Проектування електричої підстанції напругою з 35/10 кВ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1 Вибір схем електричних з'єднань

1.1 Вибір і обґрунтування схеми електричних з'єднань на високій стороні ПС3

1.2 Вибір і обґрунтування схеми електричних з'єднань на нижній стороні ПС3

2 Розрахунок струмів короткого замикання

3 Вибір комутаційного обладнання на підстанції

3.1 Вибір комутаційного обладнання для нижньої сторони ПС3

3.2 Вибір комутаційного обладнання для верхньої сторони ПС3

4 Вибір засобів захисту ізоляції від атмосферних перенапруг

4.1 Вибір ОПН на нижній стороні 10 кВ

4.2 Вибір ОПН на вищій стороні 35 кВ

5 Розрахунок заземлення та блискавко захисту підстанції

5.1 Розрахунок блискавко захисту підстанції

5.2 Розрахунок заземлення підстанції

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Метою курсового проекта є проектування підстанції ПС3, напругою 35/10 кВ. Процес проектування включає в себе вибір схеми електричних з'єднань з вищої та нижчої сторін, а також прийняття рішення щодо вибору обладнання і його компонування. Приведемо коротку класифікацію підстанцій.

Підстанції підрозділяються на ті, що знижують та підвищують напругу. На електростанціях завжди будують підстанції (ПС), які підвищують напругу з генераторної напруги до напруги електричної мережі, в яку вони підключені. Підстанції в електричних мережах будують знижуючими напругу,тому що вони знижують напругу мережі від якої вони живляться до напруги, яка необхідна для живлення споживачів.

Підстанції класифікуються за призначенням їх в електричній мережі енергосистеми: по потужності установлених трансформаторів та високій напрузі, по кількості розподільчих пристроїв більш низьких напруг, по головним схемам електричних з'єднань, по схемі підключення ПС до електричної мережі та конструктивному виконанню.

По призначенню ПС розділяються на більш відповідальні міжсистемні - ПС з вищою напругою 330-750 кВ, через які здійснюються перетоки електричної потужності між енергосистемами та прийом потужності віддалених генеруючих джерел живлення в центрі споживання; на вузлові - ПС напругою 110-330 кВ, які є центрами розподілу потоку електричних потужностей в окремих енергосистемах; районні - ПС напругою 110-220 кВ, які є центрами живлення окремих промислових районів; промислові (споживчі) - ПС напругою 35-220 кВ, розташовані біля або на території споживачів електричної енергії; глибокого вводу - ПС напругою 35-220 кВ, розташованих в центрі споживання електричної енергії в великих містах та промислових районах.

По напрузі та потужності трансформаторів, які встановлюються на ПС. Вища напруга та потужність трансформаторів визначають значимість та відповідальність ПС в даній точці електромережі; в характеристиці ПС вказується вища напруга (110,220 кВ) та всі ступені нижчої напруги, які має ПС, а також потужність трансформаторів (автотрансформаторів).

За головною схемою електричних з'єднань ПС діляться на підстанції: з простими схемами електричних з'єднань - блок-лінія-трансформатор, мостики без вимикачів і з вимикачами, спрощені схеми з одиночними системами шин - секціонованими та не секціонованими; зі складними схемами - дві системи шин з обхідною системою, різні варіанти схем багатокутників, дві системи шин з двома вимикачами на приєднання, схеми з 1,5 вимикачами на приєднання (полуторні) та ін.

По схемі підключення до електричної мережі ПС діляться: на тупикові - які живляться по одній або двох лініях від одного джерела живлення; прохідні - з входом та виходом лінії, яка живить ПС; ПС які живляться відпайкою від однієї або двох ліній, при цьому на шинах ПС енергія розподіляється на тій же напрузі без трансформації та відбір потужності через трансформатори на нижчій напрузі незначний; з багатостороннім живленням на різних напругах та розподілення енергії декількох напруг.

По конструктивному виконанню ПС діляться на: відкриті - на яких все обладнання РП високої напруги і трансформатори встановлено на відкритому повітрі; закриті - на яких обладнання РП високої напруги та трансформатори встановлені в приміщенні; змішані - на яких РП високої напруги можуть бути відкритими, а трансформатори знаходяться в закритих камерах або навпаки; комплектні - які поставляються заводами повністю змонтованими, або укомплектованими будівельними матеріалами та зібраним обладнанням у вигляді вузлів, блоків; блочні - які поставляються в вигляді змонтованих блоків, а на місті монтажу ведеться зборка блоків.

В ході реалізації алгоритму проектування електричних станції або підстанції з'являється велика кількість допустимих технічних рішень, фрагментів та підсистем об'єктів. Тому в ході виконання курсової роботи слід намагатися розробити найбільш надійний та найменш економічно затратний варіант проекту електричної підстанції.

1 Вибір схем електричних з'єднань

електричний підстанція напруга замикання

1.1 Вибір і обґрунтування схеми електричних з'єднань на високій стороні ПС3

Вибираємо схему котра містить два блока лінія-трансформатор з вимикачами і неавтоматичною перемичкою з боку ліній (35кВ).

