Выбор кабеля для ТСН:

1) по нагреву (по длительно допустимому току):

(7.3)

где I_р - наибольший ток послеаварийного режима, А.

Выбираем кабель ААШв сечением (3*16) мм² для которого I_доп.=75А.

Схема электроснабжения потребителей собственных нужд представлена на рисунке 7.1

Рисунок 7.1 - Схема электроснабжения потребителей собственных нужд

8. Выбор основных конструктивных решений по подстанции

РУ 35, 110 кВ сооружаются открытыми.

Основные факторы, определяющие конструкцию ОРУ: схема электрических сооружений, уровень номинального напряжения, число и порядок подключения присоединений, возможность расширения, компоновка ОРУ и его элементов.

На напряжения 35 и 110 кВ применяем открытые распределительные устройства, так как позволяют климатические условия и нет ограничения площади для размещения подстанции. На этом напряжении ОРУ обладает существенными преимуществами по сравнению с ЗРУ: меньше объем строительных работ, так как необходимы лишь подготовка площадки, устройство дорог, сооружение фундаментов и установка опор, в связи с этим уменьшаются время сооружения и стоимость ОРУ; легче выполняются расширение и реконструкция, все аппараты доступны для наблюдения. Все сооружения на площадке подстанции размещаются таким образом, чтобы при строительстве и монтаже, а также при ремонтах оборудования можно было использовать различные передвижные и стационарные грузоподъемные устройства. Проезд по дороге возможен вдоль выключателей 35 и 110 кВ, около трансформаторов и КРУ 10 кВ. Для ревизии трансформаторов предусматривается площадка около трансформаторов с возможностью использования автокранов. Опоры под оборудованием выполнены из унифицированных железобетонных стоек и свай с металлическими конструкциями сверху для крепления аппаратов. На подстанции кабельные каналы к аппаратам следует выполнять раздельными, чтобы при пожарах была исключена возможность одновременной потери взаиморезервирующих КЛ.

Планировка площадки ОРУ выполняется с уклоном для отвода ливневых вод. Должны быть приняты меры для предотвращения попадания в каналы ливневых вод и почвенных вод. Полы в каналах должны иметь уклон не менее 0,5% в сторону водосборников. Кабельные каналы должны выполняться из несгораемых материалов с пределом огнестойкости 0,75 ч. Покрытие каналов выполняется бетонными съемными плитами и используется как ходовая дорожка для обслуживающего персонала подстанции. Масса отдельной плиты перекрытия должна быть не более 70 кг. Плита должна иметь приспособление для подъема. Плиты в местах пересечения с проездом должны быть рассчитаны на нагрузку от механизмов.

Ошиновка ОРУ 35 и 110 кВ выполняется гибкими проводами АС с расстоянием между фазами соответственно 250 и 300 см.

Под силовыми трансформаторами предусмотрены маслосборные ямы, перекрытые решетками с засыпками не менее 25 см.

КРУ 10 кВ представляет собой открытое РУ состоящее из набора типовых ячеек. Применение КРУ позволяет сократить время требуемое на проектирование, монтаж и наладку РУ. В КРУ выключатели, измерительные трансформаторы напряжения и ограничители перенапряжений устанавливаются на выкатных тележках шкафа. Преимущество такой конструкции - во взаимозаменяемости однотипных выкатных тележек, а также в том, что отдельные отсеки шкафа отделены друг от друга металлическими перегородками.

В общеподстанционном пункте управления (ОПУ) расположены панели управления собственных нужд и релейной защиты, устройство связи, мастерская для приезжих ремонтных бригад, служебная комната и др.

Подстанция освещается прожекторами, установленными на прожекторных мачтах.

Территория подстанции ограждена забором, состоящим из металлических сеток высотой h = 2 м.

