Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЛИАЛ «ТОБОЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ»

Кафедра «Электроэнергетики»

Специальность: «Электроснабжение»

Пояснительная записка

к курсовой работе

по предмету: ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

на тему: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ 110/35/6 кВ

Выполнил П.В. Тихонов

ЭС-04-1

Проверил Е. Н. Леонов

Тобольск

2008

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

По дисциплине: «Электроэнергетика»

студенту Тихонову Петру Викторовичу

Группа ЭС-04-1 Специальность (140211) «Электроснабжение»

1. Тема: «Расчет трансформаторной подстанции 110/35/6 кВ»

2. Срок сдачи курсовой работы:

3. Задание: Рассчитать мощность и выбрать оборудование для трансформаторной подстанции двух предприятий. Причем одно из предприятие - тяжелого машиностроения является потребителем первой категории, а предприятие бумажной промышленности, является потребителем третьей категории. Подстанция питается от двух независимых энергосистем С1 и С2, с параметрами, приведенными в таблице 1. Предприятие тяжелого машиностроения забирает 75 % от всей мощности подстанции, остальные 25 % - предприятие бумажной промышленности.

Таблица 1

Параметры системы
Вариант	Энергосистема	Длина ЛЭП	Отходящих линии	U1, кВ	U3, кВ	Расстояние до предприятия с U2, км
	ХС1, Ом	ХС2, Ом	Л-1, км	Л-2, км	N при U2	N, км U3
2	4	3	70	100	8	8	110	6	40

Таблица 2

Распределение нагрузок
Вариант	Подключение по U2	Подключение по U3
	Тип промышленности	Потребляемая мощность, МВА	Тип промышленности	Потребляемая мощность, МВА
9	Тяжелое машиностроение	60	Бумажная	20

Принципиальная схема сети приведена на рисунке 1.

Рисунок 1.

4. Краткое содержание: Введение, расчет мощности подстанции и графики потребителей нагрузки, выбор мощности и числа трансформаторов, расчет токов короткого замыкания, выбор оборудования, заключение.

5. Дата выдачи темы:

Задание выдал Леонов Е.Н. , ассистент

Задание принял к исполнению «___»___________2008 г.

СОДЕРЖАНИЕ

• Введение
• 1 Расчет графиков нагрузки потребителей
• 2 Выбор питающего напряжения для предприятия тяжелого машиностроения
• 3 Выбор схемы подстанции.
• 4 Выбор силовых трансформаторов
• 5 Выбор ЛЭП
• 5.1 Выбор проводов ЛЭП
• 5.2 Выбор изоляторов
• 5.3 Выбор опор
• 6. Расчет токов короткого замыкания.
• 7. Выбор коммутационного оборудования
• 7.1 Выбор выключателей
• 7.2 Выбор разъединителей
• 8 Выбор КРУ
• 9 Экономический расчёт проектируемой подстанции
• Заключение
• Список литературы
• Приложение 1.
• Приложение 2.
• Приложение 3.

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой работе рассматривается расчёт трансформаторной подстанции на напряжение 110/35/6 кВ.

Подстанция (ПС) является составной частью схемы электроэнергетической системы. При выборе электрических соединений подстанций существенную роль играет местоположение ПС в схеме сети.

Рассчитываемая подстанция питается от двух независимых энергосистем. К данной подстанции подключены два потребителя. Причём один из потребителей является первой категории, а другой - третьей. Потребитель первой категории - предприятие тяжёлого машиностроения, третьей категории - предприятие бумажной промышленности.

Расчёт трансформаторной подстанции включает в себя такие вопросы как расчёт графиков нагрузки потребителей, выбор схемы подстанции, выбор числа и мощности трансформаторов, выбор проводов ЛЭП, расчёт токов короткого замыкания, выбор оборудования и экономический расчёт проектируемой подстанции.

1 РАСЧЕТ ГРАФИКОВ НАГРУЗКИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Графики нагрузок, а также таблицы к графикам, для предприятий цветной металлургии и текстильной изображены в приложении 1 и 2 соответственно. График общей нагрузки изображен в приложении 3.

Среднеквадратичное значение потребляемой активной мощности определяется по формуле:

, (1.1)

где t_i - величина i-го промежутка времени;

P_i - значение активной мощности в i-ый промежуток времени.

Для суточного графика с постоянной величиной времени измерения, равной одному часу, формула принимает вид:

. (1.2)

Значение среднеквадратичной реактивной мощности:

, (1.3)

где Q_i - значение реактивной мощности в i-ый промежуток времени.

Значение среднеквадратичной полной мощности:

, (1.4)

где S_i - значение активной мощности в i-ый промежуток времени (МВАр).

Для предприятия бумажной промышленности.

Среднеквадратичная активная мощность (1.2):

МВт.

Среднеквадратичная реактивная мощность (1.3):

МВАр.

Среднеквадратичная полная мощность (1.4):

МВА.

Коэффициент мощности: cos(ц)=0,95.

Для предприятия тяжёлой металлургии.

Среднеквадратичная активная мощность:

МВт.

