Проект подстанции 500/110/10 киловольт в Ростовской области

Введение

	

	Именно применение электроэнергии сделало возможным развитие самых передовых отраслей промышленности автоматизацию производства, внедрение и распространение компьютерных и информационных технологий. Именно электроэнергия неизмеримо повысила комфортность быта людей, все больше освобождая людей от рутинного домашнего труда. Темпы экономического роста в двадцатом столетии были очень высоки практически во всех регионах мира, хотя и в разное время. Рост производства и потребления электроэнергии был еще выше.

	Дальнейшее проникновение электроэнергии в сферу быта и непроизводственных услуг увязывается с механизацией и автоматизацией труда в домашнем хозяйстве, с проникновением в быт людей телекоммуникаций и информационных технологий, повышением качества услуг образования, медицины, отдыха и развлечений.

	К числу наиболее важных задач энергетической стратегии России относятся определение основных количественных и качественных механизмов достижения этих параметров, а также координация развития электроэнергетики с развитием других отраслей топливо - энергетического комплекса и потребности экономики страны.

	Стратегическими целями развития отечественной электроэнергетики в перспективе до 2020 г. являются:

	- надежное энергоснабжение населения и экономики страны;

	- сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы России, интеграция ЕЭС с другими энергообъединениями на Евразийском континенте;

	- повышение эффективности функционирование и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий;

	- уменьшение вредного воздействия отрасли на окружающую среду.

	В оптимистическом варианте развитие электроэнергетики России ориентировано на сценарий экономического развития страны, предполагающий форсированное проведение социально-экономических реформ с темпами роста производства валового внутреннего продукта. [1. www.ehighenergy.info]

	Мною проектируемая подстанция 500/110/10 киловольт предназначена для потребления мощности и питания предприятий цветной металлургии и населения. Связь с системой осуществляется на напряжениях 500 и 110 киловольт. Установка синхронных компенсаторов заданием не предусмотрена. Выдача мощности осуществляется на напряжениях 110 и 10 киловольт. Подстанция строится в Ростовской области.

	

	


	Выбор синхронных компенсаторов

	

	Выбор синхронных компенсаторов заданием не предусмотрен

	

	Выбор и обоснование двух вариантов схем проектируемой подстанции

	

	

	Рис. 1

	

	В схеме 1 шины распределительных устройств 500 киловольт и 10 киловольт соединены двумя автотрансформаторами АТДЦТН 500/110/10 АТ1 и АТ2. Питание шины 110 киловольт осуществляется с выводов среднего напряжения.

	

	

	Рис. 2

	




	В схеме 2 шины распределительных устройств 500 киловольт и 10 киловольт соединены тремя автотрансформаторами АТДЦТН 500/110/10 АТ3, АТ4 и АТ5. Питание шины 110 киловольт осуществляется с выводов среднего напряжения.

	

	3. Выбор силовых трансформаторов

	

	Определяем мощность автотрансформаторов:

	

	Qсн=Pснּtgφсн=150ּ0.62=93 МВар; ; Qнн=Pннּtgφнн=60ּ0.59=35.6 МВар;

	Smax= = = 

	246.25 МВА; ; 

	;.

	

	По этой мощности выбираю АТДЦТН 250000/500/110/10.

	По условию

	

	, , у

	

	Условие выполняется.

	Т.к. во втором варианте расположение и число автотрансформаторов сохраняется, считаю возможным выбрать те же автотрансформаторы

	

	АТДЦТН 250000/500/110/10.

	

	Выбор трансформаторов.

	В первом варианте выбор трансформаторов по структурной схеме не предусмотрен.

	Т.к. во втором варианте полная мощность проходит по четырём трансформаторам (АТ1, АТ2, Т1 и Т2), для расчётов используем следующую формулу:

	

	; 

	

	По этой мощности выбираю ТДЦ 80000/110/10.

	Данные выбранных трансформаторов и автотрансформаторов заносим в таблицу 3.1 и таблицу 3.2. 