9. Расчет заземления подстанции

На РПП предусматривается защитное заземление, обеспечивающее защиту обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения к металлическим частям, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции. В качестве искусственных заземлителей применяются вертикальные или горизонтальные стальные стержни или полосы. Размещение горизонтальных заземлителей производится таким образом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой оборудованием. На территории открытого РУ прокладывают заземляющие полосы на глубине 0,5 - 0,7 м вдоль рядов оборудования со стороны обслуживания на расстоянии 0,8 - 0,1 м.

Определим длительность воздействия напряжения прикосновения ф_в, с по формуле:

(9.1)

где t_р.з.=0,1с - время срабатывания релейной защиты,

t_отк.в.=0,05с - собственное время отключения выключателя.

Так как длительность воздействия напряжения прикосновения ф_в=0,15с менее 0,2с, то наибольшее допустимое напряжение прикосновения U_пр.доп.=400В.

Определим сопротивление растекания тока от ступней R_c, Ом по формуле:

(9.2)

где с, Ом^.см - удельное сопротивление грунта, равно 40 Ом^. м^.

.

Определим коэффициент в, определяемый по сопротивлению тела человека R_ч=1000Ом и сопротивлению растекания тока от ступней человека R_с=60 Ом по формуле:



(9.3)

,

Определим суммарную длину горизонтального заземлителя L_r, м по формуле:

(9.4)

где А - длина подстанции, м А = 110 м;

В-ширина подстанции, м В = 50 м;

а - расстояние между заземлителями, м

.

Коэффициент напряжения прикосновения К_п рассчитывается по формуле:

(9.5)

l_в=5 м - длина вертикального заземлителя,

а=50 м - расстояние между вертикальными заземлителями,

S= - площадь заземляющего устройства.

М=0,5 при однородном грунте.

.

Определим напряжение на заземлителе U_з, В по формуле:

(9.6)

.

Определим ток однофазного замыкания из соотношения:

(9.7)

Для подстанций, у которых заземлены нейтрали 2^х трансформаторов ток замыкания на землю определяют из соотношения:

(9.8)

.

Определим сопротивление заземляющего устройства R_з.доп., Ом по формуле:

(9.9)

Действительный план заземляющего устройства преобразуем в расчетную квадратную модель со стороной

Число ячеек по стороне квадрата m определим по формуле:



(9.10)

принимаем m=14.

Длина полос в расчетной модели L_r¹² рассчитывается по формуле:

(9.11)

.

Длина сторон ячеек b, м определяется по формуле:

(9.12)

Число вертикальных заземлителей, n_в по периметру контура при определяется по формуле:

(9.13)

принимаем n_в=6 Общая длина вертикальных заземлителей L_в, м определяется по формуле:



(9.14)

t=0,7 м - глубина заложения горизонтальных заземлителей.

Относительная глубина меньше 0,1; тогда

.

Определим общее сопротивление сложного заземлителя, преобразованного в расчетную квадратную модель:

(9.15)

Общее сопротивление сложного заземлителя , что является допустимым.

Напряжение прикосновения U_пр, В определяется по формуле:

(9.16)

Условие выполняется, заземление выбрано верно.



10. Расчёт защиты подстанции от прямых ударов молнии

Одним из важнейших условий бесперебойной работы подстанций является обеспечение надежной грозозащиты зданий, сооружений и электрооборудования подстанций.

Правильно выполненная молниезащита надежно защищает объект и тем самым значительно повышает его эксплуатационные показатели. В то же время дополнительные затраты на устройство молниезащиты по сравнению с общими затратами на строительство прдприятия, как правило, весьма незначительны (не более 0,5%). Необходимость молниезащиты различных сооружений и установок связана с тем, что при ударах молнии на них оказывается определенное воздействие, представляющее опасность как для самих сооружений, так и для находящихся в них людей.

