Дипломная работа: Проектирование понизительной подстанции

Введение

Целью данного дипломного проекта является проектирование понизительной подстанции.

Заданием на данный проект явились:

схема прилегающей сети;

суточный график использования нагрузки;

характеристика района нагрузки (максимальная мощность нагрузки, категории потребителей, питающихся от шин данной подстанции и т.д.)

При выполнении курсового проекта был осуществлён:

выбор трансформаторов, использующихся на подстанции;

выбор схемы соединения подстанции;

выбор типов релейной защиты и автоматики;

выбор оборудования и токоведущих частей;

расчёт технико-экономических показателей подстанции.

Содержание

1. Характеристика понизительной подстанции и ее нагрузок

1.1 Определение типа подстанции

2. Выбор силовых трансформаторов

2.1 Расчет перегрузочной способности

3. Расчет короткого замыкания

3.1 Расчетная схема

3.2 Схема замещения

3.3 Выбор базисных величин

3.4 Расчет трехфазного КЗ

3.4.1 Расчет параметров схемы замещения

3.4.2 Преобразование расчетной схемы

3.4.3 Расчет действующего значения начальной периодической составляющей тока КЗ

3.5 Результаты расчетов токов КЗ

4. Выбор электрической схемы распределительного устройства подстанции

4.1 Выбор схемы РУ ВН

4.2 Выбор схемы РУ НН

5. Выбор типов релейной защиты, автоматики и измерений

5.1 Релейная защита на силовом трансформаторе

5.2 Релейная защита на вводных выключателях

5.3 Релейная защита на секционных выключателях

5.4 Релейная защита на секциях шин

5.5 Релейная защита на отходящих кабельных линиях

5.6 Релейная защита на стороне ВН

5.7 Автоматика на ПС.

6. Выбор оборудования и токоведущих частей

6.1 Выбор выключателей

6.1.1 Выбор выключателей на стороне ВН

6.1.2 Выбор выключателей на стороне НН трансформатора

6.1.3 Выбор секционного выключателя

6.1.4 Выбор выключателей на отходящих кабельных линиях

6.2 Выбор разъединителей

6.3 Выбор аппаратов в цепи трансформатора собственных нужд

6.3.1 Выбор трансформаторов собственных нужд

6.3.2 Выбор предохранителя ТСН

6.3.3 Выбор предохранителя трансформатора напряжения

6.3.4 Выбор автомата

6.4 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

6.4.1 Выбор трансформаторов тока на стороне ВН трансформатора

6.4.2 Выбор трансформаторов тока, встроенных в выключатели на стороне ВН

6.4.3 Выбор трансформаторов тока, встроенных в высоковольтные ввода трансформатора

6.4.4 Выбор трансформаторов тока на стороне НН трансформатора

6.4.5 Выбор трансформатора тока на секционном выключателе

6.4.6 Выбор трансформатора тока на отходящих кабельных линиях

6.4.7 Выбор трансформаторов напряжения на стороне ВН

6.4.8 Выбор трансформаторов напряжения на секции НН

6.5 Выбор сборных шин высшего напряжения

6.6 Выбор ошиновки силового трансформатора

6.7 Выбор кабельных линий к потребителю

6.8 Выбор ограничителей ОПН

6.9 Выбор предохранителей на стороне ВН для ТН

7. Оперативный ток

8. Выбор и обоснование конструкций РУ

9. Охрана труда

9.1 Производственная санитария

9.1.1 Система рабочего и аварийного освещения

9.1.2 Создание нормальных температурных условий работы персонала

9.1.3 Защита от шума и вибрации

9.1.4 Защита персонала, обслуживающего аккумуляторные батареи

9.2 Мероприятия по технике безопасности

9.2.1 Ограждение территории ПС

9.2.2 Необходимые изоляционные расстояния

9.2.3 Маркировка частей установок и предупредительная окраска

9.2.4 Блокировки, обеспечивающие электробезопасность при обслуживании ПС

9.2.5 Проходы, входы и выходы в РУ

9.2.6 Устройство защитного заземления

9.2.7 Выбор электрических аппаратов и проводников с учетом нормальных режимов возможных перегрузок и аварийных режимов

