Проектирование главной понизительной подстанции химического завода

Рисунок 5.13 - Схема включения приборов

Таблица 5.19. - Вторичная нагрузка трансформатора тока

Тип измерительного прибора	Нагрузка по фазам, ВА
	Фаза А	Фаза В	Фаза С
Амперметр	Э-335	0,45	0,45	0,45
Итого по нагрузке	-	0,45	0,45	0,45

Фазы загружены равномерно.

Сопротивление измерительных приборов фазы А при вторичном токе 5А:

(5.50)

Сопротивление контактов для одного прибора принимаем r_конт=0,05 Ом.

Сопротивление соединительных проводов:

(5.51)

Сечение соединительных определится как:

(5.52)

где -удельная плотность для проводов с медными жилами;

- длина трассы соединительных проводов.

Минимальное сечение медного провода из условия механической прочности принимаем 2,5 мм². Тогда сопротивление проводов найдем как:

(5.53)

Вторичная нагрузка трансформаторов тока:

(5.54)

Условия выбора и проверки трансформатора тока типа ТРГ-220 приведены в таблице 5.20.

Таблица 5.20. - Условия выбора и проверки трансформатора тока типа ТРГ-220

Условия выбора и проверки	Номинальные параметры	Расчетные параметры
	220 кВ	220 кВ
	300 А	150 А
	102 кА	23,1 кА
	402•3=1600 кА2с	43,29 кА2с
	2 Ом	0,663 Ом

Трансформатор тока подходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.

Выбор ограничителя перенапряжения

На вводе трансформатора устанавливаем ОПН типа ОПНп-220/800/(146-176)-10-III(IV)-УХЛ1с наибольшим длительно допустимым рабочим напряжением U_н.р.= 146 кВ производства ООО «ТрансЭнергоРемонт» [30].

5.14 Выбор оборудования в цепи транзитной линии

Нагрузка транзитной линии определим как:

А; (5.55)

Выбор выключателей

По номинальным параметрам для утяжелённого режима подходит к установке выключатель типа ВГТ-УЭТМ-1А1-220 [13].

Все расчеты, проверка и условия выбора ВГТ-УЭТМ-1А1-220 приведены в таблице 5.14.

Выбор разъединителей

По номинальным параметрам подходит к установке разъединитель типа РПД-УЭТМ-220 производства ООО «Уралэлектротяжмаш (УЭТМ)» [14]. Условия выбора и проверки разъединителя представлены в таблице 5.21

Выбор трансформаторов тока

Расчетная нагрузка вторичных цепей трансформатора тока определяется нагрузкой амперметра, ваттметра, варметра и счетчика энергии (рисунок 5.14). Расчет приведен в таблице 5.22. Выбираем трансформатор тока типа ТРГ-220.

Рисунок 5.14 - Схема включения приборов

Таблица 5.22 - Вторичная нагрузка трансформатора тока

Тип измерительного прибора	Нагрузка по фазам, ВА
	Фаза А	Фаза В	Фаза С
Амперметр	Э 335	0,45	0,45	0,45
Ваттметр	Д 309	0,6/3=0,2	0,2	0,2
Варметр	Д 365	0,55/3=0,18	0,18	0,18
Комбинированный счетчик электроэнергии	ДН 3	0,45/3=0,15	0,15	0,15
Итого по нагрузке	-	0,98	0,98	0,98

Фазы загружены равномерно.

Сопротивление измерительных приборов фазы А при вторичном токе 5А:

(5.56)

Сопротивление контактов при числе приборов принимаем r_конт=0,1 Ом.

Сопротивление соединительных проводов:

(5.57)

Сечение соединительных определится как:

(5.58)

где -удельная плотность для проводов с медными жилами;

- длина трассы соединительных проводов.

Минимальное сечение медного провода из условия механической прочности принимаем 2,5 мм². Тогда сопротивление проводов найдем как:

(5.59)

Вторичная нагрузка трансформаторов тока:

(5.60)

Условия выбора и проверки трансформатора тока типа ТРГ-220 приведены в таблице 5.23.

Таблица 5.23. - Условия выбора и проверки трансформатора тока типа ТРГ-220

Условия выбора и проверки	Номинальные параметры	Расчетные параметры
	220 кВ	220 кВ
	300 А	260 А
	102 кА	23,1 кА
	402•3=1600 кА2с	43,29 кА2с
	2 Ом	0,839 Ом

Трансформатор тока подходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.

5.15 Выбор трансформаторов напряжения на линии 220 кВ

Выбираем трансформатор напряжения типа НАМИ-220 УХЛ - 1, условия выбора и проверки которого представлены в таблице 5.23 [23].

В качестве нагрузки на трансформатор напряжения выступают показывающий вольтметр и счетчики энергии (таблица 5.24).

