Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Метою даного курсового проекту є узагальнення набутих знань, закріплення навичок практичного проектування основного електроустаткування станцій та підстанцій систем електропостачання промислових підприємств.

Важливими задачами, що вирішують енергетики і енергобудівники є : безперервне збільшення об'єктів виробництва, скорочення термінів будівництва нових енергетичних об'єктів, реконструкція старих, зменшення питомих капіталовкладень, покращення структури виробництва електроенергії.

Велике значення для економічної роботи електростанцій і підстанцій має правильний і раціональний вибір основних схем електричних з'єднань, які забезпечують гнучкість роботи і надійність електропостачання споживачів. Питанням вибору економічно доцільної схеми електричної станції чи підстанції, розрахунку основних параметрів підбору апаратури присвячений основний зміст в даному курсовому проекті.

В курсовому проекті необхідно виконати попередні розрахунки, обґрунтувати вибір основного устаткування і розробити конструкцію підстанції.

1. Визначення розрахункової потужності ПС

1.1 Визначення розрахункової величини потужності, що споживається двигунами

Для визначення розрахункової потужності, що споживається для споживачів з тривалим режимом роботи доцільно користуватися найбільш простим методом коефіцієнта попиту. В курсовому проекті визначають максимальної значення розрахункових величин.

Активна Р_МАД, Р_МСД та реактивна Q_МАД, Q_МCД, що споживають АД та СД.

(МВт) (1.1)

(МВт) (1.2)

(МВАр) (1.3)

(МВАр) (1.4)

-- коефіцієнт попиту.

-- визначають через коефіцієнт потужності електричних машин (для АД прийняти рівним 0,85, для СД 0,9).

k_псд = 0,29 + 0,71 / n_сд (1.5)

k_пад = 0,29 + 0,71 / n_ад (1.6)

Визначаю коефіцієнт попиту за формулами (1.5) та (1.6):

k_псд = 0,29 + 0,71 / 4 = 0,47

k_пад = 0,29 + 0,71 / 4 = 0,47

Визначаю активну потужність двигунів за формулами (1.1) та (1.2):

МВт

МВт

Для визначення реактивної потужності слід визначити для АД та СД.

Тоді АД=0,62, а СД=0,48.

Виходячи з цих даних визначаю реактивну потужність для АД та СД за формулами (1.3) та (1.4):

МВАр

МВАр

1.2 Визначення активного та реактивного навантаження трансформаторів з урахуванням коефіцієнта завантаження в нормальному режимі

електроустаткування трансформатор потужність навантаження

(МВт) (1.7)

(МВАр) (1.8)

- коєфіцієнт завантаження має перебувати в межах () приймаю рівним 0,6.

- визначають через коефіцієнт потужності трансформаторного навантаження ( трансформаторного навантаження прийняти рівним 0,9), тоді =0,48.

За формулами (1.7) та (1.8) визначаю активне та реактивне навантаження трансформаторів в нормальному режимі:

МВт

МВАр

1.3 Визначення навантаження інших споживачів

(МВт) (1.9)

(МВАр) (1.10)

- коефіцієнт потужності трансформаторного навантаження прийняти рівним 0,9.

- визначають через коефіцієнт потужності трансформаторного навантаження ( трансформаторного навантаження прийняти рівним 0,9), тоді =0,48.

За формулами (1.9), (1.10) визначаю навантаження інших споживачів:

МВт

МВАр

1.4 Визначення сумарної потужності підстанції

(МВА) (1.11)

СД -- видають реактивну потужність, тому при сумуванні її враховують зі знаком мінус.

1.5 Визначення розрахункових робочих струмів живлячої лінії в нормальному режимі

Розрахункові робочі струми визначаються для подальшого вибору електричної апаратури та провідників.

(кА) (1.12)

n -- число живлячих ліній, що дорівнює 2.

За формулою (1.12) визначаю розрахунковий робочий стум живлячої лінії в нормальному режимі:

1.6 Визначення розрахункових струмів в аварійному режимі

Аварійний режим при відімкненні одного із вводів.