9.2.8 Устройство молниезащиты

9.3 Мероприятия пожарной безопасности

9.3.1 Степень огнестойкости зданий и сооружений подстанции

9.3.2 Установка маслонаполненных аппаратов по ОРУ

9.3.3 Противопожарные мероприятия

10. Технико-экономические показатели подстанции

Заключение

Список литературы

Приложение

Приложение.1. Силовой трансформатор типа ТМН - 6300/35 - У1

Приложение 2. Счетчик электроэнергии СЭТ - 4ТМ.03

Приложение 3. Элегазовый выключатель типа ВГБ - 35 - 12,5/630

Приложение 4. Выключатели вакуумные серии ВВ/TEL

Приложение 5. Ячейка КРУ серии К-59

Приложение 6. Разъединитель типа РГ - 35/1000

Приложение 7 . Трансформатор типа ТСЗ - 25/10

Приложение 8. Автоматический воздушный выключатель типа ВА51-35

Приложение 9. Трансформатор тока ТОЛ - 35-III

Приложение 10. Трансформатор тока ТВ35 - II - 150/5

Приложение 11. Трансформатор тока ТВТ35 - I - 150/5

Приложение 12. Трансформатор тока ТПОЛ - 10

Приложение 13. Трансформатор тока ТЛК - 10

Приложение 14. Трансформатор напряжения ЗНОЛ-СЭЩ-35

Приложение 15. Кабель силовой АПвП - (3х50) - 10

Приложение 16. Ограничитель перенапряжения типа ОПН - 35 - УХЛ1

Приложение 17. Ограничитель перенапряжения типа ОПН - РТ10 - УХЛ2

Приложение 18. Аккумуляторные батареи серии БП

1. Характеристика понизительной подстанции и ее нагрузок

1.1 Определение типа подстанции

Тип подстанции в современной энергосистеме определяется ее положением и ролью в энергосистеме.

Категория проектируемой подстанции: ПС с малым числом линий электропередачи и выключателями на стороне ВН.

По способу присоединения к сети подстанция является проходной (рис. 1.1). Высшее напряжение подстанции 35 кВ, низшее напряжение 10 кВ.

По назначению данная подстанция является потребительской (для электроснабжения потребителей, территориально примыкающих к подстанции).

Обслуживание осуществляется выездными бригадами.

трансформатор напряжение электрический замыкание

Рис.1.1. Участок электрической сети

От подстанции на стороне низкого напряжения отходит 11 кабельных линий, работающих по радиальной схеме.

Параметры сети 35 кВ занесены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Параметры сети 35 кВ.

• 1.2. Характеристика нагрузки подстанции

К данной подстанции подключены потребители 1, 2 и 3 категорий, в таблице 1.2 приведены данные о соотношении количества потребителей различных категорий.

Таблица 1.2. Соотношение нагрузок по категориям потребителей.

График использования активной и реактивной мощности на рис.1.2.

Рис. 1.2. график использования активной и реактивной мощности

В таблице 1.3 приведены данные для построения суточных графиков нагрузки

Таблица 1.3 Расчетные значения для построения суточного графика нагрузки.

На рис. 1.3. приведены графики использования полной мощности.

Пример расчета для первой ступени

Рис. 1.3. Графики использования полной мощности

Другие параметры, характеризующие нагрузку подстанции:

Суточный отпуск электроэнергии потребителям

Время использования максимальной активной нагрузки

Максимальная нагрузка

Средняя нагрузка

Коэффициент заполнения годового графика нагрузки

2. Выбор силовых трансформаторов

Поскольку от подстанции питаются потребители 1 и 2 категории, по условию надежности, требуется установка двух силовых трансформаторов.

