Проектирование электрической части электростанций и подстанций представляет собой сложный процесс выработки и принятия решений по схемам электрических соединений, составу электрооборудования и его размещению, связанный с производством расчетов, поиском пространственных компоновок, оптимизацией фрагментов и объекта в целом. Изучение процесса проектирования в техническом ВУЗе требует понимания основ и методов проектирования с примерами и ссылками на специальные и справочные издания по всем основным разделам проекта.

Проект представляет собой совокупность документов, содержащих основные проектные решения подстанции. Рабочий проект и рабочая документация состоят из пояснительной записки с расчетами и рабочих чертежей.

Таким образом задачей данного курсового проекта является закрепление навыков и знаний полученных в курсе "электрические станции и подстанции"; научиться проектировать электрические подстанции.

1. Выбор схем электрических соединений на стороне 35 и 10 КВ

Активное сопротивление (приведённое) считаем аналогично, как и сопротивление линий:

(Ом)

Так как на ПС3 работает два трансформатора параллельно, то:

(Ом)

Приведу это сопротивление к базисному:

Рисунок 2.4 - Эквивалентная схема замещения для расчета тока КЗ в точке К₂ с рассчитанными параметрами в относительных единицах

Упростив эту схему, получим:

Рисунок 2.5 - Эквивалентная упрощенная схема замещения сети для расчета К2

Найдем эквивалентное активное и реактивное сопротивление:

Рисунок 2.6 - Эквивалентная упрощенная схема замещения сети для расчета К2 с рассчитанными параметрами в относительных единицах

Рассчитаем модуль эквивалентного сопротивления по формуле (2.4):

Рассчитаем ток короткого замыкания в точке К₂ по формуле (2.5):

Аналогично рассчитываются параметры i_y, K_y и T_a по формулам (2.6-2.8):

Таблица 2.1 - Значения токов КЗ на шинах 35 и 10 кВ

Согласно рассчитанным значениям токов короткого замыкания на шинах 35 и 10 кВ будем проводить выбор коммутационной аппаратуры на подстанции.

3. Выбор коммутационной аппаратуры на проектируемой подстанции

3.1 Выбор коммутационной аппаратуры на стороне 35 кВ

3.1.1 Выбор выключателей

Выключатели мощности выбираются по таким условиям [4]:

1) по номинальному напряжению:

,

2) по рабочему току:

,

3) по коммутационной способности на симметричный ток КЗ:

,

где I_п (ф) - действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент времени ф после начала расхождения дугогасительных контактов выключателя; I_{н. откл -} номинальный ток при КЗ, который способен отключить выключатель;

4) по коммутационной способности на асимметричный ток КЗ:

,

где i_a (ф) - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов;

,

в_н - номинальное значение относительной вместимости апериодической составляющей в выключаемом токе КЗ; ф - наименьший промежуток времени от начала КЗ до момента расхождения контактов, рассчитывается по формуле:

,

где t_{рз. мин} - минимальное время действия релейное защиты; t_{с. в. -} собственное время отключения выключателя;

5) по электродинамической устойчивости:

,

где I_{пр скв} - амплитудное значение предельного сквозного тока к. з. (по каталогу);

6) по термической устойчивости:

,

где B_к - тепловой импульс по расчету кА²•с; I_т - предельный ток термической устойчивости по каталогу, кА; t_т - длительность протекания тока термической устойчивости, с;

Максимальный ток в послеаварийном режиме который протекает через выключатель:

Выбор выключателя Q3

Марка выключателя: ВР35НСМ

Номинальные параметры выключателя:

U_н = 35 кВ;

I_н = 1600 А;

I_{н откл} = 20 кА;

I_{пр скв} = 52 кА;

I_т = 20 кА;

t_т = 3 с;

t_{c. в.} = 0.0,055 с, (берем 0,055);

t_{рз. мин.} = 0,6 с;

в_н = 0,4;

Сделаем проверку выключателя:

1) по номинальному напряжению:

,

2) по рабочему току:

,

3) по коммутационной способности на симметричный ток КЗ:

,

,

4) по коммутационной способности на асимметричный ток КЗ:

,

,

,

;

5) по электродинамической устойчивости:

,

6) по термической устойчивости:

Расчетные данные:

,

Каталожные данные:

,

.