Среднеквадратичная реактивная мощность:

МВАр.

Средняя и среднеквадратичная полная мощность :

МВА.

Коэффициент мощности: cos(ц)=0,94.

Среднеквадратичная суммарная активная мощность:

МВт.

Среднеквадратичная суммарная реактивная мощность:

МВАр.

Среднеквадратичная суммарная полная мощность:

МВА.

Количество часов использования максимума:

трансформаторная электрическая подстанция энергия мощность

, (1.5)

где P_max - максимальное значение активной мощности.

Для предприятия бумажной промышленности:

ч.

Для предприятия тяжёлого машиностроения:

ч.

Для общей нагрузки:

ч.

2 ВЫБОР ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЯ ТЯЖЁЛОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

К потребителю от подстанции идут 8 линий. Расчетная мощность, передаваемая по одной линии:

, (2.1)

где Р_р - расчетная передаваемая мощность;

N - число линий, отходящих к предприятию.

Для предприятия тяжёлого машиностроения мощность, передаваемая по одной линии равна:

МВА.

Для нахождения оптимального нестандартного рационального напряжения можно использовать следующие формулы:

; (2.2)

; (2.3)

, (2.4)

где L_Л - длина ЛЭП (км).

Для предприятия тяжёлого машиностроения L_Л = 40 км.

Нестандартные напряжения, найденные по формулам (2.2) - (2.4):

 кВ;

кВ;

кВ.

Ближайшие стандартные напряжения - 35 кВ, выбираем напряжение U₂=35 кВ.

Номинальный рабочий ток:

, (2.5)

где U_ном - номинальное напряжение (кВ);

А.

Утяжеленный ток:

; (2.6)

А.

Номинальный рабочий ток линии на 6 кВ: ,

где U_ном - номинальное напряжение (кВ);

 А.

Утяжеленный ток линии на 6 кВ:

;

А.

3 ВЫБОР СХЕМЫ ПОДСТАНЦИИ

Подстанция питается от двух независимых энергосистем. Для обеспечения необходимой надежности электроснабжения потребителей первой категории на стороне высшего напряжения применим мостиковую схему. А на стороне среднего напряжения - схему с двумя рабочими и обходной системой шин. Эти схемы наиболее простые, наглядные и дешевые (используется один выключатель на присоединение), при этом они обеспечивают достаточную надежность для питания потребителя первой категории (в случае аварий напряжение пропадает на время срабатывания автоматики).

На стороне низкого напряжения поставим одну рабочую, секционированную выключателем, систему шин. Она является наиболее простой и дешевой схемой, между тем ее надежность достаточна для питания потребителя третьей категории.

4 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформатор является одним из важнейших элементов электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах [3].

Выбор числа трансформаторов на подстанции определяется категорийностью потребителя. От рассчитываемой в данной курсовой подстанции питаются потребители: первой и третьей категории. Согласно [1] для потребителя первой категории необходимо два независимых источника, а для третьей категории - достаточно одного.

Суммарная мощность всех потребителей равна:

S_п/ст=S_ср.кв3=72,4 МВА.

Расчетная мощность силового трансформатора:

, (4.1)

где K_З - коэффициент загрузки.

Расчетная мощность силового трансформатора при K_З=0,7:

МВА.

Два трёхобмоточных трансформатора (рисунок 2).



Рисунок2.

ВН - обмотка высшего напряжения (110 кВ),

СН - обмотка среднего напряжения (35 кВ),

НН - обмотка низкого напряжения (6 кВ),

С.Н. - мощность затрачиваемая на собственные нужды подстанции (3 МВА).

Исходя из найденных значений, выберем два трехобмоточных трансформатора одного типа и занесем их в таблицу 3.

Таблица 3.

Трехфазные трехобмоточные трансформаторы 110 кВ

Параметры	Величина
Марка трансформатора	ТДТН - 63000/110-У1
Номинальная мощность Sном , МВА	63
Напряжение ВН Uном вн , кВ	115
Напряжение СН Uном сн , кВ	38,5
Напряжение НН Uном нн , кВ	6,3
Потери мощности холостого хода ?P0 , кВт	80
Потери при коротком замыкании ?Pк , кВт	310
Ток холостого хода I0 , %	0,85
Напряжение короткого замыкания Uк в-с , Uк в-н , Uк с-н , %	10,5; 17; 6
Количество n , шт.	2

Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:

; (4.2)

.

Коэффициент загрузки в аварийном режиме (при отключении одного из трансформатора):

,

Коэффициент загрузки трансформатора в послеаварийном режиме не превышает допустимого значения, следовательно, выбранный трансформатор подходит.

5 ВЫБОР ЛЭП

5.1 Выбор проводов ЛЭП

Выберем сечение провода марки АС (сталеалюминевый) для отходящих линий U₂.

Параметры ЛЭП:

Номинальный ток: I_2ном= 118,5 А;

Номинальное напряжение: U_2ном= 35 кВ.

По допустимому длительному току.

