].
Выполним проверку данных разъединителя:
На электродинамическую стойкость:
где - Наибольший пик номинального кратковременного выдерживаемого тока (ток электродинамической стойкости).
На термическую устойчивость:
где Iтер – ток термической стойкости кА;
tтер – время протекания тока термической стойкости определяем из паспортных данных с.
Выбранный разъединитель типа РГ –2201000 УХЛ 1 удовлетворяет всем требованиям.
Расчетные значения токов каталожные данные выключателя и разъединителя приведены в таблице 7.3
Таблица 7.3. Условия выбора расчетные каталожные данные выключателя и разъединителя 220 кВ
Выбор разъединителя для РУ СН 110 кВ
Предполагаем установить на ОРУ 110 кВ разъединители типа
РГ –1101000 УХЛ 1[13].
Разъединители выбираем по следующим условиям:
Выбранный разъединитель проверяем по следующим условиям:
Проверка на электродинамическую стойкость:
Проверка на термическую устойчивость:
Выбранный разъединитель типа РГ –1101000 УХЛ 1 удовлетворяет всем требованиям.
Расчетные значения токов каталожные данные выключателя и разъединителя приведены в таблице 7.4
Таблица 7.4. Условия выбора расчетные каталожные данные выключателя и разъединителя 110 кВ
3 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения
Выбор ТР тока для ОРУ 220 кВ
Трансформаторы тока выбираем в тех же цепях что и выключатели. На ОРУ 220 кВ установлены выключатели ВЭБ-220 которые имеют встроенные трансформаторы тока поэтому выбираем трансформаторы тока типа ТВ – 220 – 10005[10].
Трансформаторы тока предназначенные для питания измерительных приборов выбираются:
По номинальному напряжению
По номинальному току
По конструктивному классу точности
По электродинамической стойкости
По термической стойкости
По вторичной нагрузке
Выбираем трансформатор тока:
Для уменьшения погрешностей первичный ток трансформатора должен быть как можно ближе к действительному току цепи.
Класс точности выбираем 05.
Выбранные трансформаторы тока проверяются по условиям:
- на электродинамическую устойчивость:
- на термическую устойчивость:
- на вторичную нагрузку:
Т. к. индуктивное сопротивление вторичной цепи трансформатора тока мало то принимаем:
Для определения rприб. составляется таблица с приборами подключаемыми к трансформатору тока [17](таблица 7.3.1):
Таблица 7.3.1 – Нагрузка трансформаторов тока 220 кВ
Наименование прибора
Потребляемая мощность ВА
Счетчик активной энергии
Определяем rприб. по формуле:
rконт. = 01 Ом при числе приборов более трех.
Определяем rпров. из формулы :
rпров. = z2ном – rприб.– rконт. =– 058 – 01 = 0.32 Ом
Зная rпров рассчитывается сечение провода по формуле:
где r – удельное сопротивление проводов (для меди r = 00175 Оммм2);
lрасч. – определяется по таблице[3]
Выбираем многожильный контрольный провод сечением 6 мм2 с полихлорвиниловой изоляцией с медными жилами.
Находим действительное сопротивление проводов:
Производим конечную проверку:
z2ном = 5 Ом > z2расч = rприб. + rпров. + rконт =058 + 029 + 01 = 097 Ом
Трансформатор тока ТВ – 220 –1–10005 проходит по всем условиям.
Выбор измерительных трансформаторов тока на РУНН- 10 кВ
.Выбор измерительных трансформаторов тока на напряжение 10 кВ.
К установке принимается ТТ ТОЛ-10[17].
Проверяется ТТ по параметрам:
где - номинальный сквозной ток КЗ наибольший пик.
По нагрузке вторичной обмотки:
- номинальное сопротивление вторичной обмотки ТТ.