Как видим из наших расчетов, выключатель отвечает всем необходимым требованиям и может быть использован для нашей подстанции. Выключатель Q2 выбираем с такими же параметрами что и Q5.

3.1.2 Выбор заземляющих разъединителей

Разъединители выбираются по таким условиям [4]:

1) по номинальному напряжению:

,

2) по конструктивному выполнению;

3) по электродинамической устойчивости:

,

4) по термической устойчивости:

,

Выбор разъединителя

Марка разъединителя РГ.1а-35. II/1000 УХЛ 1:

Номинальные параметры разъединителя:

U_н = 35 кВ; I_н = 100 А; I_т = 40 кА; I_{пр скв} = 100 кА; t_т = 3 с;t_откл = 1,035 с.

Сделаем проверку разъединителя:

1) по номинальному напряжению:

,

3) по электродинамической устойчивости:

,

4) по термической устойчивости:

Расчетные данные:

,

Каталожные данные:

,

.

На стороне 35 кВ выбираем разъединители РГ.1а-35. II/1000 УХЛ1, но в зависимости от схемы выбираем разъеденитель с одним или с двумя заземляющими ножами (РГ.1а-35. II/1000 УХЛ 1 или РГ.1а-35. I/1000 УХЛ 1).

3.2 Выбор коммутационной аппаратуры на стороне 10 кВ

3.2.1 Выбор выключателей мощности

Выберем выключатели по низкой стороне для защиты трансформатора.

Выбираем вакуумный выключатель BB/TEL-10-31,5-1000-УХЛ2 с такими техническими данными:

1) номинальное напряжение ;

2) номинальный ток: ;

3) номинальный ток отключения: ;

4) номинальное относительное содержание апериодической составляющей: ;

5) наибольшее пиковое значение (сквозной ток): ;

6) начальное действующее значение периодической составляющей: ;

7) ток термической стойкости: ;

8) время термической стойкости: с;

9) собственное время отключения: с;

10) tрз. мин. = 0,75 с.

Рисунок 3.1 - Внешний вид BB/TEL-10-31,5/1000 УХЛ2

Выполним проверку данного выключателя:

1) по номинальному напряжению:

10 кв = 10 кв

2) по максимальному рабочему току:

17205 А < 1000 A

3) по коммутационной способности на симметричный ток КЗ (для этого рассчитаем время до разногласия контактов выключателя):

4) по коммутационной способности на асимметричный ток КЗ

,

5) по электродинамической стойкости:

15,56 кА < 51 кА

6) по термической стойкости:

Для однотипности везде поставлю выключатели BB/TEL-10-31,5/1000 УХЛ2

3.2.2 Выбор заземлителей

Выбираем заземления на номинальное напряжение 10кВ марки UW-12/Z/160 польской фирмы ZWAE с такими параметрами:

Рисунок 3.14 - Внешний вид заземлителя UW-12/Z/160

Выполним проверку:

1) по номинальному напряжению:

10 кв < 12 кв

2) по электродинамической стойкости:

15,56 кА < 40 кА

3) по термической стойкости:

3.2.3 Выбора трансформаторов собственных нужд

Примем что на ПС установлены такие приёмники:

1. Подогрев шкафов наружной установки - 2 кВт

2. Отопление пульта управления - 5 кВт

3. Подогрев проводов розъединителей - 0,5 кВт

4. Оперативные цепи - 1 кВт

5. Охлаждение трансформаторов - 40 кВт

6. Аппаратура связи и телемеханики - 1 кВт

7. Освещение ЗРУ - 3 кВт

8. Блокировка разъединителей - 10 кВт

9. Освещение ОРУ - 2 кВт

10. Аварийная вентиляция - 5 кВт

Суммарная мощность составляет: 69,5 кВт

С учётом возможной перегрузки выбираем трансформатор марки ТМ-63/10 мощностью 63 кВА.

Рекомендуемые номинальные токи на стороне 0,4 и 10 кВ для трансформаторов мощностью 63 кВА составляют 100 и 10 А соответственно. Исходя из этого выбираем предохранители марки ПКТ-10-100-12,5 и ПКТ-10-10-12,5 для низкой и высокой сторон трансформаторов.

Выводы