(кА) (1.13)

Визначаю розрахунковий струм в аварійному режимі за формулою (1.13):

2. Компенсація реактивної потужності

Визначаю потужність компенсуючого улаштування

(МВАр) (2.1)

- потужність активного навантаження підприємства

-фактичний тангенс, що відповідає потужностям навантаження, дорівнює:

(2.2)

- оптимальний тангенс, що відповідає встановленим підприємством умовами. Приймаємо рівним 0,1.

Тоді за формулою (2.1) маємо:

Вибираю комплексну конденсаторну установку типу УКЛ-6,3-2700 УЗ в кількості 4 штук.

3. Вибір силових трансформаторів

Потужність трансформатора має задовольняти умові

-- максимальна розрахункова потужність підстанції

Визначаю потужність трансформатора при мінімальному та максимальному коефіцієнту завантаження .

- коефіцієнт завантаження перебуває в межах ().

Вибираємо трансформатор за каталогом типу: ТРДН-32000/110 в кількості двох, та перевіряємо їх на максимальне допустиме навантаження в нормальному режимі (n=2), та на перевантаження в аварійному режимі (n=1). За формулою:

(3.1)

- знаходиться в межах (), який приймаю рівним 1,015.

Перевантаження трансформатора в аварійному режимі складає 20%, що в межах допустимого.

Звідси випливає, що вибрана потужність трансформатора забезпечує умови електропостачання як в нормальному так і в аварійному режимах. Вибраний тип трансформатора заношу в таблицю

Таблиця 3.1

Тип тр-ра	Ном. потужність, кВА	Напруга Uном., кВ	Втрати	Uкз.%	Іхх, %
		ВН	НН	Рх. кВт	Рк. кВт
ТРДН-32000/110	32000	115	6,3	44	145	10,5	0,7

4. Розрахунок струмів короткого замикання

При проектуванні підстанції електричну апаратуру, шини, кабелі вибирають з урахуванням можливого режиму КЗ. З цією метою здійснюється розрахунок струмів КЗ.

Розрахункові струми КЗ прийняті з умови визначення струмів КЗ, що течуть через відповідні струмоведучі частини та електроапарати.

Розрахункова схема Sкз=4200МВА 115 кВ ?=24 км Xo=0,4 Ом/км 110 кВ к1 Sнтр= 32МВА Uк=10,5% 6,3 кВ к2 Рис 4.1	Схема заміщення к1 к2 Рис. 4.2

4.1 Розрахунок базисних струмів та опорів з боку вищої та нижчої напруги

Базисні струми:

(кА) (4.1)

-- базисна потужність (МВА)

-- середня напруга, що на 5% перевищує номінальну напругу мережі (кВ)

=115кВ =10,5кВ

Згідно з формулою (4.1) визначаємо базисний струм:

кА

кА

Визначаю відносні базисні опори:

Опір системи -- це кола від джерела до живлення ПС.

(4.2)

-- потужність КЗ на шинах підстанції (МВА).

Визначаю відносний базисний опір в лінії:



(4.3)

Визначаю відносний базисний опір трансформатора:

(4.4)

Сумарний відносний базисний опір до точки к1:

(4.5)

Сумарний відносний базисний опір до точки к2:

(4.6)

4.2 Розрахунок струмів КЗ

Визначаю періодичні складові (струм КЗ від системи):

 кА (4.7)

Періодичні складова точки к1

кА

Періодичні складова точки к2:

кА

Визначаю миттєве значення ударного струму КЗ:

кА (4.8)

-- ударний коефіцієнт, прийняти рівним для мереж 35 кВ і вище 1,608, а для мереж 6-10 кВ приймається 1,369.

Миттєве значення ударного струму для точки к1:

кА

Миттєве значення ударного струму для точки к2:

кА

4.3 Початкове значення періодичної складової струму КЗ від двигунів без урахування зовнішнього опору

Від шин підстанції живляться потужні синхронні та асинхронні двигуни.