Рисунок 1.1 - Схема електричних з'єднань для вищої сторони ПС3

Обрану схему (два блоки лінія-трансформатор з вимикачами в колах трансформаторів і неавтоматичною перемичкою з боку ліній) застосовують в РУ напругою від 35 кВ до 220 кВ у разі приєднання ПС до лінії електропередавання, що живить кілька ПС, і при необхідності автоматичного вимикання ушкодженого силового трансформатора.

Перемичку із двох роз'єднувачів використовують при вимиканні однієї з ліній. В нормальному режимі один із роз'єднувачів перемички повинен бути увімкненим. В умовах інтенсивного забруднення ізоляції або при обмеженій площі забудови дозволено перемичку не застосовувати.

Виведення з роботи силового трансформатора (оперативне чи аварійне) виконують відповідними вимикачами.

У після аварійних та ремонтних режимах роботи схеми можливість втрати електропостачання споживачів «з вини схеми РУ» відсутня. У разі аварійного пошкодження будь-якого елемента блока втрачається один силовий трансформатор, що може призвести до зниження потужності ПС на період усунення пошкодження, а відповідно і до певного обмеження електропостачання. У разі пошкодження лінії або лінійного роз'єднувача втрачається один силовий трансформатор на період оперативних перемикань.

Залежно від схеми електричної мережі напругою від 35 кВ до 220 кВ на початковому етапі розвитку схеми ПС можливе застосування схеми укрупненого блоку - блок лінія - два трансформатори (рис 1.2, етап 1). У цьому випадку роз'єднувачі в перемичці дозволено не встановлювати (рис. 1.2, вар. 1). Якщо відсутність роз'єднувачів в ремонтній перемичці ускладнює роботи на наступному етапі розвитку РУ (роз'єднувачі розміщені поблизу ошиновки перемички), на першому етапі розвитку РУ застосовують схему, зазначену на рис. 1.2, вар. 2.

На початковому етапі розвитку ПС можлива «з вини схеми РУ» повна втрата електропостачання споживачів в після аварійному і ремонтному режимах роботи.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.2 Вибір і обґрунтування схеми електричних з'єднань на нижній стороні ПС3

Одна одиночна, секціонована вимикачем, система шин (10кВ).

Обрану схему (одна одиночна, секціонована вимикачем, система шин (10кВ)) застосовують в РУ напругою 6 кВ або 10 кВ на НН основних силових трансформаторів ПС з вищою напругою від 35 кВ до 330 кВ. Зазначена схема можуть бути застосовані в РУ напругою 6 кВ і 10 кВ на СН у разі установлення трьохобмоткових силових трансформаторів напругою 35-150/10/6 кВ або 35-150/6/10 кВ.

Конструктивно схеми виконують з застосуванням КРУ або КРУЗ. Кількість лінійних приєднань визначають схемою розвитку електричної мережі. Оптимальною кількістю лінійних приєднань слід вважати кількість ліній, розраховану виходячи з навантаження кожної лінії струмом не менше ніж 25% від номінального струму шафи КРУ лінійного приєднання.



Рисунок 1.3 - Схема електричних з'єднань для нижній сторони ПС3

Для обмеження струмів КЗ передбачають установлення струмообмежуючих реакторів в першу чергу в колі трансформаторів. За потреби можливе установлення струмообмежувальних реакторів на лінійних приєднаннях. Установлення секційних струмообмежувальних реакторів на ПС не передбачають із-за малої ефективності цього заходу.

Застосування схем з підвищеною кількістю систем шин підвищує надійність електропостачання споживачів за рахунок відповідного розподілення приєднань між більшою кількістю секцій.

Обрана схема рис. 1.3, 10 кВ (одна секціонована вимикачем система шин) застосовують на ПС з двома силовими трансформаторами з нерозщепленими обмотками НН без струмообмежувальних реакторів в колі силових трансформаторів або з одинарними реакторами у разі приєднання їх до однієї секції.

2 Розрахунок струмів короткого замикання

Нам, згідно із завданням, потрібно вибрати комутаційну апаратуру на високій і низькій сторонах ПС3. Для цього потрібно розрахувати струми короткого замикання. Виберемо шлях проходження струму короткого замикання до контрольних точок (рисунок 2.1)

Рисунок 2.1 - План-схема електричної системи

Зобразимо схему заміщення даної мережі для розрахунку струмів КЗ на ПС3 на рисунку 2.2:



Рисунок 2.2 - Схема заміщення для розрахунків струму КЗ на ПС3

Розрахунок проведемо у відносних одиницях, для цього задаємось базисною потужністю і номінальною напругою, які відповідно приймаємо рівними:

Sб = 100 МВА, Uном = 115кВ.

Опір системи розраховуємо за формулою:

; (2.1)

де - опір системи у відносних одиницях;

Sс - потужність системи (приймаємо рівною нескінченності), МВА;

Sб - базисна потужність, МВА.

.

Активний і реактивний опори ліній у відносних одиницях розрахуємо за формулами :

; (2.2)

; (2.3)

де - активний опір лінії в іменованих одиницях;

- реактивний опір лінії в іменованих одиницях.

Знайдемо опір лінії 1 (L1) у відносних одиницях:

;

.

Опір лінії 2 (L2) у відносних одиницях буде рівний:

;

.

Опір лінії 3 (L3) у відносних одиницях буде рівний:

;

.

