3.4 Перетоки мощности
Рисунок 3.1 - Схема перетоков мощности
4. Выбор схем РУ
Распределительное устройство (РУ) - это электрическое устройство которая предназначена для приема и распределения электроэнергии, содержащая коммутационные аппараты сборные и соединительные шины, устройства автоматизации и защиты, вспомогательные устройства.
Схемы РУ подстанций при конкретном проектировании разрабатываются на основании схем развития энергосистемы, схем электроснабжения, объекта и других работ на развитие электрических сетей, и должны:
- обеспечить требуемую надежность электроснабжения в соответствии с категорией электроприемники и трансформаторы.
- учитывать перспективу развития подстанции.
- учитывать требования противоаварийной автоматики.
- обеспечить возможность и безопасность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без охлаждения смешанных соединений.
- обеспечить наглядность, экономичность и автоматичность.
На РУ 220 кВ принимая схему с двумя рабочими и одной обходной системами шин. В нормальном режиме обходная система шин находится без напряжения, разъединители соединяющие линии и трансформаторы с обходной системой шин, отключены. Обходной выключатель отключен. Шины соединены между собой включенным шиносоединительным выключателем. С помощью обходной системой шин любой выключатель трансформаторов и линий может быть заменен обходным выключателем.
Рисунок 4.1 - Схема РУ на ВН 110 кВ
Достоинства:
1) безопасность от КЗ;
2) высокая надежность схемы;
3) экономичность.
Недостатки:
1) отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех источников питания и линий присоединенных к данной системе шин, а если в работе находится одна система шин, отключаются все присоединения;
2) ликвидация аварий затягивается, так как все операции по переводу с одной системы шин на другую производится разъединителями;
3) повреждение шиносоединительного выключателя равноценно КЗ на обеих системах шин, т.е приводит к отключению всех присоединений;
4) большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ;
5) необходимость установки шиносоединительного, обходного выключателя и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ.
Выбор схемы РУ на СН. Принимаем схему с одной текучей рабочей системой шин. Шины соединены между собой включенным секционированным выключателем. Схема СН на 35 кВ.
Рисунок 4.2 - Схема РУ на СН 35 кВ
Выбор схемы на РУ на НН на 10 кВ. принимается схема с одиночными секционированным выключателем системы шин
Рисунок 4.3 - Схема РУ на НН 10 кВ
4.1 Схема электроснабжения собственных нужд
Расчет нагрузки собственных нужд ПС
Трансформаторы собственных нужд применяются для питания нужд подстанции. Сюда входят освещение (рабочее и аварийное), компрессоры (нагнетают воздух для воздушных выключателей) и т.п.
Рисунок 4.4 - Схема электроснабжения собственных нужд
5. Выбор схемы электроснабжения и трансформатора собственных нужд
На подстанции устанавливается два трансформатора собственных нужд. Трансформаторы собственных нужд применяются для питания собственных нужд подстанции. Сюда входят: освещение (рабочее и аварийное), компрессоры (нагнетают воздух для воздушных выключателей) и т.п.
Мощность трансформаторов собственных нужд выбирается по нагрузкам собственных нужд с учетом коэффициента загрузки и одновременности, при этом отдельно учитываются летние и зимние нагрузка так же нагрузка в период ремонтных работ на подстанции.
Мощность трансформаторов собственных нужд SТ выбирается при двух трансформаторах собственных нужд на ПС с постоянным дежурством
SТ =, (5.1)
где коэффициент допустимой аварийной перегрузки, его можно принять равным 1,4.
Расчетная нагрузка Sрасчопределяется по формуле
Sрасч = , (5.2)
где P это установленная мощность, т.е. суммарная мощность всех электро-потребителей, кВт.
расчетные нагрузки собственных нужд с учетом летних и зимних нагрузок, квар.
Sрасч= кВ·А,
По формуле (5.15) определяется мощность трансформаторов собственных нужд
SТ = = 190,7 МВ·А
Выбирается 2 трансформатора типа ТС3-250/10
Таблица 5.1 - Технические характеристики трансформатора
|
U обмотки кВ |
|
Uк % |
||||||||
|
Тип Т-ра |
Sном, МВА |
ВН |
СН |
НН |
Px кВт |
Px кВт |
ВН-СН |
ВН-НН |
СН-НН |
|
|
ТСЗ-250/10 |
250 |
6 |
- |
0,23 |
1000 |
3800 |
5,5 |
- |
- |
Таблица 5.2 - Технические характеристики трансформатора
|
Вид потребителя |
Установленные мощности |
Cos? |
Нагрузки |
||||
|
Единиц кВт |
Количество |
Всего |
Р, кВт |
Q, кВ, АВ |
|||
|
Охлаждение трансформатора |
3 |
2 |
6 |
0,15 |
6 |
3,72 |
|
|
Подогрев выключателей 110 кВ 35 кВ |
11 4,4 |
9 7 |
99 30,8 |
0,8 |
99 30,8 |
||
|
Подогрев разъединителей и приводов 110 кВ 35 кВ |
0,6 0,6 |
33 14 |
19,8 8,4 |
0,8 |
19,8 8,4 |
|
|
|
Отопление, освещение, вентиляция ЗРУ с АПУ |
20 |
1 |
20 |
0,85 |
20 |
12,4 |
|
|
Отопление, освещение, вентиляция здания, разъездного персонала |
5,3 |
1 |
5,3 |
0,8 |
5,3 |
||
|
Освещение АРУ 110 кВ 35 кВ |
5 5 |
5 5 |
5 5 |
||||
|
Масло хозяйство |
10 |
1 |
10 |
0,85 |
10 |
62 |
|
|
Подзарядные зарядные агрегаты |
23 |
2 |
46 |
0,85 |
46 |
||
|
Итого: |
|
|
255,3 |
78,12 |
6. Расчет токов короткого замыкания
Расчеты токов КЗ необходимы:
- для сопоставления, оценки и выбора главных схем электрических станций, сетей и подстанций;
- выбора и проверки электрических аппаратов и проводников;
- проектирования настройки устройств релейной защиты и автоматики;
- анализа аварий в электроустановках и электрических системах;
- проверки оборудования на термическую и динамическую стойкость;
Для упрощения расчетов токов КЗ принимают следующие допущения:
- линейность всех элементов схемы;
- пренебрежение активными сопротивлениями элементов;
- пренебрежение током намагничивания трансформаторов;
- пренебрежение распределений емкостью электрических линий.