кА (4.9)

-- відносний опір двигунів по каталогу (допускається приймати для СД та АД )

-- над перехідна ЕРС (якщо тип двигуна невідомий приймають для АД для СД )

-- номінальний струм двигуна визначається за формулою

кА (4.10)

- коефіцієнт корисної дії, якщо тип двигуна не відомий то приймаємо для АД=(0,80,9), СД=(0,880,95).

Номінальний струм для СД:

Номінальний струм для АД:

Визначаю початкове значення періодичної складової струму для СД:

кА

Визначаю початкове значення періодичної складової струму для АД:

кА

Визначаю миттєве значення ударного струму:

(кА) (4.11)

Значення ударного струму для СД:

кА

Значення ударного струму для АД:

кА

Згідно з попередніми розрахунками зводимо значення струмів КЗ в таблицю

Таблиця 4.1

Значення струмів КЗ	Розрахункові точки КЗ
	К1	К2
		Від системи	АД	СД	?
Початкове значення періодичної складової Іпо, (кА)	5	22	2,7	4,4	29,1
Ударний струм Іу, (кА)	11,3	42,2	5,2	8,4	55,8

5. Розрахунок теплового імпульсу

Для перевірки апаратів, шин, кабелів за термічною стійкістю визначається тепловий імпульс струму КЗ за час його протікання.

При віддаленому КЗ визначається:

(5.1)

- для мереж напругою вище 10кВ - 0,2с., а для мереж 6-10кВ - 1с..

t_відк - час протікання струму КЗ складається з повного часу відключення вимикача t_вв та часу дії основного релейного захисту t_зах

(с) (5.2)

Час дії релейного захисту може бути прийнятим t_зах =( 0,5 - 1с.), а tвв=(0,06 - 0,085с.)

(с)

(с)

Визначаю тепловий імпульс від періодичної складової струму КЗ для

точки к1:

Визначаю тепловий імпульс від періодичної складової струму КЗ для

точки к2:

6. Розробка компоновки та схеми електричних з'єднань підстанції

При розробці конструкції підстанції слід керуватися ПУЕ, нормами технологічного проектування підстанцій ПС складається із трансформаторів або інших перетворювачів енергії, РУ, загальнопідстанціонного пункту керування (ЗПК) та допоміжних споруд.

В приміщенні ЗПК розміщують улаштування керування, захисту, автоматики, зв'язку, джерела оперативного струму. РУ 6-10 кВ на ПС промпідприємств, зазвичай, проектують закритими. Незалежно від виконання РУ 6 - 10 - 35 - 220 кВ, трансформатори на ПС 35 - 220 кВ установлюють відкрито Приміщення ЗРУ комплектують КРУ. Типи шаф КРУ визначаються конкретною схемою, характеристикою споживачів, що під'єднуються. За умовами підстанція живить споживачів І та ІІ категорії, отож, живлення слід здійснювати окремими лініями двома силовими трансформаторами. Для убезпечення силових трансформаторів та іншого обладнання лінії вводу слід забезпечити роз'єднувачами та вимикачами. В лініях вводу, також, необхідно встановити трансформатори струму для підключення апаратури релейного захисту та вимірювання. Для можливості виконання ремонтних робіт при безперервному електропостачанні споживачів між лініями вводу слід установити ремонтну перемичку з двома роз'єднувачами Апаратуру вищого рівня напруги розмістити відкрито (ВРУ). Забезпечити під'їзні шляхи до елементів обладнання ВРУ.

Апаратуру нижчого рівня напруги розмістити закрито (ЗРУ) Сполучення між відкритим та закритим розподільчими улаштуваннями здійснити через прохідні ізолятори. В чарунках використати вакуумні вимикачі виробництва Рівненського заводу високовольтної апаратури. Будівлю ЗРУ обладнати згідно з вимогами ПУЕ та пожежної безпеки.

7. Вибір електричного обладнання РУ

Високовольтні електричні апарати вибирають за умовами тривалого режиму роботи і перевіряють за умовами коротких замикань.

7.1 Вибір вимикачів

Всі вимикачі напругою вище 1000В у відповідності до державних стандартів характеризуються параметрами, що наведені в каталогах і довідниках і застосовуються при виборі вимикачів.