Знайдемо еквівалентний опір лінії 4 (L4) у відносних одиницях:

;

.

Так як ЛЕП 35 кВ то Uном = 37кВ.

Для знаходження опору трансформаторів у відносних одиницях використаємо формулою:

; (2.4)

де - реактивний опір обмоток трансформатора у відносних одиницях;

- напруга короткого замикання.

Знайдемо реактивний опір вищої та середньої сторони трансформаторів на ПС2, скориставшись формую 2.4:

;

.

Знайдемо струм КЗ для точки К1 зображеної на рисунку 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема заміщення мережі для знаходження струму КЗ в точці К1

Рисунок 2.4 - Схема заміщення мережі з нанесеними значеннями опорів

Знайдемо еквівалентний опір даної схеми:

;

;

;

;

Повний опір схеми розраховуємо за формулою:

; (2.5)

.

Рисунок 2.5- Еквівалентна схема заміщення мережі для точки КЗ К1

Знайдемо встановлене значення струму КЗ на шинах високої сторони трансформатора.

Струм короткого замикання розраховуємо за формулою:

; (2.6)

де Ік - струм короткого замикання кА;

(кА).

Ударний струм розрахуємо за формулою :

; (2.7)

де iу - ударний струм короткого замикання, кА;

Ку - ударний коефіцієнт.

Ударний коефіцієнт знайдемо за формулою:

; (2.8)

де ТА - складова часу.

Складова часу визначається за формулою:

; (2.9)

;

;

(кА).

Знайдемо струм КЗ для точки К2 зображеної на рисунку 2.5.

Розрахуємо струм КЗ в точці К2 на шинах низької сторони 10 кВ трансформатора ПС3.

Коли потужність трансформатора більше 630 кВА активний опір трансформатора в розрахунку струму КЗ не враховуємо.

Рисунок 2.6 - Еквівалентна схема заміщення мережі для знаходження струму КЗ на нижній стороні ПС3, в точці К2

Опір трансформаторів на ПС3 у відносних одиницях знайдемо за формулою:

; (2.10)

де - реактивний опір обмоток трансформатора у відносних одиницях;

- напруга короткого замикання.

Опір трансформаторів буде рівний:

.

Знайдемо еквівалентний та повний опір даної схеми:

;

;

;

.

Знайдемо встановлене значення струму КЗ на шинах нижньої сторони трансформатора.

Струм короткого замикання розраховуємо за формулою 2.6:

(кА).

Розрахуємо ударний струм, ударний коефіцієнт та складову часу за вище приведеними формулами.

;

;

(кА).

Занесемо отримані дані с таблицю 2.1:

Таблиця 2.1 - Значення струмів КЗ в різних точках КЗ

Точка КЗ	, кА	, кА
К1	2,05	3,636
К2	4,9332	9,923

3 Вибір комутаційного обладнання на підстанції

3.1 Вибір комутаційного обладнання для нижньої сторони ПС3

Вибір вимикачів попужності

Вимикачі потужності вибираються за умовами:

1) по номінальній напрузі:

; (3.1)

2) по робочому струму:

; (3.2)

3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:

, (3.4)

де - діюче значення періодичної складової струму КЗ у момент часу після початку розмикання контактів вимикача;

- номінальний струм відключення вимикача;

4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

, (3.5)

де - діюче значення аперіодичної складової струму КЗ у момент початку розмикання контактів вимикача,

- номінальне значення відносного вмісту аперіодичної складової в струмі КЗ, що відключається.

, (3.6)

де - час від початку КЗ до розходження контактів:

, (3.7)

де - мінімальний час дії релейного захисту, - власний час відключення вимикача;

5) по електродинамічній стійкості:

(3.8)

де - амплітудне значення наскрізного струму КЗ;

6) по термічній стійкості:

, (3.9)

де - розрахунковий тепловий імпульс,

- струм термічної стійкості,

- час дії струму термічної стійкості.

(3.10)

Виберемо вимикач Q5 (СВ)

Вибираємо вакуумний вимикач ВВ/TEL-10-12,5/630 з такими параметрами:

Uн = 10 кВ;

Iн = 630А;

Iн відкл = 32 кА;

Iкз(ном) =12,5 кА;

t0 = 0,03 с;

tc.в. = 0..0,035 с (беремо 0,015);

tрз.мін. = 0,8 с

= 0,4.

Рисунок 3.1 - Зовнішній вигляд вакуумного вимикача ВВ/TEL

Навантаження котре задано на шинах 10кВ:

(кА);

(А).

Зробимо перевірку вимикача:

1. по номінальній напрузі:

;

2. по робочому струму:

;

3. по допустимому струму КЗ:

;

4. по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

;

;

;

;

;

5. по електродинамічній стійкості:

;

6. по термічній стійкості:

;

;

.

Оцінивши розрахунки, робимо висновок - вимикач відповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний на підстанції.

Вибираємо вимикачі Q3 і Q4 з такими параметрами :

Вибираємо вакумний вимикач ВВ/TEL-10-12,5/1000 з такими параметрами

Uн = 10 кВ;

Iн = 1000А;

Iн відкл = 32 кА;

Iкз(ном) =12,5 кА;

t0 = 0,03 с;

tc.в. = 0..0,035 с (беремо 0,015);

tрз.мін. = 0,8 с

= 0,4.