Аварийное отключение подстанции высокого напряжения приводит к большому народнохозяйственному ущербу, так как от подстанции, как правило, отходит целый ряд линий, питающих большое число потребителей. Авария на подстанции приводит к длительному перерыву в электроснабжении этих потребителей. Положение может существенно осложниться за счет развития аварии на подстанции в системную аварию. Кроме того, время, необходимое для ликвидации аварии на подстанции, особенно при повреждении внутренней изоляции аппаратов, может быть весьма значительным. Поэтому к молниезащите подстанций предъявляются значительно более жесткие требования, чем к молниезащите линий электропередачи и других объектов, и, хотя подстанции имеют небольшие размеры и удары молнии в них довольно редки, необходима весьма гарантированная защита всей территории подстанции от прямых ударов молнии.

Защита открытых распределительных устройств РПП осуществляется стержневыми молниеотводами. На высоте h_x защищаемого объекта (наиболее выступающих элементов ОРУ) радиус действия молниеотвода r_x, м определяется по формуле:

(10.1)

где h_x - высота защищаемого объекта, м;

h - высота молниеотвода, м (принимаем равной 16 м);

р - коэффициент, равный:

р = 1 для молниеотводов при h < 30 м;

р = 5.5 / h для молниеотводов при h > 30 м (в нашем случае p = 1);

ha - активная высота молниеотвода, м. Определяется по формуле:

h_a=h - h_x (10.2)

h_a= 16-11,5=4,5 м

Принимаем шесть молниеотводов в ОРУ 110 кВ, два молниеотвода на трансформаторных порталах и четыре молниеотвода на порталах ОРУ 35 кВ с целью обеспечения требуемой зоны защиты.

Общая зона действия восьми стержневых молниеотводов показана на рис. 10.1.

Радиус действия r_x каждого молниеотвода определяем по формуле (10.1), а b_x - по формуле:

(10.3)



Объект высотой h_x внутри зоны защиты будет защищен, если выполняется условие:

D 8h_ap (10.4)

где D - диагональ четырехугольника.

Dр = 8·4,5·1 = 36 м

Проверим условие:

Молниеотводы устанавливаем: 1-6 - на порталах 110 кВ; 7,8 - на трансформаторных порталах; 9-12 - на порталах 35 кВ. Токопроводящий спуск молниеотвода соединяется с заземляющим устройством ОРУ, если молниеотвод установлен на конструкции ОРУ. При этом должно быть установлено два-три или один-два вертикальных электрода длиной 3?5 м соответственно на таком же расстоянии от стойки с молниеотводом.



Рисунок10.1 - Зона защиты стержневых молниеотводов

11. Определение видов учета электроэнергии и электрических измерений

Контроль за режимом работы основного и вспомогательного оборудования на подстанциях осуществляется с помощью контрольно- измерительных приборов.

Перечень необходимых измерительных приборов и место их установки представлено в таблице 11.1.

Таблица 11.1 - Перечень необходимых измерительных приборов

Цепь	Место установки прибора	Перечень приборов
Питающей линии 110кВ	ОПУ	Амперметр, вольтметр, счетчики активной и реактивной энергии, ваттметр и варметр.
ВН трехобмоточного трансформатора	ОПУ	-
СН трехобмоточного трансформатора	ОПУ	Амперметр, вольтметр, варметр, ваттметр, счетчики активной и реактивной энергии
НН трехобмоточного трансформатора	РУ 10кВ	Амперметр, вольтметр, варметр, ваттметр, счетчики активной и реактивной энергии
Секционного выключателя 35кВ	ОПУ	Амперметр
Секционного выключателя 10кВ	РУ 10кВ	Амперметр
Линии к потребителю	РУ 10кВ	Амперметр, счетчики активной и реактивной энергии

Измерительные приборы выбираются по вторичному току и напряжению, а так же по допустимой мощности обмоток трансформаторов тока и напряжения.

Для того чтобы трансформатор напряжения работал в пределах заявленного класса точности необходимо выполнение условия:

(11.1)

где S_2? - суммарная вторичная нагрузка трансформатора напряжения, ВА;

S_ном - номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора напряжения, ВА.

