Силовая цепь районной трансформаторной подстанции

Proektirovanie_PS_PZ.pdf

Автономная некоммерческая образовательная организация
Энергетический факультет
Кафедра электроэнергетики
Электрические станции и подстанции
Расчетно-пояснительная записка
Грешнев Виктор Борисович
(фамилия имя отчество)
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
по дисциплине «Электрические станции и подстанции»
Тема проекта «Силовая цепь районной трансформаторной подстанции»
Технические условия: напряжение ВН 110 кВ; НН 10 кВ.
Графики нагрузок предприятий и жилого района:
Элеватор: Рmax = 1800 кВт cosφ = 075
Станкостроительный завод: Рmax = 2500 кВт cosφ = 08
Коммунально-бытовая нагрузка: Рmax = 3200 кВт cosφ = 09
В указанных нагрузках имеются потребители всех категорий по надежности
Подстанция по схеме присоединения к питающей линии «ответвительная». Связь центром
питания по одной ВЛ 110 кВ длиной 38 км выполненной проводом марки АС-95.
Выключатель питающей ЛЭП в центе питания У-110А-2000-40У1. Проектируемая
подстанция будет размещена на территории Воронежской области.
Состав проекта: курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки (РПЗ) и
В РПЗ должны быть разработаны следующие вопросы:
Определение мощности силовых трансформаторов.
Выбор и обоснование схем РУ подстанции.
Расчет токов короткого замыкания.
Выбор электроаппаратов и ошиновки РУ по условиям рабочего режима и
проверка их по устойчивости к токам короткого замыкания.
Выбор системы оперативного тока и расчет мощности ТСН.
Выбор измерительных трансформаторов приборов учета и контроля.
Выбор конструкций РУ и компоновки подстанции.
Графическая часть должна быть выполнена на двух листах формата А1.
Лист 1. Главная схема электрических соединений подстанции.
Лист 2. План и разрез подстанции.
Задание принял студент
Замечания руководителя
Выбор числа и мощности силовых трансформаторов
Выбор и обоснование схем РУ подстанции
Расчет токов короткого замыкания
проверка их по устойчивости к токам короткого замыкания
Выбор системы оперативного тока и расчет мощности ТСН
Выбор измерительных трансформаторов приборов учета и контроля
Выбор конструкций РУ и компоновки подстанции
Список используемой литературы
В связи с бурным строительством появляются новые жилые кварталы
новые предприятия которые потребляют большое количество электроэнергии.
Для того чтобы электроэнергия поступала на предприятия необходимо ее
преобразовывать повышать или понижать напряжение следить за другими
параметрами. Энергия преобразовывается на подстанции. На которой находятся
трансформаторы выключатели разъединители гибкие и жесткие токопроводы
распределительного устройства.
В данном курсовом проектировании мы ознакомимся с методикой и
способами выбора электрооборудования и выберем схему электрической
станции. Перед этим рассчитаем электрические нагрузки приемников которые
питаются от нашей подстанции.
Для начала необходимо рассчитать активную мощность которую
потребляют объекты а именно: элеватор станкостроительный завод и
коммунально-бытовая нагрузка жилого района. После рассчитать полную
мощность и построить графики нагрузки. Далее изобразить суммарный график
с помощью которого будет производиться выбор трансформаторов. Мощность
рассчитывается по формуле (1) кВт.
где Pp максимальная мощность нагрузки кВт;
n ордината соответствующей ступени характерного суточного графика
нагрузки промышленного предприятия %.
Произведем расчет активной мощности потребляемой кирпичным заводом:
Полная мощность определяется по формуле (2) кВА:
где P активная мощность ступени кВт
cos коэффициент мощности.
Коэффициент мощности можно считать постоянным в течении всех суток.
Построим суточный график нагрузки по полученным данным.
Изобразим его на рисунке 1.
Рисунок 1 – График нагрузки элеватора
Для станкостроительного завода и коммунально бытовой нагрузки
анлгичным образом произведем расчет потребляемой активной и полной
мощностипосле чего изобразим их графики на рисунке 2 и 3.
Рисунок 2 – График нагрузки станкостроительного завода
Рисунок 3 – График коммунально-бытовой нагрузки
Для построения итогового графика нам необходимо сложить все три
полученых графика складывать будем ступенями по интервалу времени по
Sступени S1ступени S2ступени S3ступени
где S1ступени мощность ступени графика нагрузки элеватора кВА
S2ступени мощность ступени графика нагрузки станкостроительного завода
S3ступени мощность ступени графика нагрузки коммунально-бытовых
S0 4 720 15625 6778 29603 кВА
S4 8 1440 1875 14222 47372 кВА
S8 12 2400 3125 35556 90806 кВА
S12 16 2400 3125 28444 83694 кВА
S16 20 1200 21875 35556 69431 кВА
S20 24 960 15625 28444 50609 кВА.
Изобразим итоговый график на рисунке 4.
Рисунок 4 – Итоговый график нагрузки
Данная методика выбора трансформаторов описана в [1 с 64-70].
Найдем расчетную мощность трансформатора по суточному графику по
трансформаторы принимается равной максимуму нагрузки кВА;
kп.ав – допускаемый коэффициент перегрузки принимается равным 14.
Выбор номинальной мощности трансформатора производится с учетом его
перегрузочной способности:
Значение номинальной мощности трансформатора наносим на суммарный
график нагрузки (рисунок 5) в виде прямой линии и определяем количество
часов перегрузки трансформатора по мощности:
Рисунок 5 - Суммарный график нагрузки
Красной линией обозначена номинальная мощность трансформатора
синей – график нагрузки. Как видно из графика перегрузки трансформатора нет
на протяжении всего времени нагрузки что позволяет иметь резерв по
Определяем коэффициент начальной нагрузки трансформатора
n – количество трансформаторов установленных на подстанции.