Таблица 5.24 -Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения типа НАМИ -220УХЛ-1

Прибор	Тип	Кол-во приборов	Общая потребляемая мощность
Ваттметр	Д 309	4	0,6
Варметр	Д 365	4	0,28
Счетчик активной энергии	Меркурий 230	4	15
Показывающий вольтметр	Э 365	1	0,5
Регистрирующий вольтметр	Н 3093	1	12
Аварийный осциллограф	Н 13	3	2
Итого	78,02 ВА

Величина допустимой нагрузки вторичной цепи в классе точности 0,5 составляет 100 ВА. Трансформатор проходит по условиям вторичной нагрузки:

,

Таблица 5.25. - Условия выбора и проверки трансформатора напряжения ЗНОЛ-СЭЩ-35

Условия выбора и проверки	Номинальные параметры	Расчетные параметры
	220 кВ	220 кВ
	100 ВА	78,02 ВА

Выбор ограничителя перенапряжения и предохранителя

Устанавливаем ОПН типа ОПН-П-220 УХЛ1 с наибольшим длительно допустимым рабочим напряжением U_н.р.= 146 кВ [21].

5.16 Выбор оборудования в цепи питающей линии 220 кВ

Максимальный длительный ток определим как:

Выбор выключателя

По номинальным параметрам для утяжелённого режима подходит к установке выключатель типа ВГТ-УЭТМ-1А1-220 [24].

Все расчеты, проверка и условия выбора ВГТ-УЭТМ-1А1-220 сведены в таблицу 5.26.

Выбор разъединителей

По номинальным параметрам подходит к установке разъединитель типа РПД-УЭТМ-220 производства ООО «Уралэлектротяжмаш (УЭТМ)» [14]. Условия выбора и проверки разъединителя представлены в табл. 5.21.

Выбор трансформатора тока

Расчетная нагрузка вторичных цепей трансформатора тока определяется нагрузкой амперметра, ваттметра, варметра и счетчика энергии (рисунок 5.14.1). Расчет приведен в таблице 5.22. Выбираем трансформатор тока типа ТРГ-220.

Условия выбора и проверки трансформатора тока типа ТРГ-220 приведены в таблице 5.22

Таблица 5.26. - Условия выбора и проверки трансформатора тока типа ТРГ-220

Условия выбора и проверки	Номинальные параметры	Расчетные параметры
	220 кВ	220 кВ
	600 А	410 А
	102 кА	23,1 кА
	402•3=1600 кА2с	43,29 кА2с
	2 Ом	0,839 Ом

Трансформатор тока подходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.

6. Конструкция распределительных устройств

6.1 Конструкция закрытого распределительного устройства

Здание ЗРУ выполнено зального типа, имеет размеры 48х18 м² и сооружено из огнеупорного материала. В левой части здания находятся трансформаторы собственных нужд, щит управления и помещение с компенсирующими устройствами. В правой части напротив щита управления находится коридор управления, аккумуляторная, кислотная, мастерская, вентиляционная.

ЗРУ выполнено одноэтажным с двухрядным расположением ячеек КРУ типа КРУ-СЭЩ-61М, выпускаемое ГК «Электрощит - ТМ Самара» [15]. Ширину коридора управления принимаем равной 2 м.

Схема заполнения, соответствующая схеме электрических соединений, представлена на рисунке 6.

Рисунок 6- Схема заполнения ЗРУ

6.2 Конструкция открытого распределительного устройства

ОРУ выполнено по схеме с одной секционированной системой сборных шин. Длина подстанции составляет 13 м, а ширина 120 м. Для данного ОРУ предусмотрено однорядное расположение выключателей, трехъярусная ошиновка. Шинные порталы расположены на расстоянии двух ячеек. Трансформаторы напряжения для первой и второй систем шин расположены во второй ячейке и в ячейке секционного выключателя (СВ) соответственно.

ОРУ имеет 2 вводных ячейки, а так же 2 ячейку на транзит. Аппараты установлены возможно ниже, чтобы облегчить обслуживание, но вместе с тем так, чтобы исключить возможность случайного прикосновения к токоведущим частям.

В качестве проводников для ОРУ применены многопроволочные провода марки А.

Выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы тока и напряжения установлены на стандартизированных железобетонных основаниях высотой до 3 м. К каждому силовому трансформатору и выключателю предусматривается подъезд ремонтного транспорта.

Кабели оперативных цепей, цепей управления, релейной защиты и автоматики проложены в каналах, расположенных вдоль рядов оборудования без заглубления в почву.

Остальные размеры и высоты взяты по типовым проектам и справочным материалам.

Схема заполнения ОРУ представлена на рисунке 7

План и разрез понизительной подстанции приведен на О.ЭА.140400.62.070.14КП.ДП.001

Рисунок 7- Схема заполнения ОРУ

7. Грозозащита территории подстанции

Грозозащита территории подстанции выполняется стержневыми молниеотводами. На ОРУ 220 кВ и выше молниеотводы совмещаются с металлоконструкциями порталов.