Для того, чтобы трансформатор тока работал в пределах заявленного класса точности необходимо выполнение условия:

(11.2)

где z₂ - общее сопротивление приборов во вторичной цепи трансформатора тока, Ом;

z_2ном - допустимая нагрузка трансформатора тока, Ом.

В качестве прибора, ведущего измерение значений тока и напряжения, активной, реактивной мощности в одном или двух направлениях будет использоваться многофункциональный прибор PD194PQ.

Многофункциональные измерители PD194PQ предназначены для измерения в 3-х фазных сетях активной и реактивной мощности, коэффициента мощности, частоты, токов по фазам, фазных и междуфазных напряжений. Приборы используются на предприятиях электроэнергетики, промышленности и коммунального хозяйства.

Для измерения потребляемой активной и реактивной энергии будет использоваться счетчик Меркурий 230ART.

Для измерения токов в отходящих к потребителю линиях, а так же в цепях секционных выключателей будут применяться амперметры PA194I-2K4.

Проверка выбранных трансформаторов тока и напряжения питающих линий 110кВ по вторичной нагрузке.

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения НКФ-110-83 (S_ном=400ВА) представлена в таблице 11.2.

Таблица 11.2 - Вторичная нагрузка трансформатора напряжения НКФ-110-83

Прибор	Тип	Мощность одной обмотки, ВА	Число обмоток	Число приборов	Общая потреб. мощность
					S, ВA
Многофункциональный прибор	PD194PQ	1,6	3	1	5
Счетчик активной и реактивной энергии	Меркурий 230ART	2,5	3	1	7,5
Итого	12,5

Проверим по условию (11.1):

12,5 ВА 400 ВА

Условие выполнено, следовательно трансформатор напряжения будет работать в пределах заявленного класса точности.

Для соединения трансформатора напряжения с приборами выбираем контрольный кабель КСРГ с жилами сечением 4мм².

Вторичная нагрузка трансформатора тока TG 145N (Z_ном=1,2Ом) представлена в таблице 11.3

Таблица 11.3 - Вторичная нагрузка TG 145N

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, ВА
		А	В	С
Многофункциональный прибор	PD194PQ	0,5	0,5	0,5
Счетчик активной и реактивной энергии	Меркурий 230 ART	0,1	0,1	0,1
Итого	0,6	0,6	0,6

Общее сопротивление приборов r_приб, Ом определяется по формуле:

(11.3)

Выбираем контрольный кабель АКРГВ с жилами 4мм².

Допустимое сопротивление проводов r_пр, Ом определяется по формуле:

(11.4)

где с - удельное сопротивление материала провода, Ом^.м (для выбранного кабеля с = 0,0283^.10^-6 Ом*м);

l - ориентировочная длина от трансформатора тока до места установки приборов (ОПУ) (примем l= 75 м);

S - сечение провода, мм².

;

Примем сопротивление контактов r_к равным 0,05 Ом, при включении до трех приборов и 0,1 Ом при большем числе приборов, тогда общее сопротивление вторичной нагрузки Z₂, Ом рассчитаем по формуле:

(11.5)

Ом

Проверим по условию (11.2):

Условие выполнено, следовательно трансформатор тока будет работать в пределах заявленного класса точности.

Проверка выбранных трансформаторов тока и напряжения цепи 35кВ трехобмоточного трансформатора по вторичной нагрузке.

На стороне 35 кВ были выбраны к установке трансформаторы напряжения ЗНОМ-35-65 У1 (S_ном= 150ВА) и трансформаторы тока ТЛК-35-2 (Z_ном=1,2Ом).

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения ЗНОМ-35-65 У1 представлена в таблице 11.2.

Таблица 11.4 - Вторичная нагрузка трансформатора напряжения ЗНОМ-35-65 У1

Прибор	Тип	Мощность одной обмотки, ВА	Число обмоток	Число приборов	Общая потреб. мощность
					S, ВA
Многофункциональный прибор	PD194PQ	1,6	3	1	5
Счетчик активной и реактивной энергии	Меркурий 230ART	2,5	3	1	7,5
Итого	12,5

Проверим по условию (11.1):

12,5 ВА 150 ВА

Условие выполнено, следовательно, трансформатор напряжения будет работать в пределах заявленного класса точности.

