Районные сети энергоснабжения

UНОМ, кВ	IНОМ, А	IО.НОМ, кА	IКЗ, кА	IH термич. стойкости, кА / tДОП, с	tПОЛН.ОТКЛ., с	Собственное время отключения, не более с	Масса, кг
110	1250	25	65	25/3	0.06	0,035	-

Таблица 30. Технические данные BB/TEL-10-20/1000УХЛ2

UНОМ, кВ	IНОМ, А	IО.НОМ, кА	IКЗ, кА	IH термич. стойкости, кА / tДОП, с	tПОЛН.ОТКЛ., с	Собственное время отключения, не более с	Масса, кг
10	1000	20	52	20/3	0.025	0,07	35

Таблица 31. Технические показатели отделителя ОДЗ-1-110/1000УХЛ1

UН, кВ

IH, А

IКЗ, кА

IH термич. стойкости, кА / tДОП, с

tПОЛН.ОТКЛ. (tПОЛН.ВКЛ.), с

Тип привода

Масса, кг

Главных ножей

Заземляющих ножей

Главных ножей

Заземляющих ножей

Без гололёда

При гололёде

Главных ножей

Заземляющих ножей

Аппарата

Привода

110

1000

80

31,5/3

-

-

ПРО-1У1

254

-

Таблица 32. Технические показатели короткозамыкателя КЗ-110 УХЛ1.

UН, кВ

IH, А

IКЗ, кА

IH термич. стойкости, кА / tДОП, с

tПОЛН.ОТКЛ. (tПОЛН.ВКЛ.), с

Тип привода

Масса, кг

Главных ножей

Заземляющих ножей

Главных ножей

Заземляющих ножей

Без гололёда

При гололёде

Главных ножей

Заземляющих ножей

Аппарата

Привода

110

-

51

20/3

-

0,14/0,2

ПРК-1У1

-

-

6.2 Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбираем по номинальному напряжению, классу точности и вторичной нагрузке. По классу точности трансформаторы напряжения выбираем в зависимости от допускаемой погрешности в измерениях присоединяемых приборов. Класс точности трансформатора напряжения выбираются, ориентируясь на присоединяемый к нему приборов наивысшего класса точности. Работа трансформаторов напряжения в принятом классе точности гарантируется, если отклонение напряжения не выходят за пределы + 10% номинального.

На электродинамическую и термическую стойкость трансформаторы напряжения не проверяются.

Технические данные трансформаторов напряжения выбранных для монтажа приведены в табл. 33.

Таблица 33. Параметры трансформаторов напряжения

Тип трансформатора	Класс напряжения	Номинальное напряжение обмотки, В	Номинальная мощность в классе точности, В•А	Максимальная мощность, В•А
		ВН	НН	1
ЗНОМ-10-66 У2	10	10000	100	150	630

6.3 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока для измерительных приборов выбираются по следующим условиям:

- по номинальному напряжению U_h > U_н.уст

- по току первичной обмотки I_п1 > I_{длит.mах}

- по конструкции и классу точности

- по динамической стойкости

Для ОРУ - 110 кВ выбирается встроенный трансформатор тока в выключатель типа ТВ - 110 - II - 1000/5. Для КРУ - 10 кВ выбирается трансформатор тока типа ТЛК - 10.

Технические данные выбранных трансформаторов приведены в таблице 34.

Таблица 34. Технические данные трансформаторов тока

Тип трансформатора	Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток первичной обмотки, А	Вторичные нагрузки, обеспечивающие класс точности
			1
			Ом
ТВ - 110 - II - 1000/5	110	1000	1,2
ТЛК - 10 - 600/5	10	600	1,2

6.4 Выбор ограничителей перенапряжения нелинейных

Ограничитель ОПН - КР/ТЕL предназначен для защиты электрооборудования от коммутационных и грозовых перенапряжений в сетях напряжением 10 кВ переменного тока частоты 48-62 Гц с изолированной или резонансно заземлённой нейтралью. ОПН - КР/ТЕL предназначены для установки в сетях с малой величиной емкостного тока.

Таблица 35 Параметры и технические данные ОПН - КР/ТЕL 10/10,5

Класс напряжения сети, кВ	Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение, кВ	Номинальный разрядный ток, кА	Максимальная амплитуда импульса тока 4/10 мкс, кА	Пропускная способность, не менее, А	Удельная энергия, кДж/кВ
10	10,5	10	100	250	3,6

6.5 Выбор предохранителей

Для защиты со стороны низкого напряжения трансформаторов напряжения применяют предохранители ПКТ.

Предохранители для защиты трансформаторов выбирают по конструктивному исполнению, по номинальному напряжению и току патрона, по предельному току и наибольшей мощности отключения.

Исходя из условий, выбираются для защиты РУ-10кВ предохранители типа ПКТ 101-10-31,5-12,5У3 [Л-3] с. 341 т. 5,15.

Технические данные предохранителей приведены в таблице 36.

