Розрахунок електричної частини підстанцій

Міністерство освіти і науки України

Сумський державний університет

Кафедра електроенергетики















Курсовий проект

на тему: "Розрахунок електричної частини підстанцій"

по курсу: "Електрична частина станцій і підстанцій"







Виконав

Студент 4-го курсу

Соляник В. І.

Групи ЕТ – 61

Перевірив

Муріков Д. В.











Суми 2010


Зміст



	Реферат

	Вступ

	Завдання

	1. Розрахунок струмів короткого замикання

	2. Вибір вимикача на боці 220кВ

	3. Вибір вимикачів у колі трансформатора 10 кВ

	4. Вибір секційного вимикача на боці 10 кВ

	5. Вибираємо роз’єднувач на боці 220 кВ типу РГ

	6. Вибір трансформатора власних потреб

	7. Вибір трансформатора струму в колі силового трансформатора на боці вищої напруги

	8. Вибір трансформатора струму в колі силового трансформатора на боці нижчої напруги

	9. Вибір трансформатора струму на лінії, що відходять

	10. Вибір ошиновки розподільних пристроїв

	Схема підстанції

	Література




Реферат



Проект містить вісімнадцять сторінок пояснювальної записки, має одинадцять таблиць, десять рисунків, один аркуша графічної частини. Для трансформаторів власних потреб обрано трансформатор потужністю 40 кВт, основна схема з’єднань зображена в графічній частині, ошиновка трансформатори струму, напруги, роз’єднувачі, вимикачі та інше обладнання вибрано згідно навантаження та струмів номінального і аварійного режиму роботи системи.




Вступ



На даний момент Україна перебуває у складному економічному становищі, що сильно відбивається на енергетиці в цілому. У зв'язку з переходом України до ринкових відносин виникло багато ускладнень і вони не обійшли енергетику.

В умовах постійного розвитку промисловості виникає все більше нових підприємств, це призводить до зростання енергоспоживання, а отже і до збільшення передавальних потужностей, зміни конфігурації та протяжності мереж, комплектації підстанцій.

Для економічного використання електричного устаткування, зокрема силових трансформаторів установлюваних на ПС, необхідно робити більш точні розрахунки; компонувати так споживачів, щоб навантаження розподілилося рівномірно протягом дня. Необхідний більш точний облік електроенергії перетворень на ПС.




Завдання



Виконати розрахунок проекту електричної частини станції і підстанції.

Маючи початкові данні для курсового проекту визначаємо сумарну потужність споживчої підстанції. Вибрати кількість та потужність силових трансформаторів власних потреб на підстанції з вказаними параметрами.

За номінальними параметрами виконати вибір вимикачів в розподільчих пристроях всіх напруг підстанції. Дати короткий перелік обраних вимикачів.

Вихідними даними являються:

1). Напруга системи Uвн в кВ, яке відповідає високій стороні напруги підстанції.

2). Потужність системи Sном в МВА.

3). Реактивний опір системи Хс.

4). Кількість ліній зв’язку з системою та їх довжина.

5). Потужність навантаження, МВА.



Вихідні дані згідно варіанту:

Тип трансформатора

Хс, Ом

ХЛ1, Ом

ХЛ2, Ом

ХТ1, Ом

ХТ2, Ом

ТРДН – 40000/220

12.1

69.465

16.4

158.7

158.7




1. Розрахунок струмів короткого замикання



Підстанція живлення 220 кВ за двома тупиковими лініями: схема заміщення для розрахунку струмів короткого замикання наведена на рис 1.





Рисунок 1.

	

Опір системи :

Опір працюючих ліній ;

Опір працюючих трансформаторів .

Періодична складова ТКЗ у точці К1:







Періодична складова ТКЗ у точці К2 приведена до напруги вищої сторони:







Реальний ТКЗ у точці К2:






Ударний струм:

у точці 

у точці 

Допустимо, що амплітуда ЕДС і періодична складова ТКЗ незмінні за часом, тому через час, який дорівнює часу відключення:







Аперіодична складова ТКЗ до моменту розбіжності контактів вимикача:







де Та – постійна часу загасання аперіодичної складової для К1 – Та=0.025 с, для К2 – Та=0.05 с.

Аперіодична складова ТКЗ до моменту розбіжності контактів вимикача:

для К1 

для К2 

Інтеграл Джоуля

для К1 

для К2 






Струми короткого замикання

ТКЗ у початковий момент часу, кА

Ударний ТКЗ , кА

ТКЗ у момент витрати контактів вимикача, кА

Аперіод. складова ТКЗ,  кА

Інтеграл Джоуля ВR до кА2с

Шини 220 кВ (К1)

8.7

19.8

19.8

1.1

6.4

Шини 10 кВ (К2)

40

91.1

91.1

17.4

1244



Вибір високовольтних електричних апаратів РУ і струмоведучих частин

Максимальний струм на зовнішньому боці:







Струм у колі вступних вимикачів на боці 10 кВ:







Струм у колі секційного вимикача:







2. Вибір вимикача на боці 220кВ



Встановлюємо елегазовий вимикач типу 3АР1:

Вимикач з авто компресією

Високовольтний силовий вимикач типу ЗАР1 для класу напруг 72.5 - 145 кВ забезпечує оптимальне використовування теплової енергії електричної дуги виникаючої між головними контактами.







