Материал: Проектирование электрической части подстанции

Проектирование электрической части подстанции

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионально образования

Томский политехнический университет

Институт - Электротехнический

Направление - Электроэнергетика

Кафедра - Электрические станции

Расчётно-пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине

Электрическая часть электрических станций

Проектирование электрической части подстанции

Томск - 2012

Содержание

Исходные данные

Введение

. Определение суммарной мощности подстанции

. Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции

. Определение токов нормального и утяжеленного режимов

. Расчет токов короткого замыкания

. Проверка по обеспечению термической стойкости кабелей отходящих линий 10 кВ

. Выбор главной схемы электрических соединений

. Выбор РУ НН 10 кВ

. Выбор электрических аппаратов

. Выбор трансформаторов тока

. Выбор трансформатора напряжения

. Выбор сборных шин, токопроводов и кабелей

. Основные конструктивные решения

. Выбор источника и оборудования оперативного тока

. Схема управления и сигнализации выключателя с ключом ПМОВФ

Заключение

Список используемой литературы

Исходные данные

Рисунок 1 - Схема питающей сети проектируемой подстанции

Таблица 1

Данные исходного варианта

Продолжение таблицы 1

Введение

Электрической подстанцией называется электроустановка или совокупность электрических устройств для преобразования электрического тока по напряжению (трансформаторная подстанция) или частоте (преобразовательная подстанция), а также для распределения электрической энергии между потребителями.

В данном курсовом проекте необходимо, опираясь на исходные данные, определить тип подстанции. Провести расчет для выбранного варианта.

В ходе проведения расчета производится выбор числа и мощности силовых трансформаторов, расчет нормальных и аварийных режимов работы подстанции, выбор электрических аппаратов, распределительных устройств, и т.п.

При проведении расчетов рекомендуется пользоваться информацией приведенной в методическом пособии.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ПОДСТАНЦИИ

Суммарная активная мощность на стороне СН:

 МВт;

Полная мощность на стороне СН:

 МВА;

Реактивная мощность на стороне СН:

МВАр.

Суммарная активная мощность на стороне НН:

 МВт;

Полная мощность на стороне НН:

 МВА;

Реактивная мощность на стороне НН:

МВАр.

Суммарная мощность на стороне ВН:

 МВт;

МВАр;

 МВА;

2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОДСТАНЦИИ

Мощность трансформаторов выбирается по условию:

(МВА)

По [1, табл.П2.5.] принимаем тип трансформатора ТДН - 63000/110. Его паспортные данные сведены в табл. 2.

Таблица 2

Паспортные данные выбранного трансформатора

Мощность автотрансформаторов выбирается по условию:

(МВА)

По [1, табл.П2.10.] принимаем тип автотрансформатора АТДЦТН - 125000/330/110. Его паспортные данные сведены в табл. 3.

Таблица 3

Паспортные данные выбранного трансформатора

Руководствуясь исходными данными, намечаем вариант электрической схемы подстанции:

Рисунок 2 - Схема проектируемой подстанции

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ НОРМАЛЬНОГО И УТЯЖЕЛЕННОГО РЕЖИМОВ

Нормальный режим - цепи силовых трансформаторов подстанции характеризуются током I_норм.:

А

 А

 А

Утяжеленный режим - один из трансформаторов отключен, а по цепи другого протекает рабочий ток I_{раб.макс.}:

А

А

А

Если I_{раб.макс.} ≤ 3200 А, то в цепях НН РУ может быть выполнено комплектным для наружной установки (КРУН) с установкой выключателей ВМПЭ или ВМГ с номинальным током отключения 20 кА или 31,5 кА.

. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Рисунок 3 - Схема замещения питающей сети и подстанции

Расчет параметров схемы замещения:

Примем

Рассмотрим режим КЗ на каждой из шин и определим периодические составляющие токов к.з:

Точка K1: (ВН)

Точка K2: (СН)

Точка K3: (НН)

Вывод: ток трехфазного короткого замыкания ограничивать по отключающей способности нет надобности. Так как расчетные токи меньше чем 31,5кА.