Для соединения трансформатора напряжения с приборами выбираем контрольный кабель КСРГ с жилами сечением 4мм².

Вторичная нагрузка трансформатора тока ТЛК-35-2 (Z_ном=1,2Ом) представлена в таблице 11.5.

Таблица 11.5 - Вторичная нагрузка ТЛК-35-2

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, ВА
		А	В	С
Многофункциональный прибор	PD194PQ	0,5	0,5	0,5
Счетчик активной и реактивной энергии	Меркурий 230 ART	0,1	0,1	0,1
Итого	0,6	0,6	0,6

Общее сопротивление приборов r_приб, Ом определяется по формуле (11.3):

Выбираем контрольный кабель АКРГВ с жилами 4мм².

Допустимое сопротивление проводов r_пр, Ом определяется по формуле (11.4): ;

l - ориентировочная длина от трансформатора тока до места установки приборов (ОПУ) (примем l= 50 м).

Примем сопротивление контактов r_к равным 0,05 Ом, при включении до трех приборов и 0,1 Ом при большем числе приборов, тогда общее сопротивление вторичной нагрузки Z₂, Ом рассчитаем по формуле (11.5):

Ом

Проверим по условию (11.2):

Условие выполнено, следовательно, трансформатор тока будет работать в пределах заявленного класса точности.

Проверка выбранных трансформаторов тока и напряжения цепи 10кВ трехобмоточного трансформатора по вторичной нагрузке.

На стороне 10 кВ были выбраны трансформаторы напряжения ЗНОЛ.06-10 У3 (S_ном= 75ВА) и трансформаторы тока ТОЛ-10-М2-2500/5 У3 (Z_ном=0,4Ом).

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения ЗНОЛ.06-10 У3 представлена в таблице 11.6.

Таблица 11.6 - Вторичная нагрузка трансформатора напряжения ЗНОЛ.06-10 У3

Прибор	Тип	Мощность одной обмотки, ВА	Число обмоток	Число приборов	Общая потреб. мощность
					S, ВA
Многофункциональный прибор	PD194PQ	1,6	3	1	5
Счетчик активной и реактивной энергии	Меркурий 230ART	2,5	3	6	45
Итого	50

Проверим по условию (11.1):

50 ВА 75 ВА

Условие выполнено, следовательно трансформатор напряжения будет работать в пределах заявленного класса точности.

Для соединения трансформатора напряжения с приборами выбираем контрольный кабель КСРГ с жилами сечением 4мм².

Вторичная нагрузка трансформатора тока ТОЛ-10-М2-2500/5 У3 (Z_ном=0,4Ом) представлена в таблице 11.7.



Таблица 11.7 - Вторичная нагрузка ТОЛ-10-М2-2500/5 У3

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, ВА
		А	В	С
Многофункциональный прибор	PD194PQ	0,5	0,5	0,5
Счетчик активной и реактивной энергии	Меркурий 230 ART	0,1	0,1	0,1
Итого	0,6	0,6	0,6

Общее сопротивление приборов r_приб, Ом определяется по формуле (11.3):

Выбираем контрольный кабель АКРГВ с жилами 4мм².

Допустимое сопротивление проводов r_пр, Ом определяется по формуле (11.4): ;

l - ориентировочная длина от трансформатора тока до места установки приборов (ОПУ) (примем l= 5 м).

Примем сопротивление контактов r_к равным 0,05 Ом, при включении до трех приборов и 0,1 Ом при большем числе приборов, тогда общее сопротивление вторичной нагрузки Z₂, Ом рассчитаем по формуле (11.5):

Ом

Проверим по условию (11.2):

Условие выполнено, следовательно, трансформатор тока будет работать в пределах заявленного класса точности.