	

	Таблица 3.1

	[3.c585]

	Тип трансформатора

	Номинальное напряжение, кВ

	Потери, кВт

	Напряжение короткого замыкания, %

	Ток холостого хода, %

	

	ВН

	НН

	холостого хода

	Короткого замыкания

	

	

	ТДЦ 80000/110/10

	121

	10,5

	85

	310

	11

	0.6

	

	Таблица 3.2

	[3. c172]

	Тип автотрансформатора

	Номинальная мощность, МВА

	Наибольший допустимый ток в обмотки

	Номинальное напряжение, кВ

	Потери, кВт

	Напряжение короткого замыкания,%

	Ток холостого хода, %

	

	автотрансформатора

	Обмотки НН

	

	ВН

	СН

	НН

	Холостого хода

	Короткого замыкания

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	ВН-СН

	ВН-НН

	СН-НН

	ВН-СН

	ВН-НН

	СН-НН

	

	АТДЦТН-250000/500

	/110

	250

	100

	983

	500

	121

	10,5;38,61

	200

	690

	280

	230

	13

	33

	18.5

	0,4

	

	
4. Технико-экономическое сравнение вариантов

	

	4.1 Экономическая целесообразность схем определяется минимальными приведенными затратами по формуле:

	

	[4. c.396 (5.6)]

	

	где К – капиталовложения на сооружение электроустановки, тыс. руб.; pн – нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0,12; И – годовые эксплуатационные издержки, тыс. руб./год.; У – ущерб от недоотпуска электроэнергии, тыс. руб./год.

	Капиталовложения “К” при выборе оптимальных схем выдачи электроэнергии и выборе трансформаторов определяют по укрупненным показателям стоимости элементов схемы.

	Вторая составляющая расчетных затрат – годовые эксплуатационные издержки – определяется по формуле:

	

	[4. c.327 (5.7)]

	

	где Pa, P0 – отчисления на амортизацию и обслуживание, %; ∆W – потери электроэнергии, кВт ∙ ч; β – стоимость 1 кВт ∙ ч потерь электроэнергии, коп/кВт ∙ ч

	Делаем таблицу капитальных затрат:

	

	Таблица 4.1

	Оборудование

	Цена, т.р.

	Первый

	Второй

	

	

	количество

	стоимость

	количество

	стоимость

	АТ1, АТ2, АТ3, АТ4:

	АТДЦТН 250000/500/110/10

	375.5

	2

	751

	2

	751

	Т1, Т2: ТДЦ 80000/110/10.

	113.7

	нет

	нет

	2

	227.4

	Ячейка 110

	250.5

	2

	501

	4

	1002

	ИТОГО

	

	

	1252

	

	1980.4

	ИТОГО с учётом удорожания ×30

	

	

	1252×30

	

	1980.4×30

	

	4.2 Рассчитываем издержки для первого варианта:

	

	; ; ;[1.с 

	315(т.8.2)]

	β=85коп/кВтч; ; ; [1.с 315(т.8.2)]

	ч; =0.85; ; ;

	=0.5∙=0.5 ∙ 690=345кВт;

	;

	;

	;

	

	4.3 Рассчитываем издержки для второго варианта:

	

	; ; ;

	

	

	Т.к. во втором варианте дополнительно используются те же автотрансформаторы, что и в первом варианте, то для нахождения полных затрат энергии второго варианта к  прибавить :

	

	;

	;

	

	

	4.4 Сравнение вариантов:

	

	,6%= 

	

	Используются те же автотрансформаторы, что и в первом варианте, то для нахождения полных затрат энергии второго Первый вариант экономичнее второго на 76%, поэтому дальнейшие расчёты ведём для первого варианта.

	

	5. Расчёт токов короткого замыкания

	

	5.1 Построение схемы замещения для всех точек:

	

	

	




	

	

	




	Расчет токов короткого замыкания производим в относительных единицах. Базисную мощность принимаю Sб=1000 МВА.

	

	5.2 Расчёт сопротивлений

	

	

	

	

	

	

	

	 принимаем за нуль

	

	

	

	

	

	

	




	5.3 Расчёт для первой точки короткого замыкания:

	

	

	

	

	

	

	

	




	5.4 Расчёт для второй точки замыкания:

	

	

	

	

	

	

	

	.

	




	5.5 Расчёт третьей точки короткого замыкания:

	

	

	

	

	

	

	

	

	.

	

	Токи трехфазного короткого замыкания:

	

	Таблица 5.1

	Точки К.З.

	К-1

	К-2

	К-3

	Среднее напряжение,Ucр кВ

	515

	115

	10,5

	Источники

	С1,2

	С1,2

	С1,2

	Результирующие сопротивления, хрез

	2,01;

	2,285

	2,01;

	0,905

	2,71;

	3,9

	Базовый ток

	

	

	

	

	

	1,0

	1,0

	1,0

	

	2,27

	8,05

	34,4

	

	

	

	

	

	6,08

	19,5

	94

	

	0,035

	0,038

	0,07

	

	0,56

	0,28

	0,03

	

	1,8

	3,18

	1,46

	

	Примечание:    

	[2.c.163§3.3(рис.3-26)]

	[2.c.161§3.3(Т.3-8)]

	[2.c.140§3.3(Т.3-4)]

	

	6. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

	

	Веду выбор оборудования на РУНН-10 кВ. Выбор выключателей и разъединителей.