Згідно з попередніми розрахунками вибираємо масляні вимикачі для вводів і секцій напругою 110кВ типу ВМК-110

Співвідношення каталожних та розрахункових параметрів зводимо в таблицю

Таблиця 7.1

Умови вибору	Розрахункові данні	Данні за каталогом
Вибір за номінальною напругою Uн ? Uуст, кВ	110	110
Вибір за номінальним струмом Ін ? Ірф, А	200	2000
Вибір за відключаючою здібністю ,кА	5	16
Перевірка за струмом динамічної стійкості Ідин ? Іу, кА	11,3	50
Перевірка за термічною стійкістю , кА2с	14,5	502•0,09

Вибираємо вимикачі для приєднань навантаження 6 кВ типу МГГ-10-4000-45 УЗ

Таблиця 7.2

Умови вибору	Розрахункові данні	Данні за каталогом
1	2	3
Вибір за номінальною напругою Uн ? Uуст, кВ	6	10
Вибір за номінальним струмом Ін ? Ірф, А	3600	4000
1	2	3
Вибір за відключаючою здібністю ,кА	29,1	45
Перевірка за струмом динамічної стійкості Ідин ? Іу, кА	55,8	120
Перевірка за термічною стійкістю , кА2с	482,3	452•3

7.2 Вибір роз'єднувачів

Роз'єднувачі вибирають за номінальною напругою та номінальним струмом і перевіряють на динамічну та термічну стійкість в режимі КЗ.

Для характеристики динамічної стійкості в каталогах наводиться амплітудне значення межового наскрізного струму КЗ, термічна стійкість характеризується номінальним струмом термічної стійкості.

Для вибору роз'єднувачів, розрахункові величини U_уст , І_рф , І_у , беруться з боку вищої напруги.

Вибір роз'єднувачів здійснюємо згідно з попередніми розрахунками та умовами вибору наводимо в табличному вигляді.

Вибираємо роз'єднувач типу РНДЗ.2-110/630 Т1

Таблиця 7.3

Умови вибору	Розрахункові данні	Параметри роз'єднувача
Вибір за номінальною напругою Uн ? Uуст, кВ	110	110
Вибір за номінальним струмом Ін ? Ірф, А	200	630
Перевірка за струмом динамічної стійкості Ідин ? Іу, кА	11,3	80
Перевірка за термічною стійкістю , кА2с	14,5	31,52•3

7.3 Вибір трансформаторів струму

Трансформатори струму для живлення вимірювальних приладів вибирають за номінальною напругою, за номінальним первинним і вторинним струмом, за класом точності і вторинним навантаженням.

Передбачаємо до установки трансформатор струму типу ТШЛК-10

Таблиця 7.4

Умови вибору	Розрахункові данні	Данні за каталогом
Вибір за номінальною напругою Uн ? Uуст, кВ	6	10
Вибір за номінальним струмом Ін ? Ірф, А	3600	4000
Перевірка за струмом динамічної стійкості Ідин ? Іу, кА	55,8	81
Перевірка за термічною стійкістю , кА2с	482,3	3675

7.4 Вибір трансформаторів напруги

На кожній секції шин установлюємо трансформатор напруги типу НТМИ - 10.

Відповідність класу точності перевіряємо шляхом порівняння номінального навантаження вторинного кола з фактичним навантаженням від підключенних приладів

Складаємо таблицю навантажень вторинного кола трансформатора напруги.

Таблиця 7.5

Назва прилада	Тип	Потужність.котушок	Кількість котушок		Кількість приладів	Загальна потужність
1	2	3	4	5	6	7	8
Вольтметр	Э -335	2ВА	1	1/0	1	2	-
Лічильник активної енергії	U-680	2ВА	2		5	20	48,68
1	2	3	4	5	6	7	8
Лічильник реактивної енергії	U-676	3ВА	2		2	12	29,2
Реле напруги	РН-51	0,15ВА	1		4	0,6	-
Загалом					12	34,6	77,88

(7.1)

В класі точності 0,5 номінальна потужність трансформатора напруги типа НТМИ - 10 складає 150 ВА, тобто . Таким чином, приймаємо до установки трансформатор напруги типа НТМИ - 10.