На отходящих к потребителям линиях установлены трансформаторы тока серии ТОЛ-10 УЗ. Вторичная нагрузка трансформаторов тока ТОЛ-10 - У3 (Z_ном=0,4Ом) представлена в таблице 11.8.



Таблица 11.8 - Вторичная нагрузка ТОЛ-10 - У3

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, ВА
		А	В	С
Амперметр	PA194I-2K4	0,4	0,4	0,4
Счетчик активной и реактивной энергии	Меркурий 230 ART	0,1	0,1	0,1
Итого	0,5	0,5	0,5

Общее сопротивление приборов r_приб, Ом определяется по формуле (11.3):

Выбираем контрольный кабель АКРГВ с жилами 4мм².

Допустимое сопротивление проводов r_пр, Ом определяется по формуле (11.4): ;

l - ориентировочная длина от трансформатора тока до места установки приборов (ОПУ) (примем l= 5 м).

Примем сопротивление контактов r_к равным 0,05 Ом, при включении до трех приборов и 0,1 Ом при большем числе приборов, тогда общее сопротивление вторичной нагрузки Z₂, Ом рассчитаем по формуле (11.5):

Ом

Проверим по условию (11.2):

Условие выполнено, следовательно, трансформаторы тока будет работать в пределах заявленного класса точности.



Заключение

В результате проделанной работы были приобретены навыки по курсовому проектированию электрической части электростанций и подстанций.

Выбор современного оборудования позволил повысить надёжность и актуальность объекта проектирования.

В процессе работы было использовано множество источников научно-технической литературы, а также применены программы ЭВМ, которые помогли решить некоторые пункты расчёта более быстро и точно.

Таким образом был осуществлён проект районной понизительной подстанции, удовлетворяющий нормам современного проектирования.



Список литературы

1. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.

2. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 288 с.

3. РД 34.51.101-90. Инструкция по выбору изоляции электроустановок. - М.: Союзтехэнерго, 1990. - 60 с.

4. Рожкова Л.Д., Козулин B.C. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.

5. Двоскин Л.и. Схемы и конструкции распределительных устройств. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 220 с.

6. Рябкова Е.Я. Заземления в установках высокого напряжения. М.: Энергия, 1978. - 220 С.

7. Юриков П.А. Защита электростанций и подстанций 3, - 500 кВ от прямых ударов молнии. - М.: Энергоиздат, 1982. - 88 с.

8. Гук Ю.В., Кантан В.В., Петрова С.С. Проектирование электрической части станций и подстанций. - Л.: Энергоатомиздат, 1985, - 312 с.

9. Околович М.Н. Проектирование электрических станции. - М.: Энергоиздат, 1982. - 400 с.

10. Электротехнический справочник.: Т. 2,3 / Под ред. профессоров МЭИ. И.М. Орлова (гл. ред.) и др., 7-е изд. - М.: Энергоатомиздат, 1986,1989.

11. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / Под ред. И.А. Баумштейна. С.А. Бажанова. - М.: Энерго-, Атомиздат, 1989. - 768 с.

12. Справочник по проектированию подстанций 35-500 кВ / Под ред. С.С. Рокотяна, Я.С. Самойлова. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 352 с.

13. Электрическая часть станций и подстанций (справочные материалы) / Под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Энергоиздат, 1989. - 402 с.

14. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей / Под ред. Я.М. Болыпама. В.И. Круповича. М.Л. Самовера. - М.: Энергия. 1974. - 695 с.

15. Справочник по проектированию электроснабжения. / Под ред. В.И. Круповича. Ю.Г. Еарыбина. М.Л. Самовера. - М.:Энергия, 1980, - 456 с.

16. Типовой проект 407-03-456.87-ЭП. «Схемы принципиальные электрические распределительных устройств 6-750 кВ подстанций. М.: Энергосетьпроект, 1987.

Размещено на Allbest.ru