Це досягається за допомогою комутаційного вузла з авто компресією. Цей принцип гасіння дуги фірма Siemens запатентувала ще в 1973 р. З тих пір вони постійно працюють над удосконаленням техніки авто компресії До технічних новинок відноситься все більш інтенсивне використовування енергії електричної дуги для її власного гасіння. При відключенні струму короткого замикання необхідна енергія приводу зменшується до енергії використаної на механічний рух головного комутуючого контакту. Це означає мінімальну потребу в енергії приводу. Результат: дугогасительна камера з авто компресією допускає застосування компактного низькоенергетичного пружинного приводу, що володіє високою надійністю.




Умова вибору

Розрахункові значення

Каталожні значення



220 кВ

245 кВ



0.147 кА

4 кА



8.7 кА

135 кА



19.8 кА

135 кА



19.8 кА

50 кА



1.1 кА

-



6.4 кА2с

7500 кА2с



3. Вибір вимикачів у колі трансформатора 10 кВ



Вибираємо вакуумний вимикач типу 3АЕ1 576-4







Спосіб комутації

Технологія комутації у вакуумі, вживана у вакуумних камерах, була перевірена 30 роками служби.

Полюси

Полюс складається з вакуумної камери і кожуха полюса. Вакуумні камери повітряно ізольовані і легко доступні. Полюси закріплені на монтажній панелі приводу і підтримуються кожухами полюсів. Вакуумна камера жорстко закріплена верхнім кронштейном. Нижня частина камери закріплена на нижньому кронштейні, що дозволяє скоювати осьове переміщення. Кожух знижує зовнішні дії від комутацій і контактного тиску.

Привід

Привід, що включає мотор, індикатори і виконавчі механізми, встановлений на монтажній плиті.



Умова вибору

Розрахункові значення

Каталожні значення



10 кВ

12 кВ



1.616 кА

1.250 кА



40 кА

40 кА



91.1 кА

-



91.1 кА

16 кА



17.4 кА

36 кА



1244 кА2с

-



4. Вибір секційного вимикача на боці 10 кВ



Вибираємо вакуумний вимикач типу 3АЕ1 576-4








Умова вибору

Розрахункові значення

Каталожні значення



10 кВ

12 кВ



1.616 кА

1.250 кА



40 кА

40 кА



91.1 кА

-



91.1 кА

16 кА



17.4 кА

36 кА



1244 кА2с

-



5. Вибираємо роз’єднувач на боці 220 кВ типу РГ



Такого типу роз'єднувач виготовляється і на інші класи напруги (110 кВ, 150 кВ і 220 кВ) з номінальними струмами 1000, 2000, 3150 А, при цьому ізоляція, між контактною частиною і опорної, або порцелянова, або полімерна. Для управління роз'єднувач комплектується приводом сучасної розробки типу ПРГ-6УХЛ1 на базі застосування мікроперемикачів.







Роз'єднувачі серії РГ (РГН, РГНП, РГП) напругою від 110 до 220 кВ володіють наступними удосконаленнями:

- контактна система мідна, але поверхня її покрита оловом, в той же час місце контакту ножів з губками роз'єднувача покрите сріблом;

- металева частина, тобто рама роз'єднувача захищена від корозії, за допомогою оцинковування металу (нанесення гарячого і термодіффузіонного цинку);

- у колонок ізоляторів підвищений рівень стійкості до вітрових навантажень і стягненню приєднаних дротів;

- роз'єднувач зберігає надійність роботи при товщині ожеледі 20 мм;

- роз'єднувач, протягом всього терміну експлуатації, який складає не менше 30 років, не вимагає технічного обслуговування і, як наслідок, необхідність проводити змащування валів, шарнірів тяг і частин, що обертаються, відпадає.



Умова вибору

Розрахункові значення

Каталожні значення



220 кВ

220кВ



0.147 кА

1кА



19.8 кА

-



6.4 кА2с

-



6. Вибір трансформатора власних потреб



Сумарна розрахункова потужність приймача власних потреб визначається з урахуванням коефіцієнтів попиту Розрахунок потужності приймача власних потреб наведений у таблиці 1.



Таблиця 1.

№

Найменування споживача

Кількість одиниць

Потужність одиниць, кВт

Коеф. попиту



Споживана потужність

1

Охолодження трансформаторів

2

3

0.82

0.86

5.72

2

Підігрів високовольтних вимикачів зовнішньої установки

2

1.8

1

1

3.6

3

Підігрів приводів роз’єднувачів зовнішньої установки

6

0.6

1

1

3.6

4

Опалення, висвітлення, вентиляція закритого РУ

1

5

0.65

0.95

3.42

5

Висвітлення РУ

1

2

0.65

0.93

1.35

6

Сумарне навантаження власних потреб кВА

17.69



На підстанції передбачається установка 2 трансформаторів власних потреб. Номінальна потужність вибирається з умов







де  - потужність трансформатора власних потреб, кВА;

 - потужність споживачів власних потреб, кВА.