Мощность каждого трансформатора выбирается таким образом, чтобы при отключении одного трансформатора, оставшийся в работе трансформатор обеспечивал с допустимой перегрузкой питание нагрузки подстанции. Расчетная мощность трансформатора выбирается из условия:

Исходя из этого, принимаем трансформатор ТМН-6300/35/11, т.к. ТМН-4000/35/11 - по условию не подходит, а данный трансформатор, ближайший меньшей мощности. (рис П.1)

Далее производим проверку по перегрузочной способности в случае отключения одного из трансформаторов. Нагрузочная способность трансформаторов до 100 МВА определяется по ГОСТ 14209-85. Для определения перегрузки исходный график S=f(t) должен быть преобразован в эквивалентный (в тепловом отношении) прямоугольный график нагрузки.

2.1 Расчет перегрузочной способности

На исходном графике (рис. 1.3.) откладывается номинальная мощность трансформатора, пересечением ее с исходным графиком выделяется участок наибольшей перегрузки продолжительностью h и участок начальной нагрузки.

Рис. 2.1. Графики использования полной мощности

1. Находим начальную нагрузку проверим трансформатор ТМН-4000/35/11

- номинальная мощность трансформатора.

Коэффициент К1 является и коэффициентом перегрузки К2 так как данный трансформатор будет работать с 24-х часовой перегрузкой.

2. Находим максимальное значение перегрузки(нагрузки):

K_макс=S_макс/S_{ном тр-ра}= 6,09/4,0 = 1,5225

По [8,табл.П.2.4] при полученных значениях коэффициентов К1 и К2 трансформатор не может быть применен.

Следовательно, выбираем трансформатор типа ТМН-6300/35. Параметры выбранного трансформатора приведены в таблице 2.1. по [2,табл.3.4.]

Таблица 2.1 Параметры трансформатора ТМН-6300/35

4. Выбор электрической схемы распределительного устройства подстанции

4.1 Выбор схемы РУ ВН

В соответствии с рекомендациями [5], для заданного числа присоединений и напряжения, выбираем схему электрических соединений подстанции на стороне 35 кВ. Принимаем:

Мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линии - типовая схема № 35-5Н (СТО 56947007-29.240.30.010-2008) (рис.4.1).

Рис.4.1. Мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линии.4.2 Выбор схемы РУ НН

На напряжении 10 кВ следует принять схему распределительного устройства: “Секционированные с выключателем, системы шин”. Схема РУ НН отображена на рис 4.2.

Рис 4.2. Секционированные с выключателем, системы шин

5. Выбор типов релейной защиты, автоматики и измерений

Выбор типов релейной защиты, установленной на подстанции, осуществляется в объеме выбора защит силового трансформатора и защит на стороне 10 кВ

5.1 Релейная защита на силовом трансформаторе

На силовом трансформаторе ставятся следующие типы защит [3,п 9.7]:

Продольная дифференциальная защита от коротких замыканий трансформатора и на его выводах (t_рз= 0.1 с).

Газовая защита от внутренних повреждений в трансформаторе и от понижения уровня масла в трансформаторе(t_рз= 0.1 с).

Максимально-токовая защита от сверхтоков короткого замыкания t_рз= 1,8 с).

Максимально-токовая защита от сверхтоков перегрузки с действием на сигнал.

Защита устройства РПН с использованием струйных реле

Дифференциальная токовая защита ошиновки НН.

5.2 Релейная защита на вводных выключателях

На вводных выключателях необходимо устанавливать следующие виды защит [3,п 9.14.1]:

1. Максимальная токовая защита с комбинированным пуском по напряжению.

2. Дуговая защита.

3. Защита минимального напряжения.

5.3 Релейная защита на секционных выключателях

На секционном выключателе устанавливают следующие виды защит [3,п. 9.14.2]:

1. Максимально-токовая защита (t_рз= 1,5 с).

2. Дуговая защита

5.4 Релейная защита на секциях шин

На каждой секции шин необходимо устанавливать [3,п. 9.14.3]:

1. Дуговая защита шин

2. Сигнализация о замыкании на землю

5.5 Релейная защита на отходящих кабельных линиях

На кабелях, отходящих к потребителю, устанавливаются следующие виды релейной защиты [3,п. 9.14.4]:

Максимально-токовая защита от сверхтоков короткого замыкания (t_рз= 1,2 с).

Токовая отсечка, если кабель не проходит по термической стойкости по времени действия МТЗ (t_рз= 0.1 с).