При проектировании грозозащиты необходимо, чтобы зона защиты молниеотводов охватывала всю территорию ОРУ. Под зоной защиты молниеотвода понимается пространство вокруг молниеотвода, вероятность попадания молнии в которое равна нулю.

Зона защиты шестикратных стержневых молниеотводов представлена на рисунке 9.1.

Рисунок 9.1 - Зона защиты шестикратных стержневых молниеотводов

Принимаем к установке молниеотводы высотой 30 м.

Радиус основных молниеотводов, м:

 м, (7.1)

где h_х - высота защищаемого объекта.

Минимальная высота зоны защиты молниеотводов, м:

м, (7.2)

где L - расстояние между молниеотводами;

м; (7.3)

м; (7.4)

м; (7.5)

м; (7.6)

Активная высота молниеотвода для объекта высотой 17м:

h_a=h- h_x=30-17=13 м. (7.7)

Находим соотношение:

(7.8)

Тогда ширина зоны защиты молниеотводов, м:

(7.9)

(7.10)

(7.11)

(7.12)

(7.13)

Таким образом, зона защиты девятикратных стержневых молниеотводов охватывает все оборудование ОРУ и здание ЗРУ.

реактивный подстанция трансформатор замыкание

8. Заземляющие устройства

Согласно ПУЭ заземляющие устройства электроустановок выше 1 кВ сети с эффективно заземленной нейтралью выполняются с учетом сопротивления Ом или допустимого напряжения прикосновения.

Заземляющее устройство выполняется в виде сетки из вертикальных заземлителей и соединительных полос, расположенных вдоль рядов оборудования и поперёк их и создающих заземляющую сетку с переменным шагом (рисунок 8.1).

Грунт - суглинок (с=50 Ом^.м), глубина промерзания верхнего слоя h₁=2 м, глубина заложения горизонтальных заземлителей t=0,7 м.

Размеры подстанции 180150 м². Преобразуем её в квадратную расчетную модель (рисунок 8.2) со стороной, м:

(8.1)

Рисунок 8.1 Заземляющие устройства подстанции

Рисунок 8.2 Расчетная модель заземляющего устройства подстанции

Длина горизонтальных, вертикальных полос по плану, м:

м², (8.2)

где - длина вертикального заземлителя, м; - длинна горизонтальных заземлителей, м;

Сопротивление ступни R_c =1,5 с_в.с. = Ом, сопротивление тела человека примем 1000 Ом. Тогда

(8.3)

Коэффициент прикосновения:

(8.4)

где - расстояние между вертикальными заземлителями, м; - площадь заземляющего устройства, м²; - параметр, зависящий от с₁/с₂=400/80=5; - коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека R_ч и сопротивлению растеканию тока от ступней R_с.

Потенциал на заземлителе

(8.5)

Число ячеек по стороне квадрата:

 (8.6)

Длина полос в расчетной модели:

(8.7)

Длина стороны ячейки в расчетной модели (на каком то там рисунке)

( 8.8)

Число вертикальных заземлителей по периметру контура:

(8.9)

принимаем

Общая длинна вертикальных заземлителей:

(8.10)

Относительная глубина:

(8.11)

тогда

 (8.12)

Общее сопротивление сложного заземлителя

(8.13)

9. Собственные нужды подстанции и выбор оперативного тока

В качестве ТСН из [2] выбираем трансформатор два трансформатора типа ТМГ-100/10-У1 закрытого исполнения, с естественным воздушным охлаждением (масляный), и следующими номинальными параметрами:

Таблица 9 - Номинальные параметры ТМГ-100

Тип трансформатора	Uном, кВ	Sном, кВА	Uк, %	ДPк, Вт	ДPхх, Вт	Iхх, %
3xТМГ-100/10-У1	10	100	4,5	600	130	6

Электроприемники собственных нужд питаются на напряжение 380/220 В от трансформатора собственных нужд 10/0,4 кВ. Учет электроэнергии на СН производится по счетчику, установленному на стороне ВН ТСН.

К электроприемникам СН относят:

· Отопление помещений,

· Вентиляция и освещение территории подстанции,

· Работа РПН силовых трансформаторов,

· Охлаждение и обогрев оборудования,

· Устройства системы управления,

· Устройства РЗиА

Наиболее ответственными приемниками СН являются устройства системы управления, релейной защиты, сигнализации, автоматики и телемеханики. От этих приемников СН зависит работа основного оборудования подстанций, прекращение их питания даже кратковременно приводит к частичному или полному отключению подстанции.

Для питания оперативных цепей подстанции 220 кВ применяется постоянный оперативный ток.