Зная величину Кв.н. h
и способ охлаждения трансформатора задавая
значение средней температуры охлаждающей среды а по условию подстанция
распложена на территории Воронежской области где охд 9 C . По таблице
авариных перегрузок [9 с.52 табл. 1.36]
можем определить коэффициент
аварийной перегрузки К 2 .
Проверим выбранный трансформатор на перегрузочную способность по
Если данная проверка не выполняется необходимо увеличить мощность
трансформатора на 1 ступень. В нашем случае данное условие выполняется:
Из [2 c 11 таблица 1.4] выберем два трансформатора ТДН-10000110
(номинальная мощность кВА: 10000; Номинальное напряжение обмоток кВ:
ВН = 115; НН = 11; Потери Вт: ХХ=10; КЗ=58; Напряжение короткого
замыкания %: U k 105 ) на срок проектирования 5 лет. На срок 10 лет выберем
два трансформатора ТДН-16000110 (номинальная мощность кВА: 16000;
Номинальное напряжение обмоток кВ: ВН = 115; НН = 11; Потери Вт: ХХ=13;
КЗ=85; Напряжение короткого замыкания %: U k 105 ). В дальнейших расчетах
будем использовать трансформаторы ТДН-16000110. В настоящее время
трансформатора от сети.
Изобразим структурную схему на подстанции на рисунке 6.
Рисунок 6 – Структурная схема тупиковой подстанции
Далее нам необходимо выбрать и обосновать электрическую схему
подстанции для начала выбор по напряжению оно у нас 110 кВ и по типу
подстанции она ответвительная. Также учтем категорию нашего объекта. Выбор
произведем с помощью нормативно-технической литературы [2].
Эскиз отобразим на рисунке 7.
Рисунок 7 – Принципиальная схема ОРУ 110-4Н два блока линиятрансформатор с выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны
Теперь необходимо произвести обоснование нашего выбора сделаем это с
помощью нормативно-технической документации [3].
Данная схема подходит потому что:
- ответвительная подстанция;
- два трансформатора две линии;
- в нормальном режиме разъединители в неавтоматической перемычке
отключены остальные разъединители а также выключатели в схеме включены;
- две ячейки выключателей на четыре присоединения;
- занимает минимальные отчуждаемые площади с учетом количества
- наиболее дешевая схема;
- электромагнитные блокировки и операции с разъединителями просты и
- отказ линии или выключателя приводит к отключению по одному
трансформатору на всех смежных подстанциях подключенных к данной линии.
Изобразим на рисунке 8 РУ 10 кВ.
Рисунок 8 – Принципиальная схема РУ 10 кВ (одна секционированная
выключателями система шин)
Необходимость установки аппаратов под буквами а б в а также одного
секционного выключателя определяется при конкретном проектировании. Также
определяется при проектировании. Установка разъединителей не требуется.
Расчет токов КЗ необходим для:
) Определения условий работы потребителей в аварийных режимах;
)Выбора аппаратов и проводников и их проверка по условиям
электродинамической стойкости;
) Проектирования и настройки релейной защиты и автоматики;
) Сопоставления оценки выбора схемы электрических соединений;
) Определения влияния линий электропередачи на линии связи;
) Определения числа заземленных нейтралей и их размещение в
) Для выбора ограничений перенапряжений.
Расчет токов следует начинать с составления расчетной схемы на ней
изображают источник питания а также все элементы влияющие на ток
короткого замыкания намечают точки короткого замыкания. Для подстанций с
трансформаторов на двух трансформаторных подстанциях т.е в нормальном
режиме секционный выключатель напряжения 10 кВ всегда отключен.
Схема изображены на рисунке 9.
Рисунок 9 – Расчетная схема
По расчетной схеме составим эквивалентную схему замещения на которой
реальные объекты замещаем сопротивлениями проводимостями и источниками
а электромагнитные связи замещаются электрическими связями. Так как
рассматривается подстанция с высшим напряжением 110 кВ то в схеме
замещения присутствуют только индуктивные сопротивления элементов. Если
напряжение электроустановки 1 кВ то элементы схемы замещения должны
представляться в виде индуктивных и активных сопротивлений. Схему
замещения изобразим на рисунке 10.
Рисунок 10 –Схема замещения
В качестве базисных условий удобно задавать Sб (равное 100;1000 МВА)
и U б1 (равно среднему эксплуатационному напряжению той ступени на которой
предполагается КЗ: 37 115 105 кВ). В качестве базисных условий принимаем:
Sб 1000 МВА U б1 115 кВ U б 2 105 кВ .
Расчет базисных токов ведется по формуле (7):
где Sб базисная мощность кВА;
U б базисное напряжение ступени.
Найдем сопротивление источников питания по формуле (8):
где U б1 базисное напряжение 1 ступени;
I в номинальный ток отключения выключателя кА.
Найдем сопротивление линии по формуле (9):
где L – длина линии км;
X уд удельное сопротивление линии. Для провода АС-95 напряжение
0кВ – X уд 0434 Омкм.
Найдем сопротивление трансформатора по форму (10):
где U k напряжение короткого замыкания трансформатора %;
Sтр ра .ном номинальная мощность трансформатора кВА;
Найдем результирующие сопротивления относительно точки K1 и K2
рисунок 1112 соответственно.