Рисунок 4 - Схема подключения нагрузки на низкой стороне

. ПРОВЕРКА ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ТЕРМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ КАБЕЛЕЙ ОТХОДЯЩИХ ЛИНИЙ 10КВ

Выбираем сечение кабеля в цепи, отходящей линии меньшей мощности - 5 МВт:

Сечение кабеля выбираем по экономической плотности тока:

,

где = 1,2 при Т_max = 6000 ч. по [2, табл. 4.5] для кабелей с бумажной изоляцией с многожильными алюминиевыми жилами.

По [2, табл. П3.7] принимаем сечение кабеля при прокладке в земле: q_выбр =2*150 мм²

Минимальное сечение кабеля по термической стойкости:

,

где  - тепловой импульс, кА²·с;

 - время отключения тока короткого замыкания

 - функция, значение которой приведены в [2, табл. 3,14].

Условие термической стойкости q_выбр ≥ q_мин (300мм² > 69мм²) - условие выполняется.

Следовательно, кабель термически стоек и ограничения токов КЗ не требуется.

6. ВЫБОР ГЛАВНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

На стороне ВН шесть линий (2 двухцепные и две отходящие) и два автотрансформатора, следовательно, всего восемь присоединений. Напряжение на ВН 330 кВ.

Главная схема электрических соединений подстанции выбирается с учетом схемы развития электрических сетей энергосистемы или схемы электроснабжения района.

Основные требования к схемам электрических соединений:

a) схема должна обеспечивать надежное питание присоединенных потребителей во всех режимах работы;

b)      схема должна обеспечивать надежность транзита мощности через подстанцию;)         схема должна быть по возможности простой, наглядной, экономичной и обеспечивать средствами автоматики восстановление питания потребителей в послеаварийном режиме без вмешательства персонала;)  схема должна допускать поэтапное развитие без значительных работ по реконструкции и перерывов в питании потребителей;)    число одновременно срабатывающих выключателей в пределах одного РУ должно быть не более двух при повреждении линии и не более четырех при повреждении трансформатора.

С учетом вышеперечисленных требований по табл. 36.1 [3] выбираем на ВН полуторную схему (восемь и более присоединений), на СН одну секционированную систему шин (шесть присоединений).

а)                         б)

Рисунок 5 - Главная схема электрических соединений ОРУ ВН 330 кВ (а) и ОРУ СН 35 кВ (б)

. ВЫБОР РУ НН 10кВ

Выбираем шкафы серии КР10-Д10 [3]

Рисунок 6 - Шкаф КРУ серии КР10-Д10 с выключателем (разъединителем): 1 - кожух сборных шин; 2 - кожух магистральных шин вспомогательных цепей; 3 - выкатной элемент с выключателем (разъединителем); 4 - верхние разъемные контакты; 5 - верхние разъемные контакты; 6 - проходной изолятор

Технические данные:

Номинальное напряжение (линейное): 10 кВ

Номинальный ток шкафа: 4000 А

Номинальный ток сборной шины: 4000 А

Номинальный ток электродинамической прочности стойкости главных цепей: 230 кА. Номинальный ток термической стойкости для промежутка времени 3 с.: 90 кА. Выключатель: МГГ-10-500-63

Привод - встроенный электромагнитный

Трансформатор тока: ТШЛ-10,

Трансформатор напряжения: ЗНОЛ. 06-10

Размеры шкафа, мм:

ширина: 1500

глубина: 2600

высота: 4100

Масса шкафа, кг: 5200.

Шкафы для отходящих КЛ, контрольно-измерительных приборов - шкафы серии КРУ2-10-20

Рисунок 7 - Шкафы КРУ серии КРУ2-10-20

Технические данные:

Номинальное напряжение (линейное): 10 кВ

Номинальный ток шкафа: 3200 А

Номинальный ток сборной шины: 3200 А

Номинальный ток электродинамической прочности стойкости главных цепей: 52 кА. Номинальный ток термической стойкости для промежутка времени 3 с.: 20 кА

Привод - встроенный электромагнитный

Трансформатор тока: ТПОЛ - 10,

Размеры шкафа, мм:

ширина: 900

глубина: 1664

высота: 2350

Масса шкафа, кг: 1800.

8. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Выключатели (Q):

ВН: По [1, П4.4] выбираем ВВ - 330, и проверяем по следующим условиям:

) Номинальное напряжение (уровень изоляции):