Навантаження котре задано на шинах 10кВ:

(кА);

(А).

Зробимо перевірку вимикача:

1. по номінальній напрузі:

;

2. по робочому струму:

;

3. по допустимому струму КЗ:

;

4. по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

;

;

;

;

;

5. по електродинамічній стійкості:

;

6. по термічній стійкості:

;

;

.

Оцінивши розрахунки, робимо висновок - вимикач відповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний на підстанції.

Вибір роз'єднувачів

Роз'єднувачі та віддільники вибираються за наступними умовами:

1. по номінальній напрузі:

, (3.11)

де - номінальна напруга електроустановки де передбачається установка комутаційного апарату; - номінальна напруга комутаційного апарату,

2. по робочому струму:

, (3.12)

де - максимальний струм, який може протікати через комутаційний апарат в нормальному режимі роботи; - номінальний струм комутаційного апарату;

3. по конструктивному виконанню;

4. по електродинамічній стійкості:

, (3.13)

де - розрахунковий ударний струм при трифазному КЗ; - струм динамічної стійкості комутаційного апарату (граничний наскрізний струм КЗ згідно паспортних даних на комутаційний апарат);

5. по термічній стійкості:

або . (3.14)

Заземлюючі ножі та короткозамикачі вибираються по тим же умовам за виключенням робочого струму.

Вибір роз'єднувача QS 9, і роз'єднувача QS 10:

Марка роз'єднувача РВ-10/1000-1 УХЛ4;

Номінальні параметри роз'єднувача:

Uн = 10 кВ;

Iн = 1000 А;

Iт = 20 кА;

ідин = 51 кА;

tт = 3 c;

tвідкл = 1с.

Зробимо перевірку роз'єднувачів:

1. по номінальній напрузі:

,

2. по робочому струму:

,

3. по електродинамічній стійкості:

,

4. по термічній стійкості:

або .

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

.

Ці роз'єднувачі відповідають всім необхідним вимогам і можуть бути використані для підстанції.

Вибір роз'єднувача QS 11, QS 12 і QS 13

Марка роз'єднувача РВ-10/630-1 УХЛ4

Номінальні параметри роз'єднувача:

Uн = 10 кВ;

Iн = 630 А;

Iт = 20 кА;

ідин = 51 кА;

tт = 3 c;

tвідкл = 1с.

Зробимо перевірку роз'єднувачів:

1. по номінальній напрузі:

,

5. по робочому струму:

,

6. по електродинамічній стійкості:

,

7. по термічній стійкості:

або .

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

.

Ці роз'єднувачі відповідають всім необхідним вимогам і можуть бути використані для підстанції. Роз'єднувачі QS12, QS13, вибираємо тієї ж марки, що і перевірений QS11, оскільки вони мають однакові параметри.

Вибір трансформаторів власних потреб TV1 - TV 4

Для забезпечення власних потреб на підстанції виберемо трансформатори два трансформатори ТМ-63 з такими параметрами:

- потужність 63 кВА;

- напруга ВН10 кВ;

- напруга НН0,4 кВ.

Вибір трансформаторів струму ТА-3, ТА-4, ТА-5

ТС вибираються за умовами:

1. по номінальній напрузі за формулою 3.11 :

,

2. по робочому струму за формулою 3.12:

,

3. по термічній стійкості за формулою 3.14:

,

4) по електродинамічній стійкості за формулою 3.13:

,

5) по опору навантаження:

, (3.15)

де Zном - опір вторинній мережі,

Z2 - допустимое значення опору вторинного ланцюга.

,(3.16)

де Zпров - опір провідників,

Zконт - опір контактів,

Zприл - опір приладів.

, (3.17)

де STС - номінальне навантаження ТС,

Iном - номінальний струм вторинних ланцюгів.

Виберемо ТС для лінії, що відходить, від трансформатора по НН. Вибираємо трансформатор струму марки ТЛК-10 з такими параметрами:

Uн = 10 кВ;

I1н = 800 А;

I2н = 5 А;

Iт = 64,5 кА;

ідин = 169 кА;

S2зах = 30 ВА;

tт = 0,75 с;

tвідкл = 0,775 с;

Клас точності 0,5.

Виконаємо перевірку ТС:

1. по номінальній напрузі:

2. по робочому струму:

3. по термічній стійкості за формулою:

,

.

18,84<3120,2 - умова по термічній стійкості виконується.

4. ударний струм КЗ , струм електродинамічної стійкості ТС.

24,022<169 - умова по електродинамічній стійкості виконується.

5. допустиме значення опору вторинному ланцюгу (3.17):

До трансформатора струму підключається прилад релейного захисту МРЗС (Z=0,06Ом), амперметр (Z=0,1Ом), ватметр (Z=0,09Ом) і лічильники енергії (Z=0,07Ом).

Опір всіх приладів дорівнює: .

Опір контактів: .

Довжина проводів дорівнює L=60м (в один бік), провід алюмінієвий с=0,028Ом*мм2/м, сечение S=3,5мм2. Опір дроту:

,

.

1,2<0,9 умова по опору навантаження виконується.