Для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80 при I_2ном=118,5 А получаем марку провода АС-16/2,7

Выбираем сечение провода по условию экономической плотности тока:

, (5.1)

где I_ут - утяжеленный ток линии (А).

Экономическую плотность тока выберем из [1] (Таблица 1.3.36)

J_эк = F(М, T_M), где М - марка провода.

J_эк = F(АС, 8183 ч)=1,0 А/мм².

мм².

Исходя из условия экономической плотности тока, выбираем провод АС - 150/34. Проверка по допустимому длительному току.

Допустимый длительный ток для неизолированных проводов выбираем по ГОСТ 839-80. Для провода марки АС-150/34 допустимый длительный ток равен: I_доп=455 А.

Условие для выбора провода по допустимому длительному току:

I_доп > I_ут; (5.2)

455 А > 135,5 А.

Данное условие соблюдается. По допустимому длительному току провод подходит.

Проверка по падению напряжения:

Для провода марки АС-150/34 погонное активное сопротивление R₀=0,208 Ом/км, а погонное реактивное сопротивление X₀=0,21Ом/км [17].

Активное сопротивление линии:

R_Л=R₀L_Л ; (5.3)

R_Л=0,20840=8,32 Ом.

Реактивное сопротивление линии:

X_Л=X₀L_Л ; (5.4)

X_Л =0,2140=8,4 Ом.

Падение напряжения в ЛЭП:

; (5.5)

;

.

.

Выберем сечение провода для подходящих линий U (U_ном=110 кВ).

Проверка по допустимому длительному току.

Найдем номинальный ток:

(5.6)

А;

Найдем утяжеленный ток:

А;

Для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80 выбираем провод АС-10/1,8.

Проверка по экономической плотности тока. J_эк=F(АС, 7903 ч)=1,0 А/мм².

Найдем сечение проводника по условию экономической плотности тока:

мм².

Исходя из условия экономической плотности тока получаем, что для ЛЭП необходим провод АС-70/11 и проверяем его:

- По допустимому длительному току. По ГОСТ 839-80 для неизолированного провода марки АС-70/11 I_доп=265 А.

Условие для выбора провода по допустимому длительному току:

I_доп > I_ут;

265 А > 54,2 А.

Данное условие соблюдается. По допустимому длительному току провод подходи.

Проверка по падению напряжения (будем считать для наиболее длинных линий, т.к. их сопротивление больше, а следовательно и падение напряжения в них больше).

Для провода марки АС-70/11 погонное активное сопротивление R₀=0,447 Ом/км, а погонное реактивное сопротивление X₀=0,245Ом/км [17].

Активное сопротивление линии: R_Л=R₀L_Л ;

R_Л1=R₀L_Л=0,447100=44,7 Ом.

(Для второй подходящей линии R_Л2=R₀L_Л=0,44770=31,29 Ом )

Реактивное сопротивление линии: X_Л=X₀L_Л ;

X_Л1=X₀L_Л=0,245100=24,5 Ом.

(Для второй подходящей линии X_Л2=X₀L_Л=0,24570=17,15 Ом)

Падение напряжения в ЛЭП определим:

;

.

.

Так как условие падения напряжения не выполняется в первом случаи, то необходимо подходящие линии сделать двухцепными (максимальный расчетный ток снизится в два раза) и тогда падение напряжения в линиях не будут превышать 5%.

Выберем сечение провода марки АС (сталеалюминевый) для отходящих линий на 6 кВ.

Параметры ЛЭП:

Номинальный ток: I_1ном=181,6 А (п.2);

Номинальное напряжение: U_ном=6 кВ.

Выбор производим:

- По допустимому длительному току. Для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80 при I_ном=181,6 А; F=50мм².

- По экономической плотности тока.

Экономическая плотность тока:

J_эк=F(М, T_M),

где М - марка провода.

Экономическую плотность тока выберем из [1] (Таблица 1.3.36)

J_эк=F(АС, 6391 ч)=1,0 А/мм².

Сечение проводника по условию экономической плотности тока:

,

где I_ут - утяжеленный ток линии (А).

мм².

- По допустимому длительному току.

Допустимый длительный ток для неизолированных проводов выбираем по ГОСТ 839-80. Для провода марки АС-50/8 допустимый длительный ток равен: I_доп=210 А.

Условие для выбора проводников по допустимому длительному току:

I_доп > I_ут;

210 А > 181,6А.

Данное условие соблюдается. По допустимому длительному току провод подходит.

5.2 Выбор изоляторов

Для ЛЭП на 110 кВ выбираем опорно-стержневые полимерные изоляторы марки ИОСК 20-110/480-I УХЛ1 как представлено на рисунке 3.