Рисунок 11 – Результирующее сопротивление относительно точки K1
Рисунок 12 - Результирующее сопротивление относительно точки K2
Найдем результирующие сопротивления относительно точки K1 по
где X1 сопротивление источника
X 2 сопротивление линии
X рез.1 0126 1247 1373
где X 3 сопротивление трансформатора.
X рез.2 0126 1247 6563 7935 .
Расчет периодической составляющей токов КЗ в начальный момент
времени ведется по формуле (13) где E c мощность энергосистемы в
относительных единицах принимаем равной единице I бi базисный ток
соответствующей ступени кА:
Определяем ударный ток по формуле:
K y ударный коэффициент K y 1663 для 110 кВ и K y 1369 для 10
i у1 2 I ПО1 K y 2 3657 1663 8602 кА
i у 2 2 I ПО 2 K y 2 693 1369 13417 кА.
Рассчитаем интеграл Джоуля для определения количества энергии
выделившегося на РУ 110 кВ и РУ 10 кВ за время действия короткого замыкания
для дальнейшей проверки термической стойкости аппаратов по формуле:
Bki I ПОi ( t откл. Ta )
Ta постоянная времени затухания апериодической составляющей
Ta 002 03 для напряжения 110 кВ; Ta 001 для напряжения 10 кВ;
t откл. время отключения тока КЗ. В учебном проектировании t откл.
принимаем для точки К1: t откл. 018 02 с; для точки К2: t откл. 02 03 с.
Bk1 I ПО1 ( t откл.1 Ta1 ) 3657 2 (019 0025) 2876 кА 2 с;
Bk 2 I ПО 2 ( t откл.2 Ta 2 ) 6932 (025 001) 12487 кА 2 с.
Выбор электроаппаратов и токопроводов РУ по условиям рабочего
режима и проверка их по устойчивости к токам короткого замыкания
1 Выбор шинной конструкции на стороне высшего и низшего
Согласно рекомендациям справочной и учебной литературы в ОРУ
применяются гибкие провода марки А или АС или жесткие шины в виде
алюминиевых труб или его сплавов. На районных трансформаторных
подстанциях в качестве токопроводов в РУ низкого напряжения могут быть
использованы гибкие провода марки АС или А кабели провода СИП и жесткие
шины в виде шинных мостов. Так как в задании указано что ошиновка должна
быть жесткой то для ОРУ высшего напряжения необходимо выбрать трубы из
алюминия либо его сплавов а для РУ низшего напряжения шинный мост из
алюминиевых проводников прямоугольного сечения.
Выбор шинопроводов для шин ВН
Выбор шинопроводовм по максимально рабочему току проводим по
где Sтр.ном номинальная мощность трансформатора на 10 лет;
U ном1 номинальное напряжение шины;
K пав. коэффициент послеаварийного режима K пав. 14 .
Согласно [5 c. 37] выбираем по условию длительного тока алюминиевые
шины трубчатого сечения: внутренний диаметр трубы (d внутр. ) 13мм ; внешний
диаметр трубы (d внеш. ) 16мм ; допустимый ток 295 А.
IДОП – допустимый ток А.
Далее шинопровод проверяем на термическую стойкость при КЗ по
где q min минимальное сечение рассчитывается по формуле:
где С 91(А с 05 мм 2 ) термический коэффициент для неизолированных
алюминиевых шин и проводов [5].
Рассчитаем сечение шинопровода:
636 мм 2 6833 мм 2 .
Согласно условию (18) проверка на термическую стойкость выполняется.
Проверяем шинопровод на электродинамическую стойкость.
Определим наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ по формуле:
где a1 расстояние между фазами шинной конструкции согласно [4]
наименьшее расстояние в свету между токоведущими частями разных фаз в
ОРУ(подстанции) напряжением 110 кВ a1 1000 мм.
Изгибающий момент шины:
l длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции.
В учебном проектировании I выбирается от 15 м до 25 м принимаем 1=2
м (при необходимости это расстояние можно уточнить из данных завода
изготовителя жесткой ошиновки).
воздействии изгибающего момента:
W1 — момент сопротивления поперечного сечения шины м 3 ;для шин
Допустимое напряжение алюминиевых шин марки «А» равно доп 70
Условие прочности выполняется:
Выбранная шина удовлетворяет всем условиям проверки.
Выбор токопровода на стороне НН
Для низкого напряжения применяется жесткая ошиновка прямоугольного
сечения. Методика расчета аналогична расчету ошиновки для высокой стороны.
Для начала произведем вычисление максимального рабочего тока по формуле
Согласно [5] выбираем по условиям длительного тока для алюминиевых
шин прямоугольного сечения: h=80 мм; b=8 мм; допустимый длительный
переменный ток - 1425 А.
Проверка шинопровода по току:
q min минимальное сечение рассчитывается по формуле:
Рассчитаем сечение прямоугольной шины:
q 2 h b 80 8 640 мм 2
где a 2 расстояние между фазами шинной конструкции согласно [4]
ОРУ(подстанции) напряжением 10 кВ a 2 220 мм.
f 2(3) l 2 141724 22
В учебном проектировании l выбирается от 15 м до 25 м принимаем 1=2
трубчатого сечения W находится по формуле:
h – высота сечения шины мм;
B – длина сечения шины мм.
Выбор изоляторов РУ ВН
Для крепления жестких шин применяются опорные изоляторы. Выбор
- по номинальному напряжению условие (36):
U уст напряжение установки;
U ном номинальное напряжение изолятора;
- по допустимой нагрузке
где Fрасч. расчетная сила действующая на изолятор;
Fдоп допустимая нагрузка на головку изолятора Fдоп 06 Fраз. ;
Для ОРУ выбираем изолятор ОСК 10-110-Б-2 УХЛ1 с Fраз 10 кН.