Паралельно даному трансформатору струму вибираємо аналогічний, але тільки вимірник з класом точності 0,2.

Трансформатори струму на лініях виберемо по максимальній потужності на кожній лінії 10кВ, що відходить, S=1МВА.

Виберемо ТС на напругу 10кВ і номінальний струм 57,7 А. ТС марки ТЛК-10 з такими параметрами:

Uн = 10 кВ;

I1н = 75 А;

I2н = 5 А;

Iт = 10 кА;

ідин = 26 кА;

S2зах = 30 ВА;

tт = 0,65 с;

tвідкл = 0,675 с;

Клас точності 0,5

Перевіримо ТС за умовами 3-5.

3) Розрахунковий тепловий імпульс:

,

.

18,84<65 - умова термічної стійкості виконується.

4) Ударний струм КЗ, струм електродинамічної стійкості ТС .

9,923<26 - умова по електродинамічній стійкості виконується.

5) Допустиме значення опору вторинному ланцюгу:

.

Оскільки устаткування, що підключається до всіх трансформаторів, однакове і довжина проводів однакова, то і опір вторинної мережі дорівнює опору, розрахованому у попередньому випадку .

1,2<0,9 умова по опору навантаження виконується.

Виберемо ТС для СВ (ТА-5) на напругу 10кВ марки ТЛК-10 з такими параметрами:

Uн = 10 кВ;

I1н = 400 А;

I2н = 5 А;

Iт = 31,5 кА;

ідин = 81 кА;

S2зах = 30 ВА;

tт = 0,7 с;

tвідкл = 0,725 с;

Клас точності 0,5

Перевіримо ТС за умовами 3-5.

3) Розрахунковий тепловий імпульс:

,

.

4,7<694,58 - умова термічної стійкості виконується.

4) Ударний струм КЗ, струм електродинамічної стійкості ТС .

4,96<81 - умова по електродинамічній стійкості виконується.

5) Допустиме значення опору вторинному ланцюгу:

.

Оскільки устаткування, що підключається до всіх трансформаторів, однакове і довжина проводів однакова, то і опір вторинної мережі дорівнює опору, розрахованому у попередньому випадку .

1,2<0,9 умова по опору навантаження виконується.

Рисунок 3.2 - Зовнішній вигляд НАМИ -10-95

Вибір трансформаторів напруги на стороні 10 кВ

ТН вибираються за умовами:

1) по номінальній напрузі;

2) по потужності вторинних обмоток:

, (3.18)

де S2 - потужність всіх вимірювальних приладів,

S2ном - потужність ТН.

Трансформатор напруги виберемо марки НАМИ-10-95 з такими параметрами:

Uн = 10 кВ;

Uвт = 100 /;

Клас точності 0,5;

Номінальне вторинне навантаження 200ВА;

Гранична потужність первинної обмотки 1кВА;

Перевіримо ТН по умові 2.

Потужність основних приладів приведена зображена в таблиці 3.1

Таблиця 3.1 - Розрахунок навантаження ТН

Найменування і тип приладу	Потужність приладу	cosц	sinц	P, Вт	Q, ВА
Вольтметр	2,0ВА	1,0	2,0	2,0	-
Ватметр	3,0ВА	1,0	3,0	3,0	-
Лічильник активної енергії	4,0ВА	0,38	4,0	4,0	11,27
Лічильник реактивної енергії	6,0ВА	0,38	6,0	6,0	6,04

Повна потужність всіх приладів розраховується по формулі:

, (3.19)

.

22,9<200ВА - умова по потужності вторинних обмоток виконується.

Вибір заземлювачів на стороні 10 кВ

Заземлювачі вибираються за умовами:

1) по номінальній напрузі формула (3.1);

2) по електродинамічній стійкості формула (3.8);

3) по термічній стійкості формула (3.9).

Виберемо заземлювачі на номінальну напругу 10 кВ марки UW-12/Z/160 польської фірми ZWAE з такими параметрами:

UH=12 кВ;

fH=50 Гц;

Iт = 16кА;

tт = 3 c;

ідин = 40 кА.

Перевіримо вимикач за умовами 2-3.

2) Ударний струм КЗ, струм електродинамічної стійкості .

9,923<40 - умова по електродинамічній стійкості виконується.

3) Розрахунковий тепловий імпульс:

,

Каталожний тепловий імпульс:

.

18,86<798 - умова по електродинамічній стійкості виконується.

Аналогічно вибираємо решту заземлювачів.

Вибір запобіжників на стороні 10 кВ

Запобіжники вибираються за умовами:

1)по номінальній напрузі;

2)по робочому струму;

3)по струму відключення:

, (3.20)

де - граничний струм, що відключається.

Запобіжники F1-F4 вибираємо на напругу 10 кВ. Струм, який проходить через запобіжники, обумовлений потужністю ТВП (S=63 кВА), він рівний:

Виберемо запобіжник ПКТ 101 -10 з такими параметрами:

- номінальна напруга 10 кВ;

- номінальний струм5 А;

- номінальний струм відключення 40 кА.

Початкове значення струму короткого замикання , номінальний струм відключення .

4,9332<40 - умова по струму відключення виконується.