Рисунок 3

Основные технические характеристики :

Строительная высота, мм H 1050

Длина изоляционной части, мм L 862

Длина пути утечки, cм 210

Номинальное напряжение, кВ 110

Минимальная механическая разрушающая сила на изгиб, не менее, кН 20

Минимальный разрушающий крутящий момент, не менее, кН*м 1,0

Испытательное напряжение грозовых импульсов, не менее, кВ 480

Пятиминутное испытательное напряжение частоты 50 Гц в сухом состоянии и одноминутное под дождем, не менее, кВ 230

50%-ное разрядное напряжение промышленной частоты в загрязненном и увлажненном состоянии, кВ 110

При удельной поверхностной проводимости слоя загрязнения, мкСм 5

Установочный размер, мм

верхний фланец 127

нижний фланец 254

Масса, не более, кг 43

Для ВЛ на 35 кВ выбираем фарфоровые изоляторы марки ИОС 35-1000 УХЛ1 [13] как представлено на рисунке 4



Рисунок 4

Таблица 4

Основные технические характеристики изолятора ИОС 35-1000 УХЛ1

Тип изолятора	ГОСТ, ТУ	Номи-наль-ное напря-жение	Мини-мальная механи-ческая разру-шающая сила на изгиб	Мини-маль-ный разруша-ющий момент при кручении	Испыта-тельное напря-жение грозо-вого импуль-са	Испытательное напряжение при плавном подъеме	Длина пути утечки	Масса
						в сухом состоянии	под дождем
		кВ	кН	кН*м	кВ	кВ	кВ	см	кг
ИОС 35-1000 УХЛ1	ГОСТ 9984-85	35	10	--	195	110	85	90	42

Для ВЛ на 10 кВ выбираем опорно-стержневые полимерные изоляторы ИОСК 12,5-10/80-I УХЛ1; ИОСК 12,5-10/80-II УХЛ1 [12] как представлено на рисунке 5.

.

Рисунок 5

Таблица 5

Наименование	Обозначение типа изолятора
	ИОСК 12,5-10/80-I УХЛ1	ИОСК 12,5-10/80-II УХЛ1
Строительная высота, мм H	285
Длина изоляционной части, мм L	169
Длина пути утечки, cм	22	30
Номинальное напряжение, кВ	10
Минимальная механическая разрушающая сила на изгиб, не менее, кН	12,5
Минимальный разрушающий крутящий момент, не менее, кН*м	0,245
Испытательное напряжение грозовых импульсов, не менее, кВ	80
Пятиминутное испытательное напряжение частоты 50 Гц в сухом состоянии и одноминутное под дождем, не менее, кВ	42/28
50%-ное разрядное напряжение промышленной частоты в загрязненном и увлажненном состоянии, кВ	18
При удельной поверхностной проводимости слоя загрязнения, мкСм	5	10
Масса, не более, кг	3,3	3,5

Основные технические характеристики полимерных опорно-стержневых изоляторов

5.3 Выбор опор

Выберем анкерно-угловые опоры напряжением 110 кВ типа У110, как представлено на рисунке 6 [11].

Рисунок 6

Таблица 6

Основные технические характеристики опоры У110-1

Наименование и тип опоры	Высота до низа траверсы, м(H)	Масса опоры без цинкового покрытия, кг	Масса опоры с цинковым покрытием, кг
У110-1	10,5	5040	5235

Выберем промежуточные опоры напряжением 110 кВ типа П110-1В, как представлено на рисунке 7 [11].

Рисунок 7

Таблица 7

Основные технические характеристики опоры П110-1В

Наименование и тип опоры	Высота до низа траверсы, м(H)	Масса опоры без цинкового покрытия, кг	Масса опоры с цинковым покрытием, кг
П110-1В	19,0	1921	1996

Выберем анкерно-угловые опоры напряжением 35 кВ типа У35, как представлено на рисунке 8 [11].



Рисунок 8

Таблица 8

Основные технические характеристики опоры У35-1

Наименование и тип опоры	Высота до низа траверсы, м(H)	Масса опоры без цинкового покрытия, кг	Масса опоры с цинковым покрытием, кг
У35-1	10	2966	3080

Выберем Промежуточные опоры напряжением 35 кВ типа П35-1, как представлено на рисунке 9 [11].



Рисунок 9

Таблица 9

Основные технические характеристики опоры П35-1

Наименование и тип опоры	Высота до низа траверсы, м(H)	Масса опоры без цинкового покрытия, кг	Масса опоры с цинковым покрытием, кг
П35-1	15,0	2966	1623

Выберем анкерно-угловые опоры напряжением 10 кВ типа АУС10П-2 [11].

Выберем промежуточные опоры напряжением 10 кВ типа ПС10П-14 [11].

6 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фаз между собой, а также замыканием фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями.

Выберем в качестве расчетных точки при включенном положении секционных выключателей на высоком напряжении (ВН), среднем напряжении (СН), низком напряжении (НН). Составим схему замещения (рисунок 10).

Рисунок 10.

Сопротивление системы: X_C1 = 4 Oм, X_C2 = 3 Oм.

Активное суммарное сопротивление ЛЭП:

Ом;

Ом.

Индуктивное суммарное сопротивление ЛЭП:

Ом

Ом

Рассмотрим расчет тока КЗ в точке К-1.