Таблице 36. Параметры предохранителей

Тип предохранителя		Наибольшее рабочее напряжение, кВ	Номинальный ток предохранителя, А	Номинальный ток отключения, кА.
ПКТ 101-10-31,5-12,5У3	10	12	31,5	12,5

6.6 Выбор заземлителей

Заземляющие устройства представляют собой электротехнические устройства, предназначенные для создания надежных низкоомных заземлений определенных частей электрических машин, аппаратов, токопроводов и молниепроводов с целью обеспечения принятых режимов работы электроустановок, защиты их персонала от поражения электрическим током, выполнения грозозащиты и защиты от перенапряжений.

Технические данные заземлителей приведены в таблице №4.9.1. [Л-3] с. 278 т. 5,6.

Таблице 37 Технические данные заземлителей

тип	Uн, кВ	Iн, А	Стойкость при сквозных токах к.з.	Тип привода
			Амплитуда предельного сквозного тока КЗ, кА	Номинальный ток термической стойкости, кА/ допустимое время его действия, с
ЗОН-110М-IУ1	110	400	16	6,3/3	ПРН-11У1
ЗР-10У3	10	-	235	90/1	П4-50У3

6.7 Выбор шин распределительных устройств

Шины распределительных устройств изготовляются из меди, алюминия, стали. Медные шины применяются в открытых и закрытых распределительных устройствах, при больших нагрузках или когда алюминиевые и стальные шины не могут быть установлены из-за наличия в окружающей среде разрушающие действующих на эти материалы примесей.

В других случаях применяются менее дефицитные и дорогие алюминиевые шины.

Выбор шин РУ 110 кВ

На открытых подстанциях 110 кВ и выше шины выполняются из голого многопроволочного провода.

Шины выбираются по длительному допустимому току I_доп и проверяются на электродинамическую и термическую устойчивость. Шины открытых распределительных устройств напряжением 110 кВ и выше, выполненные неизолированными многопроволочными проводами, на электродинамическое действие токов к.з. не проверяют.

При проверке шин по длительно допустимому току должно быть выполнено условие:

> (31)

При проверке шин на электродинамическую устойчивость должно быть выполнено условие:

< (32)

где у_расч - расчетное напряжение на изгиб, возникающее в материале шин при протикании ударного тока трехфазного к.з.;

у_доп - допустимое напряжение на изгиб материала шин.

Зная максимальный расчетный ток на вводе:

А

и учитывая возможность расширения подстанции, выбирается для шин РУ 110 кВ алюминиевые многопроволочные шины круглого сечения марки АС-70

А таб. 1.3.29 с. 34 [1]

Выбор шин РУ 10 кВ

А

По таблице 18.1 [3] выбираем алюминиевые шины марки АТ 100х6 монтируемых на ребро. Длительно допустимый ток нагрузки шин равен 1425 А, то есть условие I_доп >I_р.макс выполняется.

Проверка шин на электродинамическую устойчивость

1. Вычисляется сила F⁽³⁾, действующая на шины, при протекании по ним ударного тока трехфазного к.з.:

(34)

где К_ф - коэффициент формы шин принимаем равным 1;

I_у⁽³⁾ - ударный ток трехфазного к.з., кА

- длина пролета равна 1,5 м;

а - расстояние между осями шин 0,25 м.

Н

2. Определяется момент сопротивления для шин прямоугольного сечения при установке на ребро

(35)

где b - диаметр шины, м.

м³

3. Определяется расчетное напряжение у_расч (МПа) при изгибе:

МПа

Так как у_доп = 70 Мпа, то из этого следует, что шины механически устойчивы.

Проверка шин на термическую устойчивость

Проверка токоведущих частей на термическую устойчивость сводится к сравнению температуры проводника при к.з. с допустимой для него температурой при кратковременном действии тока к.з. Таким образом, должно выполняться условие:

(36)

Кривые для определения токоведущих частей при к.з. приведены на стр. 194 [3]. Так как в мощной системе то , зная что t_к=1,5 с, находим по кривым t_пр.п⁽³⁾=1,35 с.

Так как t_к > 1 с, то приведенное время апериодической слагающей тока К.З. не учитывается и принимается t_пр = t_пр.п.

Определяется температура шин до момента к.з.

С

где - расчетная температура окружающей среды;

- предельно-допустимая температура нагрева проводника при длительном режиме;

I_доп - длительно-допустимый ток проводника.

По значению =39,5⁰С используя кривые 18.1 [3] находятся для алюминия Ар=0,3 10⁴

Вычислив значение:

А² с/мм²

по графику 18,1 [3] находится = 87⁰ С, что значительно меньше = 200°С.

Таким образом, выбранные шины РУ 10 кВ удовлетворяют все условиям выбора и могут быть приняты к установке.

7. Собственные нужды трансформаторной подстанции

К потребителям собственных нужд подстанции относятся: системы охлаждения трансформаторов, наружное и внутреннее освещение подстанции, система пожаротушения, система подогрева выключателей и приводов, отопление, система связи и телемеханики.

Выбор источников питания собственных нужд

На подстанциях расход электроэнергии на собственные нужды зависит от характера обслуживания, мощности трансформаторов, наличии на них устройств регулировки под напряжением, типа применяемых выключателей, климатических условий района в котором размещена подстанция и других условий.