Оскільки  кВА, то беремо потужність трансформатора власних потреб такою, що дорівнює 25 кВА.

Ремонтне навантаження на підстанції беремо таким, що дорівнює 20 кВА. При підключенні цього навантаження на один трансформатор допускається його перевантаження на 20 %. Потужність трансформатора для забезпечення живлення навантаження власних потреб з урахуванням ремонтних навантажень:







Стандартна потужність трансформатора 40 кВА. Остаточно для живлення споживачів власних потреб беремо два трансформатори ТМ – 40/10






Виконуємо вибір трансформаторів струму.

Для перевірки за вторинним навантаження визначаємо опір приладів:







Тоді опір сполучних проводів може бути:







де  - номінальній опір навантаження, Ом;

 - опір приладів, Ом;

 - опір контактів, Ом.



Перетин сполучних поводів за умовами механічної міцності повинний бути не менше ніж 4 мм2 для алюмінієвих жил.

Перетин жил при довжині кабелю 






де  - питомий опір алюмінію, 

 - перетин жил, мм2;



Загальний опір струмового кола







7. Вибір трансформатора струму в колі силового трансформатора на боці вищої напруги



Вибираємо трансформатор струму типу ТФЗМ 33А – Т1








Умова вибору

Розрахункові значення

Каталожні значення



220 кВ

220



0.147 кА

0.2кА



19.8 кА

-



6.4 кА2с

243кА2с



1.25 Ом

-



8. Вибір трансформатора струму в колі силового трансформатора на боці нижчої напруги



Вибираємо трансформатор струму типу ТПЛ 10







Умова вибору

Розрахункові значення

Каталожні значення



10 кВ

10 кВ



1.616 кА

30 кА



91.1 кА

-



1244 А2с

3468



1.25 Ом

-




9. Вибір трансформатора струму на лінії, що відходять



Вибираємо трансформатор струму ТПЛ – 10







Умова вибору

Розрахункові значення

Каталожні значення



10 кВ

10 кВ



1.616 кА

30 кА



91.1 кА

-



1244 А2с

3468



1.25 Ом

-



10. Вибір ошиновки розподільних пристроїв



Вибираємо ошиновки розподільних пристроїв (РУ)

Ошиновку в РУ 220 кВ виконують, як правило, сталеалюмінієвими проводами марки АС, при цьому перетин шин повинен бути не менше 70 мм2. Вибір перетину здійснюється за довгостроково припустимому струмові. При максимальному робочому до 200 А вибираємо перетин 70 мм2 із припустимим струмом 265 А мінімальний перетин, виходячи з умови термічної стійкості, визначається за формулою:






Перетин 70 мм2 підходить і за термічною стійкістю, але живильну підстанцію лінії виконують проводом АС-240/35, тому і для ошиновки підстанції беремо АС-240/35.

Ошиновка закритих РУ 10 кВ виконується твердими шинами. Вибір перетину також виконується за допустимим струмом. Тверді шини повинні бути перевірені на динамічні дії струмів КЗ і на можливість виникнення резонансних явищ. Зазначені явища не виникають при КЗ, якщо власна частота коливань шини менше 30 і більше 200 Гц. Частота власних коливань для алюмінієвих шин визначається за формулою:







де  - довжина прольоту між ізоляторами м;

 - момент інерції поперечного перерізу шини щодо осі, перпендикулярної до напрямку згинаючої сили, см4;

 - поперечний переріз шини, см2.

Беремо шину коробчастого перерізу








Розмір, мм

Поперечний переріз однієї шини, мм2

Момент інерції

h

d

c

r





75

35

4

6

520

41.6



Знаходимо частоту власних коливань:

потужність електричний струм трансформатор





По розрахункам власна частота коливань коробчастої шини дорівнює 22 Гц, тобто менше ніж 30. Це означає, що дану шину можна брати для розрахункової підстанції.




Схема підстанції



Зобразимо схему підстанції:

QS – роз’єднувачі на високій стороні (220 кВ);

Q1 – вимикачі високовольтні на високій стороні;

ТРДН – силові трансформатори;

Q2 – секційний вакуумний вимикач на боці низької напруги (10 кВ);

Q3 – вакуумні вимикачі на боці низької напруги (10 кВ);

ТМ – трансформатор власних потреб;








Література

	

	Програма курсу, контрольні завдання і методичні вказівки до виконання курсового проекту "ЕЛЕКТРИЧНА ЧАСТИНА СТАНЦІЙ ТА ПІДСТАНЦІЙ" Суми, вид-во СумДУ 2006, Муріков Д. В., Лебединський І. Л., Василега П. О.

	Методичні вказівки до проведення практичних занять з курсу "Електричні станції і підстанції" Суми вид-во СумДУ 2005, Муріков Д. В., Лебединський І. Л., Василега П. О.

	Л. Д. Рожкова, В. С. Козулин "Электрооборудование станций и подстанций".