С помощью вычислений преобразуем схему к простейшему виду (рисунок 11).

x₁ = x_с1 + x_л1? = 4 + 12,25 = 16,25 Ом;

x₂ = x_с2 + x_л2? = 3 + 8,5= 11,5 Ом.;

U_с = U_с1 = U_с2 = 115 кВ;

Ом;

Ом;

Ом.



Преобразование схемы замещения рисунок 11

Ток КЗ в точке К-1 находится по формуле:

(5.1)

где U_с и Z_? - найденные ранее значения, напряжение сети и суммарное сопротивление до точки КЗ.

кА

Постоянная времени затухания апериодической составляющей :

(5.2)

где x_? и R_? - индуктивная и активная составляющие результирующего сопротивления расчетной схемы относительно точки КЗ;

щ - угловая частота напряжения сети.



Ударный коэффициент:

k_уд1 = 1 + , (5.3)

k_уд1 = 1,03.

Ударный ток:

i_уд1 = • k_уд1 • I_кз1⁽³⁾ , (5.4)

i_уд1 = 1,4142 • 1,03 • 10 = 14,5 кА.

Дальнейший расчет токов КЗ для точек К-2 и К-3 производится аналогичным образом, полученные результаты сведены в таблице 10.

Таблица 10.

Расчет токов короткого замыкания

Точка КЗ	Uс , кВ	R ,Ом	Х ,Ом	Z ,Ом	Iкi(3) ,кА	Таi	kудi	iудi ,кА
К-1	110	9,2	6,7	11,4	10	0,0023	1,03	14,5
К-2	35	9,7	34	35,3	3,2	0,011	1,4	6,2
К-3	6	9,7	23	25	4,6	0,0075	1,26	8,1

7 ВЫБОР КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Рассчитаем максимальные токи, протекающие в цепях ВН, СН и НН.

1. ВН:

Расчетный максимальный ток:

(6.1)

А.

Расчетный максимальный ток, протекающий по двухцепным линиям, в два раза меньше: I_рmax.в.л = 95 А.

2. СН:

Расчетный максимальный ток СН находим по формуле:

А.

3. НН:

Расчетный максимальный ток НН находим по формуле:

А.

7.1 Выбор силовых выключателей

Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока [4].

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

Согласно рассчитанным значениям максимальных токов, протекающих по двухцепным линиям и линиям, подходящим к трансформаторам, к установке принимаем выключатели наружного исполнения. Вакуумный выключатель трехполюсный внутренней установки класса 110 кВ типа ВБЭ-110 предназначен для коммутации электрических цепей в нормальном и аварийном режимах работы с номинальными токами отключения 25 и 31,5 кА. Выключатель имеет полюсное управление встроенным электромагнитным приводом.

Технические характеристики:

Номинальное напряжение, кВ - 110i>

Наибольшее рабочее напряжение, кВ - 126i>

Номинальный ток, А -1600

Номинальный ток отключения, кА - 25; 31,5

Номинальный ток отключения, кА ..... 20

Стойкость при сквозных токах:

ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20

амплитуда предельного сквозного тока ..... 51

Собственное время отключения выключателя, с, не более - 0,05

Полное время отключения выключателя, с, не более - 0,07

Собственное время включения выключателя, с, не более - 0,07

Механический ресурс, циклов В-t-О, не менее - 10000

Коммутационная износостойкость, циклов ВО, не менее

при номинальном токе отключения - 30

при номинальном токе - 10000

Габаритные размеры, мм

высота - 4061

ширина - 3500 (460)

глубина - 840

Масса полюса, кг - 450

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 11.

Найдем интеграл Джоуля (по формуле (6.2)).

B_к = (I_кз1⁽³⁾)² • (t_РЗ + t_откл.в. + T_а1) , (6.2)

где t_РЗ - время включения релейной защиты (0,1с),

t_откл.в. - время отключения выключателя (с),

B_к = 10² • (0,1 + 0,05 + 0,0023) = 15,2 кА² • с .

Таблица 11.

Выбор выключателей на ВН

Место установки	Тип оборудования	Параметры выключателя	Условия выбора	Параметры сети
Q1 - Q3	ВБЭ - 110 - 25/1600	Uном = 110 кВ Iном = 1600 А Iоткл. н. = 25 кА I2тер. • tтер=60кА2 • с iдин = 51 кА	Uном?Uсети Iном?Iрmax Iоткл. н.? Iкi(3) I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uсети = 110 кВ Iрmax = 95 А Iкi(3) = 10 кА Bк = 15,2 кА2 • с iуд = 14,5 кА

Выберем выключатели на СН.

На данном напряжении к установке принимаем вакуумные выключатели наружного исполнения ВБН-35-20/1600 УХЛ-1

Высоковольтный вакуумный выключатель ВБН-35 (трехполюсный) предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока для открытых и закрытых распределительных устройств напряжением 35 кВ.

Выключатель имеет встроенный электромагнитный привод и снабжен подогревающими устройствами (ТЭНами). Выключатель ВБНК-35 заменяет маломасляные выключателя ВМУЭ-35. Вакуумный выключатель ВБНК-35 принят Межведомственной комиссией РАО "ЕЭС России" и рекомендован к серийному производству.