7.5 Вибір запобіжників

Номінальний струм плавкої вставки запобіжника вибирають за умовами захисту мережі та умовами селективності.

Для захисту автотрансформаторів та ТН вибираємо запобіжники типу ПКТ - 10.

7.6 Вибір шин

Для струмоведучих частин-- що з'єднують основне електрообладнання та апарати електростанцій і підстанцій-- застосовують шини і кабелі.

Переріз шин розподільчого улаштування вибирається за умовою нагрівання тривалим струмом. Для РУ-6 кВ приймаємо шини мідні, двохсмугові, прямокутного перерізу, які розташовані на опорних ізоляторах плеском.

Вибираємо шини

Табличне значення тривало допустимого струму зменшуємо на 5%

(7.2)

А

Умова вибору за нагріванням:

(7.3)

Вибрані шини задовольняють умовам вибору.

Перевіряємо шини за термічною стійкістю

(7.4)

С - термічний коефіцієнт. Для мідних шин прийняти рівним 95.

Переріз вибраних шин 960 , що задовольняє умовам вибору за термічною стійкістю.

(7.5)

Перевіряємо шини за динамічною стійкістю. Сила, що діє на шини при трифазному КЗ

(Н) (7.6)

Н

- коефіцієнт форми шин. Для прямокутних шин прийняти рівним 1.

- відстань між вісями фаз, для прийнятої до установки типу чарунки КРУ

6-10 кВ прийняти рівним 200 мм..

- відстань між сусідніми опорними ізоляторами, для прийнятої до установки типу чарунки КРУ 6-10 кВ прийняти рівним 900 мм.

Обчислюємо вигинаючий момент шини

(7.7)

Визначаємо момент опору двосмугових шин при їх горизонтальному розташуванні в одній площині

 () (7.8)

Визначаємо напругу в матеріалі шин, що виникає під дією вигинаючого моменту

() (7.9)

За умовами динамічної стійкості

(7.10)

Для міді =82,3 МПа

Остаточно вибираємо шини мідні, прямокутним перерізом 960 .

7.7 Вибір ізоляторів

Вибираємо опорно-стрижневий ізолятор марки ИО-10-4,00 УХЛЗ

Опорні ізолятори вибирають за номінальною напругою U_ном ?U_уст

Перевіряю за напругою:

U_ном ?U_уст (7.11)

10?6

- U_ном =6кВ

мінімальне руйнуюче навантаження на згинання F_руйн=4000Н

Перевіряю на механічну міцність:

F_доп 0,6F_руйн (7.12)

0,6F_руйн ? F F_доп =0,6•4000= 24000Н

22500 Н ? 2930,7Н

Вибираємо прохідні ізолятори марки ИП-10/4000-4250 У2

- U_ном =6кВ

- І_ном =4000 А

мінімальне руйнуюче навантаження на згинання F_руйн=425000 Н

Перевіряю за напругою (6.11) :

U_ном ?U_уст 10 ?6

Перевіряю на механічну міцність:

F_доп 0,6F_руйн (7.13)

0,6F_руйн ? 0,5 F

0,6•425000? 0,5•2330,7

255000 Н ? 1163,4 Н

Прохідні ізолятори додатково перевіряють за номінальним струмом

І_н > І_р.ф. (7.14)

4000А > 3600А

Ізолятори відповідають вимогам вибору, тому остаточно приймаю до установки ізолятори марки ИП-10/4000-4250 У2

Перелік посилань

1 Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок М.: «Высшая школа» - 1981 г.

2 Методические указания по курсовому проектированию по предмету «Электроснабжение промышленных предприятий и установок».: Днепропетровск, ДЭЛ, 1986 г.

3 В.Г Рудницький Внутришньозаводське електропостачання (курсове проектування) Суми, Університетська книга, 2006р.

4 Электрическая часть электросетей и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. М.: 1989 г.

5 Справочник по аппаратам высокого напряжения. М.: 1987 г.

Размещено на Allbest.ru