ОСК 10-110-Б-2 УХЛ1 - опорно-стержневой полимерный изолятор
оболочкой предназначены для изоляции и крепления токоведущих частей
в электрических аппаратах распределительных устройствах электрических
станций и подстанций переменного тока напряжением до 110 кВ . В качестве
элемента воспринимающего механические нагрузки в изоляторах используется
высокопрочный стеклопластиковый стержень соизмеримый по прочности с
защитной оболочки из
Высокая гидрофобность
(силикона) практически в любых условиях загрязнения обеспечивает низкие
токи утечки (на 1 - 2 порядка ниже чем у фарфоровых изоляторов) что в свою
очередь повышает разрядные характеристики и положительным образом
влияет на энергосбережение. Параметры трансформатора сведены в таблицу 1.
Таблица 1 - Параметры выбранного опорного изолятора РУ ВН
Проверяем выбранный изолятор по вышеуказанным пунктам.
Проверка по напряжению:
Рассчитаем допустимое усилие на головку изолятора:
Fдоп 06 Fраз 06 10 103 6000 H
где Fраз. механическая разрушающая сила на изгиб изолятора.
K h поправочный коэффициент на высоту шины для шин трубчатого
длина пролета между опорными изоляторами
конструкции указывалось выше;
а1 1000 мм расстояние между фазами шинной конструкции согласно
[5] в ОРУ (подстанции) напряжением 110 кВ.
Выбранный изолятор ОСК 10-110-Б-2 УХЛ1 удовлетворяет условиям.
Выбор изоляторов РУ НН
проводят по такой же методике что и выбор изоляторов для высокой стороны.
Для начала по напряжению установки по формуле (36):
Рассчитаем допустимое усилие на головку изолятора по формуле (37):
Fдоп 06 6 103 3600 H.
Для ОРУ выбираем изолятор ОСК 6-10-В02-1 УХЛ 1 с Fраз 6 кН.
Таблица 2 - Параметры выбранного опорного изолятора РУ НН
Номинальное Минимальное
напряжение разрушающее Высота мм
Для того чтобы посчитать расчетную нагрузку воспользуемся формулой
K h 2 поправочный коэффициент на высоту шины;
l=15 м длина пролета между опорными изоляторами шинной
а1 220 мм расстояние между фазами шинной конструкции согласно [5]
в ОРУ (подстанции) напряжением 10 кВ.
H из b 0.5 h 190 8 05 80
H из высота изолятора у выбранного изолятора H из = 190 мм.
Выбранный изолятор ОСК 6-10-В02-1 УХЛ 1 удовлетворяет условиям.
Методика выбора изоляторов подробно описана в [4]. Номенклатуру
оборудования можем посмотреть в [1].
Выбор проходных изоляторов
Проходные изоляторы (на вводе в КРУН низкого напряжения) выбираются
по напряжению по номинальному току по допустимой нагрузке по условию в
формуле (42) где Fрасч. рассчитывается по следующей формуле:
принимается равным 3-4 м;
f ф максимальная сила действующая на среднюю фазу рассчитывается
а – расстояние между фазами м.
Выбираем проходной изолятор ИППУ-101600-125 УХЛ1 с Fраз = 125 кН.
Таблица 3 - Параметры выбранного проходного изолятора РУНН
Максимальная сила действующая на среднюю фазу:
Расчетная сила действующая на среднюю фазу:
Fрасч. 05 141724 3 212586 Н
Допустимую нагрузку рассчитаем по формуле (37):
Fдоп 06 12500 7500 Н
Контактные выводы ИППУ-101600-125 УЗ обеспечивают возможность
непосредственного присоединения к ним алюминиевых шин распределительных
устройств проводов и кабелей при помощи болтов или сварки.
Выбранный проходной изолятор ИППУ-101600-125 УЗ удовлетворяет
3 Выбор силовых выключателей
Силовые выключатели выбирают по напряжению по максимальному
рабочему току по конструкции климатическому исполнению и категории
На вновь проектируемых подстанциях рекомендуется устанавливать
следующие типы выключателей: 110 кВ - вакуумные или элегазовые; 10 кВ вакуумные выключатели.
Выбор силовых выключателей сведем в таблицу 4.
Таблица 4 - Паспортные данные выбранных силовых выключателей.
U ном. I ном. I ном.откл. i ном.д. i ном.в. Iном.Т TTo Tco
Условные обозначения принятые в таблице 4:
U ном. кВ номинальное напряжение;
Iном. А номинальный ток;
I НОМ.О. А номинальный ток отключения;
% нормированное содержание апериодической составляющей тока КЗ;
I ном.Т T кА с ток термической стойкостидопустимое время его действия;
To с полное время отключения;
Tco с собственное время отключения
ВГТ-110II 402000 УХЛ1 - выключатель элегазовый на напряжение 110 кВ
– ток отключения выключателя 2500 – номинальный ток выключателя УХЛ
– климатическое исполнение 1 – категория размещения.
ВВTEL-10-1251600 У2 – выключатель вакуумный серии TEL на
напряжение 10 кВ 125 – ток отключения выключателя 1600– номинальный ток
выключателя У – климатическое исполнение 2 – категория размещения.
Проверка на коммутационные способности выключателя проводится по
нижеуказанным пунктам:
Проверим выключатель ВГТ-110II 402000 УХЛ1:
Uуст – напряжение установки кВ;
Uном – номинальное напряжение кВ.