Запобіжники F2-F3 вибираємо на напругу 10 кВ. Струм, який проходить через запобіжники, обумовлений потужністю ТН (S=1 кВА):

.

Виберемо запобіжник ПКТ 101 -10 з такими параметрами:

- номінальна напруга 10 кВ;

- номінальний струм2 А;

- номінальний струм відключення 40 кА;

Початкове значення струму короткого замикання , номінальний струм відключення .

4,9332<40 - умова по струму відключення виконується.

3.2 Вибір комутаційного обладнання для верхньої сторони ПС3

Вибір комутаційного обладнання будемо проводити за аналогічними умовами, як і вимикачі на нижній стороні ПС3.

Вибираємо вимикачі Q1 і Q2 з такими параметрами:

Вибираємо вакумний вимикач ВБЗE-35 з такими параметрами:

Uн = 35 кВ;

Iн = 1000А;

Iн відкл = 20 кА;

Iкз(ном) =52 кА;

t0 = 0,08 с;

tc.в. = 0,1..0,3 с (беремо 0,2);

tрз.мін. = 1 с

= 0,4.

Рисунок 3.1 - Зовнішній вигляд та розміри вимикача ВБЗE-35

Навантаження котре задано на шинах 35кВ:

(кА);

(А).

Зробимо перевірку вимикача:

1. по номінальній напрузі:

;

2. по робочому струму:

;

3. по допустимому струму КЗ:

;

4. по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

;

;

;

;

;

5. по електродинамічній стійкості:

;

6. по термічній стійкості:

;

;

.

Зробивши розрахунки, робимо висновок - вимикач відповідає всім необхідним вимогам і може бути використаний на підстанції.

Вибір роз'єднувача QS 1, QS 2, QS 3, QS 4, QS 5 і QS 6

Марка роз'єднувача РДЗ-35/1000 УХЛ1

Номінальні параметри роз'єднувача:

Uн = 35 кВ;

Uр. мах = 40,5 кВ;

Iн = 1000,2000 А;

Iт = 31,5 кА;

ідин = 80 кА;

tт = 3 c;

tвідкл = 1с.

Рисунок 3.2 - Зовнішній вигляд РД(З) -35/1000 УХЛ1

Зробимо перевірку роз'єднувачів:

1. по номінальній напрузі:

,

8. по робочому струму:

,

9. по електродинамічній стійкості:

,

10. по термічній стійкості:

або .

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

.

Ці роз'єднувачі відповідають всім необхідним вимогам і можуть бути використані для підстанції. Роз'єднувачі QS2-QS6, вибираємо тієї ж марки, що і перевірений QS1, оскільки вони мають однакові параметри.

Вибір трансформатора струму ТА 1, ТА 2

Марка трансформатора струму ТФЗМ - 35Б - У1;

Номінальні параметри трансформатора струму:

Uн = 35 кВ;

I1н = 300 А;

I2н = 5 А;

Iт = 20 кА;

ідин = 100 кА;

S2вим =30 ВА;

S2зах =20,30 ВА;

tт = 3 с;

tвідкл = 1,035 с;

Рисунок 3.3 - Зовнішній вигляд трансформатора

струму ТФЗМ - 35Б - У1

Зробимо перевірку трансформатора струму:

1. по номінальній напрузі:

,

2 по робочому струму:

,

3. по електродинамічній стійкості:

,

4. по термічній стійкості:

Розрахункові дані:

,

Каталожні дані:

,

,

5. По опору навантаження:

.

Беремо потужності приладів:

Потужність амперметра - S = 0,1 ВА;

Потужність лічильника активної і реактивної енергії - S = 2,0 ВА;

Знаходимо опір приладів:

.

Опір проводів:

.

Довжина проводів від трансформатора струму до приладів станції рівна L = 25 м (10 м дроту взято з запасом).

Переріз проводів:

.

Переріз проводів для алюмінію беремо 4 мм. Опір проводів буде рівним:

;

Розрахунковий опір вторинної обмотки буде рівний:

.

Виходячи з цього, слідує:

.

Таким чином всі умови для трансформатора струму ТА 1, ТА 2 марки ТФЗМ-35Б -У1 виконуються.

Вибір трансформаторів напруги.

Трансформатори напруги вибираються за такими умовами:

1. по номінальній напрузі:

,

2. по конструкції і схемі з'єднання обмоток;

3. по класу точності;

4. по вторинному навантаженню:

, (3.21)

де S2ном - номінальна потужність вторинної обмотки, ВА (по каталогу),

S2 - навантаження всіх вимірювальних приладів, приєднаних до трансформатору напруги, ВА. Розраховується по формулі:

, (3.22)

де P2 - активна потужність приладів, Вт,

Q2 - реактивна потужність приладів, ВА.

Вибір трансформаторів напруги ТV 1 і TV 2:

Марка трансформатора напруги 3НОГ - М - 35;

Номінальні параметри трансформатора струму:

Uн = 35 кВ;

Клас точності 0,2;

Uвт =100 /.

Зробимо перевірку трансформатора напруги:

1. по номінальній напрузі:

,

4. по вторинному навантаженню:

беремо потужності приладів:

потужність вольтметра - S = 2,0 ВА.

потужність ватметра - S = 3,0 ВА.