Технические характеристики:

Номинальное напряжение, кВ ..... 35

Наибольшее рабочее напряжение, кВ ..... 40,5

Номинальный ток, А ..... 1600

Номинальный ток отключения, кА ..... 20

Стойкость при сквозных токах:

ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20

амплитуда предельного сквозного тока ..... 51

Собственное время отключения с приводом, с, не более ..... 0,06

Время отключения выключателя, с, не более ..... 0,08

Механический ресурс, число циклов ВО ..... 20000

Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:

при номинальном токе ..... 20000

при номинальном токе отключения ..... 50

Диапазон рабочих температур, °С ..... -60...+40

Габаритные размеры, мм ..... 1740 x 650 x 2174

Масса, кг ..... 950

Интеграл Джоуля рассчитаем по формуле (7).

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 12.

Таблица 12.

Выбор выключателей на СН

Место установки	Тип оборудования	Параметры выключателя	Условия выбора	Параметры сети
Q4 - Q6	ВБНК-35-20/1600 УХЛ-1	Uном = 35 кВ Iном = 1600 А Iоткл. н. = 20 кА I2тер. • tтер= 1200кА2 • с iдин = 52 кА	Uном?Uсети Iном?Iрmax Iоткл. н.? Iкi(3) I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uсети = 35 кВ Iрmax = 597 А Iкi(3) = 6,2 кА Bк = 6,5 кА2 • с iуд = 3,2 кА

Выберем выключатели СН на отходящих линиях.

I_рmax.с.л = I_рmax.с / 8 , (6.3)

I_рmax.с.л = 74,6 А

На данном напряжении к установке принимаем выключатели наружного исполнения высоковольтный вакуумный трехполюсный выключатель серии ВВС-35.

Технические характеристики:

Номинальное напряжение, кВ ..... 35

Номинальный ток, А ..... 630

Номинальный ток отключения, кА ..... 20

Стойкость при сквозных токах:

ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20

амплитуда предельного сквозного тока ..... 52

Собственное время отключения средней фазы, с, не более ..... 0,04

Время отключения выключателя, с, не более ..... 0,08

Механический ресурс, число циклов ВО ..... 20000

Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:

при номинальном токе ..... 20000

при номинальном токе отключения ..... 50

Диапазон рабочих температур, °С ..... -60...+40

Габаритные размеры, мм ..... 1910 x 1200 x 1910

Масса, кг ..... 750

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 13.

Таблица 13.

Выбор выключателей на отходящих линиях СН

Место установки	Тип оборудования	Параметры выключателя	Условия выбора	Параметры сети
Q7 - Q14	С - 35М - 630 - 10	Uном = 35 кВ Iном = 630 А Iоткл. н. = 20 кА I2тер. • tтер=1200кА2 • с iдин = 52 кА	Uном?Uсети Iном?Iрmax Iоткл. н.? Iкi(3) I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uсети = 35 кВ Iрmax = 74,6 А Iкi(3) = 6,2 кА Bк = 6,5 кА2 • с iуд = 3,2 кА

Выберем выключатели на НН.

На данном напряжении к установке принимаем вакуумные выключатели внутреннего исполнения ВБГ-11-40/4000 УХЛ2. Трехполюсный вакуумный генераторный выключатель на номинальное напряжение 11 кВ частотой 50 Гц и номинальный ток отключения 50 и 40 кА, номинальный ток 4000 А предназначен для замены маломасляных выключателей, а также для установки во вновь создаваемые распределительные устройства.

Технические характеристики:

Номинальное напряжение, кВ ..... 11

Номинальный ток, А ..... 4000

Номинальный ток отключения, кА ..... 40

Стойкость при сквозных токах:

ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20

амплитуда предельного сквозного тока ..... 52

Собственное время отключения средней фазы, с, не более ..... 0,04

Время отключения выключателя, с, не более ..... 0,06

Механический ресурс, число циклов ВО ..... 20000

Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:

при номинальном токе ..... 20000

при номинальном токе отключения ..... 50

Диапазон рабочих температур, °С ..... -60...+40

Габаритные размеры, мм ..... 1910 x 1200 x 1910

Масса, кг ..... 850

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 14.

Таблица 14.

Выбор выключателей на НН

Место установки	Тип оборудования	Параметры аппарата	Условия выбора	Параметры сети
Q15 , Q20 , Q25	ВБГ-11-40/4000 УХЛ2	Uном = 11 кВ Iном = 40000 А Iоткл. н. = 40 кА I2тер. • tтер=1200кА2 • с iдин = 52 кА	Uном?Uсети Iном?Iрmax Iоткл. н.? Iкi(3) I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uсети = 6 кВ Iрmax =3483 А Iкi(3) = 8,1 кА Bк = 10,7 кА2 • с iуд = 4,6 кА

Выберем выключатели НН на отходящих линиях.

Максимальный расчетный ток на отходящих линиях находится по формуле (6.4).

I_{рmaxс л} = I_рmax.н.с / 8 , (6.4)

I_рmax.с.л = 435 А.