) По максимальному рабочему току уравнение (37):
Iном – номинальный ток выключателя А.
) По отключающей способности:
- на симметричный ток отключения:
- проверка на отключение апериодической составляющей тока КЗ:
t з min t св 001 0035 0045 с.
расчетное время размыкания дугогасительных контактов;
tсв – собственное время отключения выключателя;
Ta 0025 постоянная времени затухания апериодической составляющей
н нормируемое значение содержания апериодической составляющей в
отключаемом токе в %.
)Проверка по включающей способности:
i ном.в. предельный сквозной ток.
) Проверка на электродинамическую стойкость:
) Проверка на термическую стойкость:
Bk I 2терм. t терм. .
I терм 40 кА ток термической устойчивости выключателя;
t терм. 3 с допустимое время его действия.
удовлетворяет поставленным условиям.
Проверим выключатель ВВTEL10-1251000 У2.
Расчеты производятся аналогично что и проверке выключателя по
высокой стороне. По уравнению (44):
По отключающей способности формула (46):
Проверка на отключение апериодической составляющей тока КЗ формула
Проверка по включающей способности формула (51):
Проверка на электродинамическую стойкость формула (52):
Проверка на термическую стойкость по формуле (53):
Выбранные выключатели удовлетворяют всем условиям проверки.
4 Выбор разъединителей 110 кВ
Разъединитель предусматривается на стороне высокого напряжения. В
настоящее время применяется серия РГ и РП. Разъединитель должен иметь
двигательный привод.
Выберем разъединитель РГПЗ-СЭЩ-1101250.
Таблица 5 - Параметры выбранного разъединителя.
Номинальное напряжение кВ
Ток электрической стойкости кА
Ток термической стойкости кА
Время протекания ток термической 3
Сначала выполняется проверка по напряжению установки формула (54):
U сет.ном номинальное напряжение сети кВ;
U ном номинальное напряжение разъединителя.
По току уравнение (53)
I max максимальный рабочий ток А
I ном номинальный ток разъединителя А.
Произведем проверку по электродинамической стойкости формула (56):
i пр.с предельный сквозной ток кА.
Проверка по термической стойкости формула (57):
Bk I 2терм. t терм.
B k интеграл Джоуля А 2 с ;
I терм ток термической стойкости кА;
t терм. длительность протекания КЗ с.
I терм 315 кА t терм. 3 с каталожные данные.
76 10 6 А 2 с 2977 10 6 А 2 с .
5 Выбор заземляющего ножа и ограничителей перенапряжения.
Заземляющий нож выбирается по напряжению нам нужен на 10 кВ в связи
с этим подходит ЗР-10 НУ3. Заземляющие ножи будут установлены в шкафы
КРУН а именно в шкаф секционного выключателя в шкаф трансформатора
напряжения. Ограничителей перенапряжения выбираются по напряжению и
конфигурации нейтрали сети по отношению к земле. Для РУ ВН нам подходит
ОПН-П1-11077102 УХЛ1. Для РУ НН ОПН-1-1012 III УХЛ2. Ограничители
перенапряжения РУ НН также будут установлены в КРУН а именно в шкафы
трансформатора напряжения.
трансформаторов собственных нужд.
Питание цепей управления и сигнализации защиты и автоматики а также
включающих и отключающих устройств различных коммутационных аппаратов
главных цепей (автоматов вакуумных выключателей разъединителей с
дистанционным управлением и т. п.) осуществляется от специальных
источников оперативного тока. Совокупность источников питания шин
питания переключающих устройств и других элементов оперативной цепи
составляет систему оперативного тока данной электроустановки.
К системам оперативного тока предъявляют требования высокой
надежности а также безотказности действия при КЗ и других ненормальных
режимах. Для питания оперативных цепей применяются источники постоянного
выпрямленного и переменного тока.
На ПС 35кВ и выше должна применяться СОПТ напряжением 220В.
Применение выпрямленного и переменного оперативного тока на ПС 35-750кВ
допускается только на существующих объектах.
Сформируем таблицу 6 и внесем туда затраты энергии на собственные
Расчетная мощность трансформатора собственных нужд определяется по
Pуст суммарная активная мощность Pуст 396 кВт;
Q уст суммарная реактивная мощность кВАР;
k c коэффициент спроса учитывающий коэффициенты одновременности
и загрузки принимаем k c =08 [4 стр.386].
Таблица 6 – Основные нагрузки системы собственных нужд подстанции
Обогрев шкафов КРУН 13х12
Освещение подстанции 2
Двигатели охлаждения 20х025
Sрасч 08 4662 3728 кВт.
Выбор мощности ТСН проводим по соотношению (57):
Согласно (57) и рекомендациям НТП ПС (стр. 34 пункт 9.1.10) выбираем
трансформатор собственных нужд из стандартного ряда типа ТСЛ-6310.
Технические характеристики данного трансформатора указаны в таблице 7.
Таблица 7 – Паспортные данные выбранного ТСН
Принятые условные обозначения:
Sном. – номинальная мощность;
U ном. – номинальное напряжение обмоток ВННН;
U k. – напряжение КЗ.
Схема подключения ТСН к сети низкого напряжения подстанции зависит
(выпрямленный) то ТСН подключается к выводу низкого напряжения силового
трансформатора до вводного выключателя. При постоянном оперативном токе
ТСН присоединяется к сборным шинам низкого напряжения. ТСН мощностью
до 63 кВА включительно устанавливается в одну из ячеек КРУН.
Для защиты от токов короткого замыкания. Выберем предохранитель.