В качестве источника постоянного тока используются аккумуляторные батареи. Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и мощности независимо от состояния основной сети и поэтому являются самым надежным источником энергии. От постоянного оперативного тока питаются приводы выключателей и разъединителей, а так же оперативные цепи релейной защиты, автоматики, телемеханики и различные виды сигнализации.

Заключение

В данной курсовой работе выполнено проектирование главной понизительной подстанции предприятия химического завода, на которой установлены силовые трансформаторы ТРДН - 63000/220. В соответствии с вариантом были рассчитаны электрические нагрузки и выбраны компенсирующие устройства УКЛ-10,5-1350 У3. По установленной мощности подстанции, были построены графики электрических нагрузок.

Для выбора оборудования на подстанции были рассчитаны токи КЗ для максимального и минимального режимов и токи утяжеленного режима.

В цепи 10 кВ силового трансформатора и в цепи секционного выключателя РУ НН приняты к установке ячейки КРУ серии СЭЩ-61М. На остальных присоединениях приняты к установке ячейки КРУ серии СЭЩ-63.

На стороне 220 кВ были выбраны выключатели типа ВГТ-УЭТМ-1А1-220, разъединители типа РПД-220, ОПН типа ОПН-П-220 УХЛ1, ТН типа НАМИ-220, ТТ типа ТРГ-220.

Грозозащита территории подстанции выполнена стержневыми молниеотводами высотой 30 м. Заземляющее устройство п/ст выполнено из вертикальных и горизонтальных заземлителей, образующих заземляющую сетку.

В качестве ТСН выбраны трансформаторы марки ТМГ номинальной мощностью 100 кВА. Для питания подстанции выбран постоянный оперативный ток.

Список использованных источников

1. Приказ Министерства промышленности и энергетики РФ от 22 февраля 2007 г. N 49 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)» [Текст]: утв. Приказом Минэнерго РФ от 22.02.07. №49; ввод в действия 22.03.07. - 2007. - 2с.

2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций [Текст] / Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. - М.: Энергоатомиздат, 1989 .-608 с.

3. Дубина И.А. Проектирование электрических сетей энергетических систем [Текст] / И.А. Дубина, О.В. Буланова, А.В. Хламова. - Магнитогорск: Издательство МГТУ им.Г.И. Носова, 2012. - 162 с.

4. Правила устройства электроустановок. М.: Главгосэнергонадзор России, 2008. - 487 с.

5.СТО 56947007-29.240.30.010-2008. Схемы принципиальных электрических распределительных устройств подстанций на 35-750 кВ. Типовые решения

6. СТО 56947007-29.240.30.047-2010. Схемы принципиальных электрических распределительных устройств подстанций на 35-750 кВ. Типовые решения

7. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций [Текст] / Рожкова Л.Д., Козулин В.С. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.

8. Барыбин Ю.Г. Справочник по проектированию электроснабжения [Текст] / Барыбин Ю.Г., Федоров Л.Е., Зименков М.Г., Смирнов А.Г. - М.: Энергоатомиздат, 1990 - 578 с.

9. Неклепаев Б.Н. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования РД 153-34.0-20.527-98 [Текст] / Неклепаев Б.Н., Крючков И.П., Жуков В.В., Кузнецов Ю.П. - М.: Московский энергетический университет, 1998-131 с.

10. Крючков И.П. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования [Текст] / Крючков И.П., Неклепаев Б.Н., Старшинов В.А. - М.: Издательский центр «Академия»,2006-416с.

11. Малафеев А.В. Конструкция комплектных распределительных устройств КРУ и КСО [Текст] / Малафеев А.В., Панова Е.А., Хламова А.В. -Магнитогорск: Издательство ГОУ ВПО МГТУ им.Г.И.Носова, 2012. - 85 с.

12. Федоров А.А. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию [Текст] / Федоров А.А, Алистратов А.В. - М.: Энергоатомиздат, 1986-568с.

13. Forca.ru: Энергетика. Оборудование. Документация

14. ОАО «Мосэлектрощит» - Москва.

15. ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока». - Новочеркасск.

16. Российская группа компаний «Грантэк - Эл». - Москва.

17. ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока». - Новочеркасск.

18. ООО «Камский кабель» - Пермь.

19. ОАО «Уралэлектротяжмаш». - Новочеркасск.

20. ОАО ВО «Электроаппарат». Санкт-Петербург.

21. ООО «ТД «Автоматика». Смоленск.

22. ООО «Компания АВК-Энерго» - Москва.

23. Игуменщев В.А. Конструкции и компоновки ЗРУ понизительных подстанций промышленных предприятий [Текст] / Игуменщев В.А., Малафеев А.В. - Магнитогорск: Издательство ГОУ ВПО МГТУ им. Г.И. Носова, 2007. - 35 с.

Размещено на Allbest.ru