Все нагрузки представляются в виде постоянных индуктивных сопротивлений.
Расчет сопротивлений производится в относительных единицах.
Порядок расчетов токов КЗ:
- составляется расчет токов КЗ;
- составляется схема замещения;
- рассчитывается сопротивление;
- рассчитываются токи.
6.1 Структурная схема
Рисунок 6.1 - Структурная схема
6.2 Расчет сопротивлений
Сопротивление энергосистемы xс определяется по формуле
xс = xном с , (6.1)
где базовая мощность, принимается равным 1000 МВА;
номинальная мощность элементов (генератора, трансформатора, энергосистемы), МВт
xс1 = xном с (6.2)
xс = 2,5
Сопротивление электрических передач xл определяется по формуле
xл= xуд l, (6.3)
где xуд удельное сопротивление одного км линии принимается равным 0,4 Ом/км;
l длина линии;
напряжении линии по ряду средних напряжений.
x2= x3 = x4 = 0,430 = 0,9
Сопротивление трансформатора хт определяется по формуле
xт= , (6.4)
где относительное сопротивление трансформатора, которое определяется через Uк %
Uk BH-HH% = 17,5 %
Uk BH-СH% = 10,5 %
Uk СH-HH% = 6,5 %
Определяется сопротивление обмоток трансформатора
xTBH% = 0,5(UkBH-HH% + UkBH-CH% - UkCH-HH%) = 0,5(17,5 + 10,5 - 6,5) = 10,75%
xTCH% = 0,5(UkBH-CH % + UkCH-CH % - UkBH-HH %) = 0,5(10,5 + 6,5 -17,5) = -0,25 = 0%
xTНH% = 0,5(UkBH-HH % + UkСH-CH % - UkВH-СH %) = 0,5(17,5 + 6,5 - 10,5) = 6,75%
Определяется сопротивление трансформатора xт
Xт вн= Ч = 4,3
Xт сн= Ч = 0
хтнн= Ч = 2,7
Рисунок 6.2 - Схема замещения расчетов токов КЗ
6.3 Расчет токов КЗ в точке К1
х11 = х1 + = 0,58 + = 0,88
Определяется базовый ток по формуле
Iб =, (6.5)
где среднее напряжение в точке КЗ, кВ
Iб == 5,03 кА
Определяется периодическая составляющая токов КЗ по формуле
Iпо = , (6.6)
где сверхпереходная ЭДС источника, определяется по Рожковой
[1 C/99] Принимается равным 1, результирующее сопротивление генерирующей ветви до точки КЗ.
Iпо =
Периодическая составляющая тока КЗ для источника бесконечной мощности
Iпt= Iпо = 5,71 кА
Определяется ударный ток по формуле
Iуд = Iпо Ч Куд. (6.7)
где Куд. ударный коэффициент. Определяется по Рожковой [с.136]
Iуд =
Определяется апериодическая составляющая тока в момент времени tпо формуле
Iаt =
6.4 Расчет токов КЗ в точке К2 (секционный выключатель включен)
х12 = х11+ = 0,88 + = 3,03
Определяется периодическая составляющая токов короткого замыкания по формуле
,
,
Определяется ударный ток по формуле
,
Определяется апериодическую составляющую тока в момент времени по формуле
,
Периодическая составляющая тока КЗ, для источника бесконечной мощности определяется по формуле
,
,
6.5 Расчет токов КЗ в точке К2 ( секционный выключатель отключен)
х13 = х11+ х5 = 0,88+ 4,3 = 5,18
Определяется периодическая составляющая токов короткого замыкания по формуле
,
,
Определяется ударный ток по формуле
,
Определяется апериодическую составляющую тока в момент времени по формуле
,
Периодическая составляющая тока короткого замыкания, для источника бесконечной мощности определяется по формуле
,
,
6.6 Расчет токов короткого замыкания в точке К3 (секционный выключатель включен)
х14 = х11 + = 0,88 + = 0,88 + 2,15 + 1,35 = 4,38