Предохранители выбираются для стороны 10 кВ первичной обмотки
трансформатора СН. Для каждой из фаз необходимо установить один
предохранитель отдельно но все предохранители будут одинаковыми
поскольку в нормальном режиме работы подразумевается симметричная работа
системы по всем фазам.
Выбор плавкого предохранителя проводится по условиям (58) и (59):
U н номинальное напряжение на которое ставится плавкая вставка;
U вс номинальное напряжение вставки.
I ВСТ номинальный ток предохранителя;
I н.ТСН номинальный ток на первичной обмотке ТСН определяется по
Выбираем предохранитель типа ПКТ 101-10-5-315У3. Технические
параметры предохранителя указаны в таблице 8.
Таблица 8 – Параметры выбранного плавкого предохранителя.
предохранит напряжен
ПКТ101-10-6-315У3- предохранитель с кварцевым наполнителем для
защиты трансформаторов воздушных и кабельных линий однополюсный с
номинальный ток 6 А номинальный ток отключения 315 кА для эксплуатации
в умеренном климате в закрытых помещениях.
Рисунок 13 – Схема подключения ТСН
Выбор измерительных трансформаторов приборов учета и
Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до
значений наиболее удобных для измерительных приборов и реле а также для
отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь
измеряемого тока ко вторичной обмотке присоединяются токовые обмотки
измерительных приборов и счетчиков а также цепи релейной защиты и
1 Выбор трансформаторов тока РУ ВН
Трансформаторы тока подбираются по напряжению установки по току по
Таблица 10 - Параметры выбранного трансформатора тока РУ ВН
Наибольшее рабочее напряжение кВ
Номинальная частота переменного тока Гц
Номинальный рабочий ток А
Номинальный ток вторичной обмотки А
Количество вторичных обмоток шт
Номинальная вторичная нагрузка вторичных обмоток 15
Класс точности вторичных обмоток для измерения
Ток электродинамической стойкости кА
Сначала производится проверка по номинальному напряжению:
Uном – номинальное напряжение установки кВ;
Uном.тр-ра – номинальное напряжение трансформатора тока кВ.
Номинальный ток первичной обмотки должен быть как можно ближе к
рабочему току чтобы не было погрешности:
I раб Iном.перв.обм
Iраб – рабочий ток в сети А;
Iном.перв.обм – номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока А.
Проверка на электродинамическую стойкость по формуле (63):
iдин – ток электродинамической стойкости трансформатора.
Проверка на термическую стойкость по формуле (64):
76 106 11907 106 А2 с.
Трансформатор тока ТОГФ-110 с номинальным напряжением 110 кВ
номинальным рабочим током 150 А климатическим исполнением У1 выполняет
2 выбор трансформатора тока РУ НН
Трансформаторы тока подбирают по напряжению установки по току по
конструкции формулы (65) и (66) соответственно:
U ном номинальное напряжение установки;
U ном.тр. номинальное напряжение трансформатора тока.
U ном U ном.тр. 10 кВ.
I раб. рабочий ток сети;
I ном.п.о. номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока.
По конструкции выбираем опорный трансформатор тока с литой
изоляцией серии ТОЛ-10.
распределительных устройствах (КРУ). Они необходимы для передачи сигнала
измерительной информации измерительным приборам и (или) устройствам
защиты и управления для изолирования цепей вторичных соединений от
высокого напряжения в электрических установках переменного тока на класс
напряжения до 10 кВ частоты 50 или 60 Гц. Трансформаторы для дифзащиты
поставляются по специальному заказу. Трансформаторы изготавливаются в
климатическом исполнении "Т" и "УХЛ" категории размещения 2.1 по ГОСТ
Предприятие-изготовитель - "Свердловский завод трансформаторов тока".
Технические параметры трансформатора тока указаны в таблице 11.
Проверка выбранного трансформатора тока на электродинамическую
стойкость по формуле (67):
iдин – ток электродинамической стойкости.
Таблица 11– Параметры выбранного трансформатора тока
Номинальная частота переменного
Номинальный ток вторичной
Количество вторичных обмоток шт.
Класс точности вторичных обмоток
Односекундный ток термической
Проверка на термическую стойкость по формуле (59):
487 106 40 106 А2 с.
Проверка на вторичной нагрузке по формуле (60):
Z2 – нагрузка на вторичную обмотку трансформатора тока В А;
Z2ном – номинальная нагрузка на вторичную обмотка трансформатора тока
Z2ном=10 В А – каталожные данные трансформатора тока.
Все приборы входящие в нагрузку на вторичную обмотку трансформатора
тока сведем в таблицу 7
Таблица 12 - Параметры присоединенного оборудования
Нагрузка вторичной обмотки
Наименование Обозначение Класс
Подставляя значения в формулу (69) получается:
Найдем сопротивление приборов по формуле (61) Ом:
Sприб – суммарная нагрузка потребляемая приборами подключенными к
трансформатору тока В А;
I 22 – номинальный ток обмотки приборов А.
Найдем сопротивление соединительных проводов по формуле (71) Ом:
rпр Z 2ном rприб rk
Z2ном – вторичная номинальная нагрузка в классе точности 05 Ом;
rприб – сопротивление приборов Ом;
rk – сопротивление контактов Ом;
Z2ном=08 Ом в соответствии с [6];
rприб=0116 Ом rk=01 Ом.
rпр 08 0116 01 0584 Ом.
Найдем сечение соединительных проводов по формуле (72):
ρ – удельное сопротивление проводов Ом*мм2м;
rпр – сопротивление провода Ом;
ρ – удельное сопротивление меди ρ=00171 Ом мм2м.