Индуктивное сопротивление токовых цепей не велико поэтому
Вторичная нагрузка состоит из сопротивлений приборов соединительных проводов и переходного сопротивления контактов
Сопротивления приборов определяются по выражению:
где - номинальный ток вторичной цепи трансформатора тока - сумма мощностей приборов.
Приборы выбираем из каталога[17].
Табл.7.3.2 Нагрузка трансформаторов тока 10 кВ
Счетчик реактивной энергии
Т.к. число подсоединяемых приборов больше трех принимаем равным 01 Ом.
Определим сечение соединительных проводов:
где -расчетная длина соединительного провода - удельное сопротивление меди.
Выбираем провод сечением 4 мм2 с медными жилами.
Трансформатор тока ТОЛ-10 удовлетворяет всем требованиям.
Выбор измерительных трансформаторов тока на напряжение 10 кВ на отходящих линиях.
где - ток утяжеленного режима - число отходящих линий.
Класс точности выбираем 02.
Табл. 7.3.3. Нагрузка трансформаторов тока 10 кВ
Т.к. число подсоединяемых приборов не больше трех принимаем равным 005 Ом.
По условию прочности принимаем
Выбираем провод сечением 25 мм2 с медными жилами.
Трансформатор тока ТОЛ-10 удовлетворяет всем требованиям
Выбор измерительных трансформаторов тока на ОРУ 110 кВ
Трансформаторы тока выбираем в тех же цепях что и выключатели и по тем же условиям. На ОРУ 110 кВ установлены выключатели ВЭБ-110 которые имеют встроенные трансформаторы тока поэтому выбираем трансформаторы тока типа ТВ – 110 – 10005[10].
Трансформаторы тока:
Для определения rприб. составляется таблица с приборами[17] подключаемыми к трансформатору тока (таблица 7.3.4):
Таблица 7.3.4.– Нагрузка трансформаторов тока 110 кВ
rконт. = 01 Ом при числе приборов более трех включительно.
Определяем rпров. из формулы:
rпров. = z2ном – rприб.– rконт. = – 042 – 01 = 068 Ом
где r – удельное сопротивление проводов (для алюминия r = 00283 Оммм2);
Выбираем алюминиевый контрольный кабель сечением 4мм2 АКВВГ – 4
z2ном = 12 Ом > z2расч = rприб. + rпров. + rконт =042 + 052 + 01 = 104 Ом
Трансформатор тока ТВ – 110 –1–10005 проходит по всем условиям.
Выбор измерительных трансформаторов напряжения на ОРУ 220 кВ
Трансформаторы напряжения для питания электроизмерительных приборов выбираются:
По напряжению установки Uуст ≤ Uном
По конструкции и схеме соединения обмоток
По вторичной нагрузке S2 ≥ S2ном.
Предполагаем установить на ОРУ 220 кВ измерительный трансформатор напряжения типа НКФ-220-58[8]:
Для определения вторичной нагрузки составляем таблицуприборы выбираем из каталога[17] (таблица 7.3.5.):
Таблица 7.3.5.- Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения 220 кВ
Наименование приборов
Регистрирующий вольтметр
Намеченный ранее трансформатор напряжения проходит по вторичной нагрузке.
Выбор измерительных трансформаторов напряжения на РУ-10 кВ
Намечаем трансформатор напряжения ЗНОЛ-06-10[9].
Условия выбора трансформатора напряжения:
Для определения вторичной нагрузки составляем таблицу(Таблица 7.3.6). Приборы выбираем из каталога[17].
Таблица 7.3.6 – Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения 10 кВ
Вольтметр для измерения междуфазного напряжения
Вольтметр с переключением для измерения трех фазных напряжений
Намеченный ранее трансформатор напряжения ЗНОЛ-06-10 проходит по вторичной нагрузке.
Выбор измерительных трансформаторов напряжения на ОРУ 110 кВ
Предполагаем установить на ОРУ 110 кВ измерительный трансформатор напряжения типа НКФ-110-58[8]:
класс точности выбираем 0.5
Для определения вторичной нагрузки составляем таблицу (таблица 7.3.7). Приборы выбираем из каталога [17].