	Определяю расчетные токи продолжительного режима;

	

	

	

	

	Расчетные и каталожные данные свожу в таблицу.

	

	Таблица 6.1

	Расчетные данные

	Каталожные данные

	

	Выключатель МГГ-10-45

	Разъединитель РОН-10-4000-У1

	Uуст=10 кВ

	Uном=10 кВ

	Uном=10 кВ

	Imax=3464 А

	Iном=4000 А

	Iном=4000 А

	

	

	-

	

	

	-

	

	

	-

	

	

	

	

	

	

	

	

	-

	

	Выбор выключателей по условию отключения апериодической составляющей тока КЗ не проходит, в этом случае допустимо проверить выключатель по полному току КЗ.

	Выбор шин.

	Произвожу выбор шин на стороне низшего напряжения. Выбор производим по экономической плотности тока:

	

	

	

	Принимаю 2 несущих провода АС-30/39, тогда

	

	

	

	Число А-300:

	

	.

	

	Принимаю токопровод 2×АС-300/39 + 4×А-300; d=230мм, D =3м.

	

	




	Пучок голых проводов имеет большую поверхность охлаждения, поэтому проверку на термическую стойкость не проводим.

	Проверка на схлёстывание:

	

	

	

	Сила тяжести 1метра токопровода с учётом массы колец 1,6 кг, массы 1метра провода АС-300/39 1,132 кг, провода А-300 0,794 кг по табл. 7-29, 7-30 в [2]:

	

	

	Если 

	

	

	По диаграмме для 

	Допустимое отклонение:



	

	

	Схлёстывания не произойдёт, т.к. 

	Выбор изоляторов.

	Выбираю изолятор ПС6-А; Uном =10 кВ; Fном. =60000 Н.

	Выбор трансформаторов тока.

	Учитывая, что трансформатор тока будет установлен в КРУН, выбираю ТПШЛ 10-5000-0,5/10Р, R2ном =1,2 Ом, Ктер=35, tтер=3.

	Сравнение расчетных и каталожные данных приведены в таблице 6.2. При расчете пользуюсь формулами [2.c.373-377].

	

	Таблица 6.2

	[2.c.367(т.4.12)]

	Расчетные данные

	Каталожные данные

	Uуст =10 кВ

	Uном =10 кВ

	Imax=3464 А

	Iном =5000 А

	

	Не проверяем

	

	

	

	Составляю таблицу вторичной нагрузки трансформатора тока

	

	Таблица 6.3

	[2.c.632(п.4.7)].

	Приборы

	Тип

	Нагрузка

	

	

	А

	В

	С

	Амперметр

	Э-335

	0,1

	0,1

	0,1

	Счетчик реактивной энергии

	Д-365

	0,5

	-

	0,5

	Счетчик активной энергии

	САЗ-Н361

	2,5

	-

	2,5

	Итого

	

	3,1

	0,1

	3,1

	

	Из таблицы видно, что более загружены трансформаторы тока фаз А и С.

	Общее сопротивление приборов: 

	

	

	Допустимое сопротивление проводов при 

	




	

	

	Так как на данной подстанции высшее напряжение 500кВ, то принимаю соединительные провода с медными жилами (), ориентировочная длина 50м. [2.c.375].

	

	

	, 

	

	так как ближайшее стандартное сечение кабеля 3.6 мм в диаметре, принимаю кабель М10-3,6

	Выбор трансформаторов напряжения.

	В цепи комплектного токопровода установлен трансформатор напряжения типа ЗНОЛ 06-10У3.

	Проверяю его по вторичной нагрузке. Подсчет нагрузки приведен в таблице 6.4.

	

	Таблица 6.4

	Приборы

	Тип

	Sодной об-ки

	Число об-к

	cos y

	sin y

	Число приборов

	Общая S

	

	

	

	

	

	

	

	R Вт

	Q Вар

	Вольтметр

	Э-335

	2

	1

	1

	1

	0

	1

	2

	Вольтметр с переключением

	для измерения трех

	фазных напряжений

	Э-365

	2

	1

	1

	0

	1

	2

	-

	Счетчик активной энергии

	САЗ-Н361

	2

	2

	0,38

	0,925

	1

	4

	9,7

	Счетчик реактивной энергии

	СРЧ-И76

	3

	2

	0,28

	0,925

	1

	6

	14,5

	Итого

	

	

	

	

	

	

	14

	24,2

	[2.c.378(т.4.14)]

	




	Вторичная нагрузка 

	

	

	

	Выбранный трансформатор ЗНОЛ 06-10У3 имеет номинальную мощность , в классе точности 0.5, необходимом для присоединения счетчиков. Таким образом , трансформатор будет работать в выбранном классе точности.