Сечение соединительных проводов в цепях трансформатора тока согласно
механической прочности не должно быть меньше 25 мм2 для медных проводов
поэтому выбираем провод марки КВВГ сечением 25 мм2.
3 Выбор трансформатора напряжения РУ 110 кВ
По напряжению установки формула (73):
где Uуст - напряжение установки кВ;
Uтр-ра.напр – напряжение трансформатора напряжения кВ.
Выберем трансформатор напряжения НАМИ-110 УХЛ1. По категории
трансформатор не имеет собственной защиты от резонансных явлений и
коммутационных перенапряжений в сети. Рабочее положение – вертикальное.
Сведем параметры трансформатора в таблицу 8.
Таблица 13 – Параметры трансформатора напряжения РУ 110 кВ
Первичной Основной выбранном
вторичной классе точности
4 Выбор трансформатора напряжения РУ 10 кВ
Выберем трансформатор напряжения серии НАМИ-10-95 УХЛ2. По
категории размещения – УХЛ2 умеренный тропический климат. А антирезонансный М – охлаждение естественной циркуляцией воздуха и масла
на напряжение 10 кВ. Сведем параметры трансформатора в таблицу 14.
Таблица 14 – Параметры трансформатора напряжения РУ 10 кВ
В таблицу 15 внесем оборудование подключаемое ко вторичной обмотки
Таблица 15 - Приборы
У нас 3 отходящие линии значит устанавливаем 3 счетчика и вольтметр.
Проверим по формуле (74):
S2c – суммарная нагрузка всех приборов В А;
Sном – номинальная нагрузка В А.
Цепи трансформатора напряжение защищаются предохранителями серии
ПКН. Выбираем предохранитель ПКН.001-10 У3 – предохранитель с кварцевым
наполнителем для трансформаторов напряжения; 0 – однополюсный без цоколя
и без указателя срабатывания; 01 – конструктивное исполнение контакта; 10 –
номинальное напряжение в кВ; У – климатическое исполнение; 3 – категория
Выбор конструкции и компонентов РУ
Конструкции и компоновка РУ должна удовлетворять [7] пункт 4.2.17.
ограждения несущие конструкции изоляционные и другие расстояния должны
быть выбраны и установлены таким образом чтобы:
) вызываемые нормальными условиями работы электроустановки усилия
нагрев электрическая дуга или иные сопутствующие её работе явления не могли
причинить вред обслуживающему персоналу а также привести к повреждению
оборудования и возникновению короткого замыкания или замыкания на землю;
) при нарушении нормальных условий работы электроустановки была
обеспечена необходимая локализация повреждений обусловленных действием
) при снятом напряжении с какой-либо цепи относящиеся к ней аппараты
обслуживанию и ремонту без нарушения нормальной работы соседних цепей;
(металлических или железобетонных). На территории ОРУ предусматриваются
проезды для возможности механизации монтажа и ремонта оборудования.
Выключатели расположены в один ряд вдоль дороги необходимой для
транспорта оборудования.
Силовой трансформатор располагают таким образом чтобы обеспечить
безопасные условия осмотра без снятия напряжения и чтобы отверстие
защитного устройства выброса масла не было направлено на близко
предусматривают места для установки домкратов.
Территорию подстанции необходимо ограждать внешним забором в
соответствии с требованиями норм технологического проектирования ПС.
располагаются как правило в специальных кабельных каналах. Одновременно
эта конструкция служит дорожкой для оперативного персонала. Часть кабелей
соответствующим аппаратам измерения и защиты.
Распределительные устройства низкого напряжения находятся в ячейках
КРУ типа КРУН К-59. Шкаф трансформатора напряжения КРУН К-59
конструкцию в которой смонтированы трансформатор напряжения 10 кВ
высоковольтное разъединяющее устройство и предохранители типа ПКН.
Более подробно КРУН типа К-59 представляет собой отдельно стоящий
блок высоковольтных ячеек с коридором управления шкаф TСH и шкаф ВЧ
связи а для подстанций без развитого РУ-6(10) кВ - отдельный шкаф ТН. Блок
ячеек и шкафы ТСН ТН и ВЧ связи устанавливаются на заглубленные или
незаглубленные фундаменты.
Заземление блока и отдельно стоящих шкафов КРУН К-59 осуществляется
путём приварки оснований блока и шкафов КРУН К-59 к контуру заземления.
Металлические корпуса встроенного оборудования и металлические части
КРУН имеют электрический контакт с каркасами распредустройств посредством
или шинок заземления или зубчатых шайб или скользящих контактов.
обеспечивающие видимый разрыв с питающими линиями 110 кВ. Для КРУН 10
кВ видимый разрыв обеспечивается выкатными элементами предусмотренными
заводским изготовлением.
Распределительные устройства и подстанции как правило должны быть
оборудованы стационарными заземлителями обеспечивающими в соответствии
с требованиями безопасности заземление аппаратов и ошиновки. На случай
отключения в процессе ремонта разъединителя с заземлителями или только
заземлителя этого разъединителя должны быть предусмотрены заземлители у
других разъединителей на данном участке схемы расположенные со стороны
возможной подачи напряжения.
РУ оборудуются оперативной блокировкой неправильных действий при
предотвращения неправильных действий с разъединителями заземляющими
Наименьшие расстояния в свету между неизолированными токоведущими
частями разных фаз от неизолированных токоведущих частей до земли
заземлённых конструкций и ограждений а также между неизолированными
токоведущими частями разных цепей регламентировано таблицей [7] 4.2.5.