На данном напряжении к установке принимаем выключатели внутреннего исполнения ВРС - 10 - 20/630 .

Технические характеристики:

Номинальное напряжение, кВ ..... 10

Номинальный ток, А ..... 630

Номинальный ток отключения, кА ..... 20

Стойкость при сквозных токах:

ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20

амплитуда предельного сквозного тока ..... 52

Собственное время отключения средней фазы, с, не более ..... 0,04

Время отключения выключателя, с, не более ..... 0,065

Механический ресурс, число циклов ВО ..... 30000

Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:

при номинальном токе ..... 20000

при номинальном токе отключения ..... 50

Диапазон рабочих температур, °С ..... -60...+40

Габаритные размеры, мм ..... 560 x 430 x 564

Масса, кг ..... 178

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 15.

Таблица 15.

Выбор выключателей на отходящих линиях НН

Место установки	Тип оборудования	Параметры аппарата	Условия выбора	Параметры сети
Q16 - Q19 , Q21 - Q24	ВРС - 10 - 20/630	Uном = 10 кВ Iном = 630 А Iоткл. н. = 20 кА I2тер. • tтер= 1200кА2 • с iдин = 52 кА	Uном?Uсети Iном?Iрmax Iоткл. н.? Iкi(3) I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uсети = 6 кВ Iрmax = 435 А Iкi(3) = 4,6 кА Bк = 3,54 кА2 • с iуд = 8,1 кА

Выбранные выключатели удовлетворяют всем заданным условиям.

7.2 Выбор разъединителей

Разъединитель - это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

Выберем разъединители на ВН.

Согласно рассчитанным значениям максимальных токов, протекающих по двухцепным линиям и линиям, подходящим к трансформаторам, к установке принимаем разъединители наружного исполнения РНД-110-1000.

Выбор осуществляется аналогичным образом, как для выключателей.

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 16.

Выберем разъединители на СН.

На данном напряжении к установке принимаем разъединители наружного исполнения РНД - 35/2000.

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 17.

Таблица 16.

Выбор разъединителей на ВН

Тип оборудования	Параметры разъединителя	Условия выбора	Параметры сети
РНД - 110/1000	Uном = 110 кВ Iном = 1000 А I2тер. • tтер= 2976,8кА2 • с iдин = 80 кА	Uном?Uсети Iном?Iрmax I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uсети = 110 кВ Iрmax = 95 А Iкi(3) = 10 кА Bк = 15,2 кА2 • с iуд = 14,5 кА

Таблица 17.

Выбор разъединителей на СН

Тип оборудования	Параметры разъединителя	Условия выбора	Параметры сети
РНД - 35/2000	Uном = 35 кВ Iном = 2000 А I2тер. • tтер=2976,8кА2 • с iдин = 80 кА	Uном?Uсети Iном?Iрmax I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uсети = 35 кВ Iрmax = 597 А Iкi(3) = 6,2 кА Bк = 6,5 кА2 • с iуд = 3,2 кА

Выберем разъединители СН на отходящих линиях.

На данном напряжении к установке принимаем разъединители наружного исполнения РНД - 35/1000.

Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 18.

Таблица 18.

Выбор разъединителей на отходящих линиях СН

Тип оборудования	Параметры разъединителя	Условия выбора	Параметры сети
РНД - 35/1000	Uном = 35 кВ Iном = 1000 А I2тер. • tтер= 1875кА2 • с iдин = 63 кА	Uном?Uсети Iном?Iрmax I2тер. • tтер ? Bк iдин?iуд	Uсети = 35 кВ Iрmax = 74,6 А Iкi(3) = 6,2 кА Bк = 6,5 кА2 • с iуд = 3,2 кА

Выбранные разъединители удовлетворяют всем заданным условиям.

8 ВЫБОР КРУ

Выберем комплектное распределительное устройство (КРУ). КРУ предназначены для приема и распределения электрической энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 Гц и 60 Гц напряжением 6-10 кВ и комплектования распределительных устройств 6-10 кВ подстанций различного назначения, в том числе подстанций сетевых, подстанций для объектов промышленности, подстанций нефтепромыслов, подстанций для питания сельскохозяйственных потребителей и т.д.

На стороне НН по всем параметрам подходит КРУ К-59 ХЛ3 [8]. КРУ серии К-59 имеет различные климатические исполнения как наружной так и внутренней установки в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации:

- вариант исполнения для умеренного климата К-59 У1 (У3);

- вариант исполнения для холодного климата К-59 ХЛ1;

- вариант исполнения для тропического климата К-59 Т1;

- вариант исполнения для буровых установок К-59 БРУХЛ1(Т1);

- вариант исполнения для нефтенасосных станций;

- вариант исполнения для карьеров и нефтяных месторождений, УХЛ1.

При параллельном соединении шкафов на ток 1600 А (1250 А для Т1), возможно обеспечение воздушного ввода на ток 2600 А для исполнения У1 и ХЛ1 и 2000 А для исполнения Т1 и воздушного (кабельного) ввода (или линии) на ток 2600 А для исполнения У3, ввод тока 3150 А для исполнения У3 возможен шкафами ввода К-61.