	Выбор КРУН на РУНН 10 кВ.

	Число линий на РУ 10 кВ 24 штуки, пропускная способность одной линии 2.5 МВт. Определяю ток нормального режима и максимальный ток одной отходящей линии для выбора КРУН.

	

	

	[5.6.96]

	

	Предполагаю, что одним КРУН будет вестись коммутация сразу трех отходящих линий. Нахожу максимальный ток протекающий по одной ячейке КРУН.

	

	

	

	Выбираю КРУН К-49, Uном =10 кВ, номинальный ток 1000 А, максимальное число и сечение силовых кабелей, мм2 4(3х240), электродинамическая стойкость 51 кА, тип выключателя и привода ВКЭ-10 встроенный электромагнитный, номинальный ток отключения 31,5 кА.

	В ячейке применяю трансформатор тока ТПЛК-10, Uном =10 кВ, номинальный ток первичной обмотки 1000 А, ток электродинамической стойкости 74,5 кА, может работать в классе точности 0,5. [3.c.294(т.5.9)], [3.c.519(т.9.7)]

	

	7. Выбор схемы собственных нужд и трансформаторов собственных нужд

	

	Потребителей мощности на собственные нужды свожу в таблицу 7.1.

	

	Таблица 7.1

	[3.c.118(т.9)]

	Наименование приемников

	Установлен. мощн.

	

	

	Нагрузка

	

	Едн.(кВт) х количество

	Всего кВт

	

	

	Р, кВт

	Q, кВар

	Охлаждение АТДЦТН

	30х2,8

	84

	0,85

	0,62

	84

	52,08

	Подогрев шкафов КРУН

	1х5

	5

	1

	0

	5

	-

	Подогрев приводов разъед.

	0,6х5

	3

	1

	0

	3

	-

	Подогрев релейного шкафа

	1х1

	1

	1

	0

	1

	-

	Отопление и освещение ОПУ

	60х1

	60

	1

	0

	60

	-

	Освещение ОРУ

	5х5

	25

	1

	0

	25

	-

	Компрессорная эл. двиг.

	2х40

	80

	0,8

	0,75

	80

	60

	Отопление, освещение

	20х2

	40

	1

	0

	40

	-

	Итого

	

	

	

	

	294

	112,08

	

	Нахожу расчетную нагрузку при коэффициенте спроса 0,8:

	

	 [3.c.87]

	

	Принимаю два трансформатора ТСЗ по 250 МВА. При отключении одного трансформатора, второй будет загружен на 

	




	, что допустимо.

	

	8. Выбор рода оперативного тока

	

	Согласно норм технологического проектирования на подстанциях с высшим напряжением 500 киловольт принимается постоянный оперативный ток.

	Для получения оперативного постоянного тока на подстанции с высшим напряжением 500 киловольт необходимо установить две аккумуляторные батареи

	

	9. Выбор и обоснование схем распределительных устройств подстанции

	

	На стороне высшего напряжения мною выбрана схема четырёхугольника, так как при четырёх присоединениях и номинальном напряжении 500 киловольт рекомендуется именно эта схема.

	На стороне среднего напряжения, учитывая малое количество присоединений (два трансформаторных и четыре линейных) выбрана схема с одной секционированной и обходной системами шин с совмещёнными обходным и шиносоединительным выключателями.

	На стороне 10 кВ всегда применяется схема с одной рабочей секционированной системой шин.

	подстанция трансформатор электрический аппарат




	Список литературы

	

		Л.Д. Рожкова, Л.К. Карнеева, Т.В. Чиркова Электрооборудование электрических станций и подстанции - Энергоатомиздат 2-е, Издательский центр «Академия», 2005-448с.

		Неклеепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций (справочный материал) 4-е изд. перераб. и доп-н. Энергоатомиздат. 1989-608 с.

		Рожкова Л.Д. Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций Энергоатомиздат. 1987-648 с.

		4. «Правила устройства электроустановок» 6-е изд. перераб. и доп-н. Энергоатомиздат. 1989-648 с.

		5. Методические указания к выполнению курсового проекта по Предмету «Электрооборудование электрических станций и подстанции». 1985-123 с.