Обеспеченность лёгкого распознавания частей ПС относящихся к
электрооборудования надписями маркировкой расцветкой. Для цветового и
цифрового обозначения проводников используют цвета и цифры в соответствии
с ГОСТ 50462 “Идентификация проводников по цветам или цветовым
В ОРУ и КРУ предусмотрен подогрев на оборудование так как в зимний
период времени температура окружающего воздуха может быть ниже
допустимой. КРУН расположен на спланированной площадке на высоте не
менее 02 м от уровня планировки с выполнением около шкафов площадки для
Территорию подстанции необходимо ограждать внешним забором
высотой не менее 25 м и покрыть по возможности определенным слоем гравия.
В ограждении обязательно предусматривается либо въездные ворота либо
съемные звенья ограды.
Для освещения территории проектируемой подстанции предусмотрены
два узла установки светильников.
Защита от грозовых перенапряжений проектируемой ПС осуществляется
Открытое распределительное устройство (ОРУ) 110 кВ выполняется в
соответствии с требуемой принципиальной схемой из унифицированных
транспортабельных блоков присоединения заводского изготовления состоящих
из металлического несущего каркаса смонтированного оборудования и
элементов вспомогательных цепей. Каждый блок представляет собой ячейку
присоединения. Оборудование ОРУ-110 кВ монтируется на предварительно
В данном случае используются блоки представленные из каталога
компании “Электрощит Самара”: блоки разъединителя РГПЗ-СЭЩ-1101250
блок выключателя ВГТ-110II 402000 УХЛ1 блок опорных изоляторов ОСК 10110-Б-2 УХЛ1. Все аппараты ОРУ располагаются на невысоких основаниях
(металлических или железобетонных). В нашем случае это лежни различных
типа размеров. Трансформатор устанавливается на специально выполненный
фундамент. Фундамент предусматривается для трансформатора который
проектируется на 10 лет. В нашем случае это ТДН-16000110. Так как
трансформатор масляный предусматривается устройство для аварийного слива
масла. Для замены трансформаторов могут предусматриваться рельсы. Для
низкого напряжения выбираем КРУН с ячейками типа К-59. КРУН представляет
собой металлическую конструкцию которая содержит ячейки. В нашем случае
КРУН имеет две секции в одной секции семь шкафов. Шкаф вводного
трансформатора шкаф трансформатора собственных нужд шкаф секционного
выключателя. Предусматриваются дорожки. Высота КРУН 2780 мм ширина
Итак мы полностью спроектировали подстанцию 11010 кВ. Выбрали весь
спектр оборудования рассчитали различные параметры описали компоновку
распределительных устройств. Спроектировали схему электроснабжения. Все
профессионально сфере. Ведь с каждым годом появляется все больше и больше
потребителей электрической энергии а подстанции как правило имеют
устаревшее оборудование. Приобретенные навыки помогут нам в дальнейшем в
нашей профессиональной деятельности. Потому что много подстанций будут
реконструироваться появляется новые оборудование и строятся новые
различные подстанции.
Так же была разработана однолинейная схема и план подстанции
представленные на чертежах формата А1.
Ситников Н.В. Электроснабжение: Справочные материалы: учеб.
пособие Н.В. Ситников С.А. Горемыкин - Воронеж; ФГБОУ ВПО
«Воронежский государственный технический университет» 2013. – 88 с.
СТО 56947007-29.240.30.010-2008
СТО 56947007-29.240.30.047-2010
подстанций: учебник для сред. Проф. Образования Л.Д. Рожкова Л.К. Карнеева
Т.В. Чиркова. М.: Издательский центр «Академия» 2008. - 448 с.
Библия электрика: ПУЭ МПОТ ПТЭ. -М.: Эксмо 2012. – 752 с.
Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций: учеб. Для
техникумов Л.Д. Рожкова В.С. Козулин. - 2-е изд. перераб. – М.: Энергия 1980.
Правила устройства электроустановок; Все действующие разделы ПУЭ6 и ПУЭ -7. - Новосибирск: Норматика 2015. - 692 с.
Электрооборудование электрических станций и подстанций: для
студентов специальностям 1001 «электрические станции сети и систем»
Учебник для сред. проф. Образования Л.Д. Рожкова Л.К. Карнеева Т.В.
Чиркова – М.: Издательский центр «Академия» 2004. - 448 с.
. Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и
проетирования: учеб. пособие для вузов Б.Н. Неклепаев. И.П. Крючков.-4-е
издание перераб. и доп. – М.: Энергоатомизат 1989. – 608 с.

Plan-razrez.cdw

Силовой трансформатор
ВГТ-110II-402000 УХЛ1
Ограничитель перенапряжения
ОПН-П1-11077102 УХЛ1
Трансформатор напряжения
Аппаратура для ВЧ связи
Жесткая ошиновка ОРУ 110кВ
Заземлитель нейтрали
Съемные звенья ограды

Skhema.cdw

Выключатель элегазовый
ВГТ-110II-402000 УХЛ1
Ограничитель перенапряжения
ОПН-П1-11077102 УХЛ1
Разъединитель РГПЗ-СЭЩ-1101250 УХЛ1.
с приводом ПД-14 УХЛ1
Трансформатор напяжения
В ячейку телесигнализации
РГПЗ-СЭЩ-1101250 УХЛ1
Коммунально-бытовая
выключателя-секционного разъединителя
Трансформатор силовой
Разъединитель типа РГПЗ-СЭЩ-1101250 УХЛ1.
Главная схема электрических
соединений подстанции
Трансформатор напряжения
Станкостроительный завод