Тип встроенного выключателя: ВК-10, ВКЭ-10, ВВЭ-10, ВВП-10, ВБКЭ-10.

Краткие технические характеристики КРУ сведены в таблице 19.

Таблица 19.

Параметр	Значение
Номинальное напряжение, кВ	6,0; 10,0
Номинальный ток главных цепей, А	630, 1000, 1600 (1250*)
Номинальный ток сборных шин, А	1000, 1600, 2000, 3150 (1250, 2000*)
Номинальный ток отключения выключателя, кА	20; 31,5
Номинальный ток электродинамиеской стойкости шкафа, кА	51, 81
Ток термической стойкости в теч 3 с, кА	20; 31,5
Типы выключателей:
Вакуумные	ВБГ-11-40/4000 УХЛ2, ВРС - 10 - 20/630 ВБПВ-10, ВВ/Tel-10, ВБЭК-10, ВБТЭ-10, ВБЭМ- 10,

9 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ

Таблица 20

Экономический расчет проектируемой подстанции

Оборудование	Маркировочные данные	Количество	Цена 1шт, тыс.руб.
Трансформатор [15]	ТДТН - 63000/110-У1	2	15000
Вакуумные выключатели на 110 кВ [16]	ВБЭ-110	3	1600
Вакуумные выключатели на 35 кВ [16]	ВБНК-35-20/1600 УХЛ-1	3	400
Вакуумные выключатели на 35 кВ [16] (отходящие ВЛ)	ВВС-35	8	512
Вакуумные выключатели на 10 кВ [16]	ВБГ-11-40/4000 УХЛ2	3	18
Вакуумные выключатели на 10 кВ [16]	ВРС - 10 - 20/630	8	20
Разъединители на 110 кВ	РНД-110-1000	10	120
Разъединители на 35 кВ	РНД - 35/2000	6	38
Разъединители на 35 кВ (отходящие ВЛ)	РНД - 35/1000	32	35
КРУ на 6 кВ	КРУ К-59 ХЛ3	1	2560
Стоимость проектируемой подстанции	39362

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Произведен расчет трансформаторной подстанции 110/35/6 кВ. В ходе работы была рассчитана мощность каждого из потребителей, а также суммарная мощность всей; были выбраны силовые трансформаторы и схема их соединений, которая является дешевой и наиболее надежной.

При расчете проводов линий электропередач сделан вывод об установке двухцепных ЛЭП, как наиболее оптимального варианта.

Из расчетов токов КЗ, в наиболее тяжелом режиме, был произведен выбор основного оборудования подстанции: силовых выключателей и разъединителей. Выбранное оборудование соответствует всем параметрам подстанции и удовлетворяет условиям выбора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Правила устройства электроустановок. - СПб.: Издательство ДЕАН, 2005. - 464 с.

2) Федоров А.А. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. В 2 т. Т. 2. Технические сведения об оборудовании / Под общ. ред. А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. - М.: «Энергия», 1973. - 528 с., ил.

3) Сюсюкин А.И. Основы электроснабжения предприятий: Учебное пособие. - Тюмень: Тюм ГНГУ, 2003. - 193 с.(в двух частях).

4) Герасимов В.Г. Электротехнический справочник: В 4т. Т.2 Электротехнические изделия и устройства /Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. ( гл. ред. И.Н. Орлов)- 9-е изд., стер.-М.: Издательство МЭИ, 2003.- 518 с.

5) Ананичева С.С. Схема замещения и установившиеся режимы электрических сетей: Учебное пособие / С.С. Ананичева, А.Л. Мызин. Екатеринбург: УГТУ, 2 -е изд., испр. И доп. 1988. 64 с.

6) Москаленко В.В. Справочник электромонтера: Справочник / В.В. Москаленко, - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 288 с.

7) Кокин С.Е. Электрические станции и подстанции: Учебное пособие / С.Е. Кокин, А.М. Холян. - Екатеринбург: УГТУ, 2002. - 54 с.

8) http://electroshield.udm.ru/product/kru/k59/index.html

9) http://electroshield.udm.ru/product/vapp/

10) http://www.ruselt.ru/techinfo.php?id=5&ap=1&ap1=1&ap2=43

11) http://500kv.ru/index.phtml?part=catalog2&unitid=3

12) http://www.avgt.ru/prom/visokovolt/izoljtor/polimern/vis_iosk4.htm

13) http://www.bester54.ru/ goods/index.php?section=7&subsection =93&type=goods&PHPSESSID=0fa7123bdd6dd8e6592dc6fee85536df

14) http://www.bester54.ru/goods/index.php?section=25&type=section

15) http://proelectro.ru/notice/inf/obv_25222.html

16) http://www.fgupvtmz.ru/download.php?id=438

17) Кабышев А.В., Обухов С.Г. Справочные материалы по расчету и проектированию систем электроснабжения объектов и установок:

Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. - Томск, 2005. - 160 с.

Размещено на Allbest.ru