Курсовая работа (т): Расчет силового трасформатора

Расчет силового трасформатора

Министерство образования и науки российской федерации

ФГОУ ВПО

«Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова»

Факультет энергетики и электротехники

Кафедра электроснабжения промышленных предприятии

имени А.А. Фёдорова

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ

Выполнил:

студент гр. ЭЭ-11-10

Порфирьев К.Н.

Руководитель проекта:

преподаватель

Злобина И.Г.

Чебоксары 2014 г

Содержание

1. Выбор числа, типа и номинальной мощности силовых трансформаторов

2. Выбор сечения кабельных линий

3. Ограничение токов короткого замыкания

3.1 Упрощенный расчет токов короткого замыкания

3.2 Проверка выбранных кабелей на нагрев токами КЗ

3.3 Выбор реакторов

4. Выбор электрических схем распределительных устройств

4.1Основные требования к схемам распределительного устройства

4.2 Выбор схемы РУ напряжением 6 кВ

4.3 Выбор схемы РУ напряжением 35 кВ

4.4 Выбор схем собственных нужд подстанций

5. Расчетные условия для выбора аппаратов и проводников

5.1 Расчетные рабочие токи

5.2 Расчетные условия для определения токов короткого замыкания

5.3 Расчет токов короткого замыкания

6. Выбор электрических аппаратов и шинных конструкций

6.1 Выбор выключателей

6.2 Выбор разъединителей

6.3 Выбор трансформатора тока

6.4 Выбор трансформатора напряжения

6.5 Выбор шинных конструкций в цепи трансформатора со стороны НН

7. Список литературы

1. Выбор числа, типа и номинальной мощности силовых трансформаторов.

Используя исходные данные и суточные графики нагрузки, найдем значения электрических нагрузок трансформаторов для нормального режима (летний и зимний).

Для синхронных компенсаторов:

QномСК=100%=4∙2,8=11,2 МВАр

Для сети 6 кВ:

Рмах=100%=34 МВт

Нагрузка трансформатора определяется:

,

где Pнг , Qнг - активная и реактивная мощности;

Qск - реактивная мощность, вырабатываемая синхронными компенсаторами.

трансформатор ток замыкание электрический

=· tgφ ,

где tgφ =0,75 (так как cosφ=0,8).

Нормальный режим работы (зимний период):

-4 :  =14 МВА;

-8: =22,13 МВА;

-12: =36,88 МВА;

-14: =28,7 МВА;

-20: =32,78 МВА;

-24: =22,13 МВА;

Нормальный режим работы (летний период):

0-8 :  =10,4 МВА;

-20 :  =25,41 МВА;

-24 :  =10,4 МВА;

Количество трансформаторов зависит от категорий приемников электрической энергии и от мощности, а также наличия резервных источников питания в сетях низшего напряжения.

Для проектируемой электрической подстанции выбираем, по табл.3.6/1/, 2 двухобмоточных трансформатора (так как есть приемники I и II категории) типа ТРДНС - 25000/35 с номинальными данными:

,

MBA,

кВ,

кВ,

кВт,

кВт

Рис.1.1. График электрических нагрузок нормального режима.

В нормальном режиме, когда работают оба трансформатора, перегрузки нет. При отключении одного трансформатора оставшийся в работе с учетом аварийной перегрузки должен обеспечить заданный график нагрузки.

Рассчитаем допустимую аварийную перегрузку при условии, что подстанция проектируется в г. Белгород с эквивалентной зимней температурой J0= - 6,7°С, табл.1.37/1/

Аварийные перегрузки определяются с использованием таблиц ГОСТ 14209-85. Таблицы заданы в предположении, что имеется двухступенчатый график нагрузки. В данной таблице указаны допустимые аварийные перегрузки трансформаторов напряжением до 110 кВ включительно. Для трансформаторов с классом напряжения выше 110 кВ допускается использование данных таблиц при условии, что расчетная температура окружающей среды будет увеличена на 20°С.