Таблица 7.3.7 - Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения 110 кВ
Намеченный ранее трансформатор напряжения проходит по вторичной нагрузке.
4 Выбор жестких шин.
На ОРУ 220 кВ и 110 кВ применятся комплектная жесткая ошиновка марки СЭЩ.
На РУ 10 кВ применяется КРУ-СЭЩ-59.
Жесткие шины выбираем по условиям:
По допустимому току из условия нагрева;
На термическую стойкость при коротком замыкании;
На динамическую стойкость при коротком замыкании.
Выбор комплектной жесткой ошиновки на напряжение 220 кВ.
К установке принимается комплектная жесткая ошиновка серии СЭЩ 220-1000.
Проверяется ОЖ по условиям:
ОЖ СЭЩ 220-1000 удовлетворяет всем требованиям.
Табл. 7.4.1. Каталожные данные ОЖ СЭЩ 220-1000
Наименование параметра
Номинальное напряжение кВ
Наибольшее рабочее напряжение кВ
Ток электродинамической стойкости кА
Ток термической стойкости в течении 3с кА
Выбор комплектной жесткой ошиновки на напряжение 110 кВ.
К установке принимается комплектная жесткая ошиновка серии СЭЩ 110-1000.
ОЖ СЭЩ 110 удовлетворяет всем требованиям.
Табл. 7.4.2 Каталожные данные ОЖ СЭЩ 110-1000
Проверка шин КРУ-СЭЩ-59.
КРУ-СЭЩ-59[15] удовлетворяет всем требованиям.
Табл. 7.4.3 Каталожные данные КРУ-СЭЩ-59
Номинальный ток сборных шин А
Выбор мощности и схемы питания трансформаторов собственных нужд
Мощность потребителей собственных нужд подстанции сравнительно не велика (напряжения 220380 В) питание эти потребители получают от понижающих трансформаторов.
Состав потребителей с.н. подстанций зависит от типа подстанции мощности трансформаторов наличия синхронных компенсаторов типа электрооборудования.
Выбор схемы питания собственных нужд зависит от принятого на ПС оперативного тока. Мощность трансформаторов собственных нужд выбирается по нагрузкам с.н. с учётом коэффициентов загрузки и одновремённости при этом отдельно учитываются летняя и зимние нагрузки а также нагрузка в период ремонтных работ. Каждый трансформатор выбирают по полной нагрузке с.н. т.к при повреждении одного из них (выводе в ремонт) оставшийся в работе должен обеспечить питание всех потребителей.
Необходим требованием для выбора трансформаторов собственных нужд было определить нагрузку потребителей собственных нужд подстанции которая приведена ниже(таблица 8.1).
Проектируемая подстанция относится к подстанциям с постоянным дежурством персонала так как это подстанция 220 кВ со сложной схемой электрических соединений и большим объёмом оперативных переключений и текущих работ.
На проектируемой подстанции используется постоянный оперативный ток. На данной подстанции трансформаторы собственных нужд присоединяются к шинам 10 кВ. Система шин 04 кВ – одна секционированная система шин. Трансформаторы собственных нужд (ТСН) присоединяются к сборным шинам 10 кВ через предохранители.
Схема питания собственных нужд подстанции приведена на рис.8.1.
Рис.8.1. – Схема собственных нужд подстанции
Основные потребители собственных нужд подстанции.
Таблица 8.1 – Нагрузка потребителей собственных нужд
Установленная мощность кВт. Количество шт.
Подогрев разъединителей
Отопление и освещение ОПУ
Освещение ОРУ 220 кВ
Освещение ОРУ 110 кВ
Спец. помещение для хранения баллонов с элегазом и азотом
Для выбора трансформатора собственных нужд необходимо определить расчетную мощность по формуле:
где – коэффициент спроса = 08 [4].