потужність лічильника активної і реактивної енергії - S = 2,0 ВА;

Розрахуємо S2:

;

в результаті, отримуємо:

.

Як бачимо всі умови виконуються, тобто можна використовувати вибрані трансформатори напруги на підстанції.

4. Вибір засобів захисту ізоляції від атмосферних перенапруг

4.1 Вибір ОПН на нижній стороні 10 кВ

Вибираємо А3, А4, А5 і А6

ОПН вибираються за умовами :

1) по номінальній напрузі;

2) по найбільшій робочій напрузі:

, (4.1)

де - найбільша допустима напруга ОПН;

- найбільша робоча напруга мережі.

3) по рівню тимчасових перенапружень:

, (4.2)

де - максимальне значення напруги промислової частоти, яке витримує ОПН;

- рівень тимчасових перенапружень.

4) по координаційному інтервалу для грозових перенапружень:

,(4.3)

де - координаційний інтервал,

- рівень грозової випробувальної напруги,

- напруга на ОПН при номінальному розрядному струмі.

5) по координаційному інтервалу для внутрішніх перенапружень:

,(4.4)

де - координаційний інтервал,

- рівень грозової випробувальної напруги,

- напруга на ОПН при номінальному розрядному струмі.

6) по струму КЗ:

(4.5)

де - номінальний струм ОПН.

Виберемо обмежувачі перенапруження А3 і А4 на номінальну напругу 10 кВ марки ОПН-КР/TEL-10/12.0-УХЛ2 з такими параметрами:

- номінальна напруга 10 кВ;

- номінальний розрядний струм 10 кА;

- постійна робоча напруга 12 кВ;

- грозова випробувальна напруга 39,6 кВ;

- залишкова напруга 31,3 кВ;

- допустима напруга 34 кВ;

- стійкість до струмів КЗ 20 кА.

Перевіримо за умовами 2-6

2) найбільша допустима напруга ОПН, найбільша робоча напруга мережі .

12 >10,235 - умова виконується.

3) T=1,5 , UН.О.=12кВ, тоді , .

20>15 - умова виконується.

4) , , тоді

.

0,22>0,2 - умова виконується.

5) ,, тоді

.

0,37>0,2 - умова виконується.

6) , .

4,9932<20 - умова виконується.

4.2 Вибір ОПН на вищій стороні 35 кВ

Вибираємо А1 і А2

Вихідні параметри:

- клас напруги - 35кВ;

- найбільша робоча напруга мережі в місці установлення ОПН - 40,5 кВ;

- наявність у даній мережі повітряних ліній електропередачі у ненаселеній місцевості - для 35 кВ не враховується, оскільки всі опори цього класу заземлені;

- допустима тривалість однофазного замикання на землю - t = 6 годин;

- струм однофазного на землю (без урахування пристрою компенсації) - ;

- установлення ОПН - зовнішнє (ступінь забрудненості атмосфери - IV);

Вибираємо обмежувач серії ОПН-ВР/TEL.

За вихідними параметрами приймаємо Ко = 1.05 - тому, що можлива несиметрія навантаження.

Для цього обмежувача для та при t = 6 годин, .

Вибираємо ОПН-ВР/TEL-35/40,5-УХЛ1.

Для нього залишкова напруга при (8/20 мкс) складає .

Відповідний вертикальний розрядник ІІІ групи забезпечує залишкову напругу .

Отже вибраний ОПН за значенням відповідає вихідним параметрам.

Розрахунок енергії W, що виділяється в ОПН при внутрішніх перенапругах, при та при , :

За даними, наведеними в методичних вказівках фірми „Таврида Електрик”, енергія, що поглинається вибраним обмежувачем, досягає 223 кДж.

Отже вибираємо ОПН-ВР/TEL-35/40,5-УХЛ1.

Аналогічно вибираємо ОПН і на нижчій стороні і заносимо до таблиці 4.1:

Таблиця 4.1 - Вибрані ОПН

№	Клас напруги, кВ	Вибраний ОПН
1	35	ОПН-ВР/TEL-35/40,5-УХЛ1
2	10	ОПН-КР/TEL-10/11,5-УХЛ1

5 Розрахунок заземлення та блискавко захисту підстанції

5.1 Розрахунок блискавко захисту підстанції

Для захисту підстанції від ураження блискавкою потрібно розрахувати блискавковідводи. Вибираємо найвищу точку установки апаратури, це 4,5м, максимальна висота портала =7м і орієнтований радіус захисту блискавковідвода =10 м, відстань між блискавковідводами L=17 м.

Розрахуємо зону захисту для двойного стержневого блискавковідводу:

Оптимальну висоту блискавковідводу розраховують за формулою:

; (5.1)

.

Ширина зони захисту буде дорівнювати:

при ; (5.2)

.

Зробимо перевірку висоти захисту двох стержневого блискавковідводу

.



Рисунок 5.1 - Зона захисту двойного стержневого блискавковідводу

Визначаємо основні параметри для блискавковідводів:

; (5.3)

при

Між 1-м і 2-м блискавковідводами:

Ширина зони захисту буде дорівнювати:

при ; (5.4)

Границя захисту на висоті дорівнює:

; (5.5)

Границя захисту на рівні землі дорівнює:

.