Преобразовываем многоступенчатый график нагрузки в эквивалентный, по износу изоляции, двухступенчатый. При этом к первой ступени S1экв относятся все нагрузки Sтр£Sном, ко второй ступени S2экв относят все нагрузки Sтр>Sном .

МВА;

МВА;

Рассчитываем коэффициенты , , 0,9Кмах:

;

;

;

По таблице аварийных перегрузок 1.36/1/ для эквивалентной температуры окружающей среды υ0= - 10°С , для системы охлаждения М, Д, для К1=0,79 и h=12 часов определяем К2доп=1,5.

Сравниваем: К2расч=1,34 < К2доп=1,5.

К2расч < К2доп , значит двухобмоточный трансформатор ТРДНС 25000/35 сможет обеспечить работу подстанции, с учетом аварийной перегрузки, при отказе второго трансформатора, передачу мощности по заданному графику.

1.2 Расчет температур обмотки и масла трансформаторов в аварийном режиме

Превышение температуры масла в верхних слоях трансформатора над температурой охлаждающей среды при относительной нагрузке  определяется:

где х = 0,9 для системы охлаждения М и Д.

=55о - номинальное превышение температуры масла для системы охлаждения М и Д.

Далее рассчитывается превышение температуры масла над температурой окружающей среды (-6,7 зимой в Белгороде) в переходном режиме. Расчёт начинается со второй ступени, т.к. до вечернего подъёма нагрузки тепловой режим успел стабилизироваться, для этой ступени , . Выполним расчёт для t = 2 часа, остальные расчёты аналогичны и сводятся в табл. 1.1.

где =3 ч. для системы охлаждения М и Д.

81,672,2260,6951,7348,52

91,43114,3126,1135,2137,6

Для расчёта первой ступени продолжительностью t = 8 часов и загрузкой ,  и ,

Для расчёта температуры обмотки следует рассчитать превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды при коэффициенте загрузки К1 и К’2:

где - номинальное превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды, для системы охлаждения М и Д оно равно

оC.

y - для системы охлаждения М и Д равно 0,8.

Прибавив к кривой изменения температуры масла  на участке от 0 до 12 часов и от 12 до 24 часов, получим кривую изменения температуры последовательной обмотки трансформатора. Из кривых (рис.1.4) следует, что при отключении одного трансформатора, оставшийся в работе сможет передавать всю мощность, но при этом температура масла не превышает допустимую, т.е.

Температура обмотки не превышает допустимую:

Рисунок 1.4 График , , .

1.3 Расчёт потерь электроэнергии в трансформаторах

Потери энергии в трансформаторах найдем по их суточным графикам нагрузки нормального режима.

МВт∙ч/год;

;

Потери электроэнергии в трансформаторе равны

 МВт∙ ч/год

2 Выбор сечения питающих РП кабельных линий

Шины подстанции (6 кВ)

2,4 МВт         2 МВт    2 МВт        2 МВт        1,5 МВт

Рис.2.1.Принципиальная схема распределительной сети 6 кВ.

Сначала выбираем сечение КЛ по экономической плотности тока по формуле:

,

где - экономическая плотность тока (таблица 10.1 /1/).

Затем проверяем выбранное сечение по нагреву:

 ,

где - коэффициент, учитывающий число рядом проложенных в траншее кабелей (таблица 7.17 /1/);

- коэффициент, учитывающий отличие температуры окружающей среды от номинальной;

- коэффициент, зависящий от времени перегрузки и от предшествующей нагрузки (таблица 1.30 /1/).

Найдем время использования максимума нагрузки:

;

По таблице 10.1 /1/ для ч  Выбираем силовые кабели с бумажной изоляцией с алюминиевыми жилами, проложенные в земле.

По таблице 7.17 /1/ выбираем .

Коэффициент  найдем по формуле:

,

где - длительно допустимая температура для кабелей с бумажной изоляцией напряжением 6 кВ;