Выбираем трансформатор ТСЗ-25010[19] с номинальной мощностью 250 кВА.
Разработка и описание конструктивного выполнения РУ ВН СН и НН
В ходе проектирования подстанции ОРУ 220 кВ было решено выполнить по схеме 4Н (два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии) с жесткой ошиновкой ОРУ 110 кВ по схеме 12 (Одна рабочая секционированная и обходная система шин) с жесткой ошиновкой. РУ 10 кВ устанавливается КРУ.
Всё оборудование ОРУ со стороны высокого и среднего напряжения; разъединители выключатели трансформаторы тока и напряжения устанавливаются на железобетонном фундаменте. Силовой трансформатор устанавливается на фундаменте. Между трансформатором и ОРУ проложена дорога для транспорта.
Со стороны низкого напряжения выбрано комплектное распределительное устройство наружной установки КРУ-СЭЩ-59.
КРУ-СЭЩ-59 предназначено для приема и распределения электрической энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10 кВ. КРУ-СЭЩ-59 применяется в качестве распределительных устройств 6-10 кВ в том числе и распределительных устройств трансформаторных подстанций.
В ходе данной работы был произведен выбор типа и мощности главных трансформаторов электрических схем распределительных устройств всех напряжений ПС 22011010 схемы питания собственных нужд выбор электрических аппаратов и проводников. Для выбора основного электрооборудования был произведен расчет токов короткого замыкания. Были выбраны кабельные линии питающие РП причём питание осуществляется от двух секции РУ НН что увеличивает надежность снабжения потребителей. В соответствии с требованиями технического проектирования были выбраны выключатели (элегазовые на всех напряжениях) которые более экономичны и безопасны по сравнению с масляными и имеют лучшие технические показатели. Так же были выбраны разъединители; измерительные трансформатора тока и напряжения для выбора которых был составлен перечень устанавливаемых измерительных приборов.
Перечень примененных сокращений:
АИИС КУЭ - автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии
АСДУ - автоматизированная система дистанционного управления
АТДЦТН-125 – автотрансформатор трехфазный охлаждение с принудительной циркуляцией масла и воздуха с ненаправленным потоком масла трехобмоточный с регулированием напряжения под нагрузкой
ВЛ – воздушная линия
ВЭБ-220-выключатель элегазовый баковый
ЕЭС- единая энергетическая система
ЗНОЛ-10- заземляемый трансформатор напряжения однофазный с литой изоляцией
КЗ-короткое замыкание
КРУ- комплектное распределительное устройство
НКФ-220- трансформатор напряжения каскадный фарфоровая покрышка
ОЭС - объединённая энергетическая система
РГ –220-разъединитель горизонтально - поворотный тип
РУВН-распределительноеустройствовысокогонапряжения
РУНН- распределительноеустройствонизкогонапряжения
РУСН- распределительноеустройствосреднегонапряжения
ТВ-220- трансформатор встроенный
ТОЛ-10- трансформатор тока опорный исполнение трансформатора с литой изоляцией
Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: НЦ ЭНАС 2006. 552 с.
Схема электрических соединений подстанции. С.Е. Кокин С.А. Дмитриев. Учебное пособие 2015г.
Руководящие указания по расчету токов КЗ и выбору электрооборудования. РД 153-34.0-20.527-98.
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.
Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. (Межгосударственный стандарт ГОСТ 14209-97). Межгосударственный Совет по стандартизации метрологии и сертификации Минск 1997.
Симаков Ю.П. Электрические станции и подстанции. Проектирование понижающей подстанции: Методические указания к курсовому проекту Ю.П. Симаков. - Бишкек: КРСУ 2014. - 68с.
Техническая информация ОЖ марки СЭЩ на напряжение от 35 до 220 кВ. ТИ-183-2011.
Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред. проф. образования Л.Д. Рожкова Л.К. Карнеева Т.В. Чиркова.- М.: Издательский центр «Академия» 2004.-448с.