Розрахунок заземлення підстанції

Розрахуємо заземлення ПС3 - 35/10 кВ.

Приймаємо за верхній шар грунту супісок (=150400Омм), а за нижній шар суглинок=100 (Омм). Нехай РУ перебуває в другій кліматичній зоні, тоді h1=2 м.

Розміри ячейки типового ОРУ 35 кВ 30*21 м. На ОРУ 12 ячейок приєднань, Розміри ОРУ 30*21 м, площа S=630 м2., периметр Р=102 м.

Приймаємо глибину закладення електродів t=0,6 м, відстань між горизонтальними смугами 5 м., довжина вертикальних електродів lВ=5 м. Вертикальні електроди встановлені по периметрі сітки в місцях перетинання внутрішніх провідників з контурним. Уточнюємо відстань між горизонтальними провідниками. Кількість ячейок й . Приймаємо 6 й 4 ячейки. Відстань між поздовжніми провідниками м, між поперечними м. На рисунку 5.2 наведена схема заземлювача.

Рисунок 5.2 - Схема заземлювача ОРУ 35 кв

Загальна довжина горизонтальних провідників

:

Число вертикальних електродів nВ=20, повна довжина вертикальних електродів

LВ= lВnВ; (5.6)

.

Середня відстань між вертикальними провідниками

= P/ n , м.

= 102/20=5,1 м.

Визначаємо опір заземлювача за формулою:

Ом; (5.7)

;

>0,1;

, Омм.

;

Опір заземлюючого пристрою, враховуючи природні заземлювачі:

, (5.8)

Опір природних заземлювачів приблизно приймаємо =1,5 Ом.

Опір заземлюючого пристрою нижче припустимого, але основною є величина допустимої напруги дотику.

Для тривалості впливу В=0,2 с, найбільша допустима напруга дотику

UПР. ДОП = 400 В.

Розраховуємо напругу, прикладену до людини:

, (5.9)

.

Для =2 параметр М=0,72.

Коефіцієнт ,

де =1000 Ом - опір тіла людини;

-опір розтікання струму від ступнів;

=200 - опір верхнього шару землі.

=10 кА.

UЧ > UПР. ДОП .

Для зменшення напруги дотику застосуємо підсипання слою гравію товщиною 0,2 м по всій території ОРУ. Питомий опір верхнього шару при цьому Омм, тоді

Підсипання гравієм не впливає на розтікання струму із заземлюючого пристрою, тому що глибина закладення заземлювача 0,6 м більше товщини слою гравію, тому співвідношення и величина М залишаються незмінними, тоді напругу дотику буде рівною:

що менше припустимого значення (більш ніж у 3 рази).

Висновки

В процесі виконання курсового проекту була спроектована підстанція ПС3 35/10кВ.

По стороні ВН використана схема котра містить два блока лінія-трансформатор з вимикачами і неавтоматичною перемичкою з боку ліній, ця схема найбільше підходить до ПС №3, адже ця схема забезпечує надійний перетік потужності через ПС, який відбувається по стороні 35 кВ. а на нижній стороні була обрана схема з однією одиночною, секціонованою вимикачем, система шин.

В ході проектування були вибрані електричні апарати, вимірювальні та захисні, на сторонах ВН та НН, а саме вимикачі потужності, заземлюючі роз'єднувачі, трансформатори струму і напруги, ОПН. Після вибору всі апарати були перевірені на відповідність паспортних даних дійсним умовам експлуатації.

До курсового проекту додається п'ять креслень: «Схема електричних з'єднань підстанції 35/10 кВ», «Підстанція 35/10 кВ. План», «Підстанція 35/10 кВ. Загальний вигляд. Розрізи», а також плакати присвячені блискавко захисту та заземленню проектованої підстанції.

Список використаної літератури

1. Розрахунок струмів короткого замикання та вибір електрообладнання на електричних станціях і підстанціях. Методичні вказівки для студентів спеціальності 6,090600 «Електричні системи і мережі». \ Укл.: Буйний Р. О., Ананьєв В. М., Тесленко В.В. - Чернігів: ЧДТУ, 2004-70с.

2. Зорин В. В., Тисленко В. В. Системы электроснабжения общего назначения. - Чернигов: ЧГТУ 2005. - 341 с.

3. Гук Ю. Б. и др. Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб. пособие для вузов/Ю. Б. Гук, В. В. Кантан, С. С. Петрова. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.-312 с., ил.

4. Методичні вказівки з обмежувачів перенапруг нелінійних виробництва підприємства «Таврида електрик» для електричних мереж 6-35 кВ. Київ, 2001.

5. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / В.В. Ершевич, А.Н. Зейлигер, Г.А, Илларионов, и др.; под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 352 с.

6. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций, Учебник для техникумов. М., «Энергия», 1975. 704 с. с ил.

7. Каталог трансформаторного оборудования и высоковольтной аппаратуры ОАО «УРАЛЭЛЕКТРОТЯЖМАШ-УРАЛГИДРОМАШ».

8. Каталог электроаппаратов ЗАО «Группа компаний «Электрощит» - ТМ Самара».

9. Каталог оборудования ОАО «Запорожский завод высоковольтной аппаратуры».

Размещено на Allbest.ru