Мощность трансформаторов собственных нужд выбирается по нагрузкам собственных нужд с учетом коэффициентов загрузки и одновременности, при этом отдельно учитывается летняя и зимняя нагрузки, а также нагрузка в период ремонтных работ на подстанции. При выборе мощности трансформаторов должно выполняется условие:

S_Т > S_расч (37)

где S_расч - расчетная мощность нагрузки собственных нужд.

Данные о потребителях собственных нужд приведены в таблице 38.

Расчетная нагрузка потребителей собственных нужд при коэффициенте опроса 0,8 равна:

кВ•А

Выбираются два трансформатора типа ТМ-25/10. Для питания оперативных цепей подстанции используется переменный ток. Трансформаторы собственных нужд присоединяются отпайкой к выводу главных трансформаторов. Это необходимо для возможности управление выключателями 10кВ при полной потери напряжения на шинах 10 кВ.

Таблица 38. Нагрузка собственных нужд подстанции

Вид потребителя	Установленная мощность	сos ц	tg ц	Нагрузка
				Руст, кВт	Qycт квар
	Единицы, кВт х колич.	Всего, кВт
Подогрев выключателей	3х5	15	1	0	15
Подогрев КРУ	1х6	6	1	0	6	-
Освещение ОРУ	-	2	1	0	2	-
Освещение и отопление ЗРУ	-	1,5	1	0	1,5
Вентиляция ЗРУ	-	2	0,85	0,62	2	1,24
Прочие потребители	-	5	0,9	0	5
ИТОГО:		31,5	1,24

8. Расчёт заземляющего устройства и молниезащиты трансформаторной подстанции.

8.1 Расчёт заземляющего устройства трансформаторной подстанции

Для защиты людей от поражения электрическим токов согласно ПУЭ (гл. 1.7) в электроустановках напряжением выше 1кВ должно применяться защитное заземление.

Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1 кВ в сетях с эффективно заземленной нейтралью следует выполнять с соблюдением требований либо к их сопротивлению, либо к напряжению прикосновения, а также с соблюдением требований к конструктивному выполнению и к ограничению напряжения на заземляющем устройстве.

Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований к его сопротивлению, должно иметь в любое время года сопротивление не более 0,5 Ом с учетом сопротивления естественных и искусственных заземлителей.

В целях выравнивания электрического потенциала и обеспечения присоединения электрооборудования к заземлителю на территории, занятой оборудованием, следует прокладывать продольные и поперечные горизонтальные заземлители и объединять их между собой в заземляющую сетку.

Продольные заземлители должны быть проложены вдоль осей электрооборудования со стороны обслуживания на глубине 0,5-0,7 м от поверхности земли и на расстоянии 0,8-1,0 м от фундаментов или оснований оборудования.

Поперечные заземлители следует прокладывать в удобных местах между оборудованием на глубине 0,5-0,7 м от поверхности земли.

Заземление выполняется стальными уголками 50 х 50 х 4 мм, длиной 2,5 м, заглубленными на 0,7 м от поверхности земли и связанными между собой стальной полосой сечением 40 х 4 мм.

Расчетное сопротивление грунта с учетом сезонного коэффициента k_c = 1,65 стр. 316 [3] и k₁ = 1,15 стр. 316 [3].

Ом•м.

где р = 60 Ом•м - удельное сопротивление грунта измеренное в дождливый период осени.

Сопротивление уголка (при h_ср = 0,7 + 2,5/2 = 1,95).

Ом. (38)

где р_расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом•м;

k - числовой коэффициент вертикального заземлителя равный для уголка 2,1;

d - ширина полки, м;

h_сp - глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины стержня, м.

Определяется расчетное сопротивление полосы связи

Ом.

где l - длина полосы связи, м;

k - коэффициент формы равный для прямоугольного сечения 2;

d - ширина полосы связи, м;

h - глубина заложения горизонтального заземлителя, м

(для полосы связи k_c = 4,5; k₁ = 1,6 и Р_расч = 4,5 1,6•60 = 430 Ом•м).

Теоретическое число уголков

Определяется расстояние между уголками

м

При n = 80 b a/I =1/2,5= 2,54 находим по кривым стр. 318 [3] *з_B = 0,73 и з_Г = 0,55

Определяется действительное число уголков

Принимается к монтажу 82 уголка и выполняется проверочный расчет при

n = 82;

Определяется расчетное сопротивление заземляющего устройства

Ом < 0,5 Ом

8.2 Молниезащита подстанции

Атмосферные перенапряжения - одна из основных причин повреждений и аварийных отключений в электрических установках.

Перенапряжения, возникающие в элементах электроустановок результате прямого удара молнии и при набегании волн перенапряжении, не только приводят к повреждениям оборудования и перерывам электроснабжения, но и представляют значительную опасность для людей, особенно в электроустановках низкого напряжения. Поэтому правильный выбор защитных устройств от атмосферных перенапряжений - весьма важная задача, от решения которой в значительной мере зависит целостность оборудования, надежность электроснабжения потребителей и безопасность людей. От набегающих волн перенапряжения распределительное устройство защищается ограничителями перенапряжения.

От прямых ударов молнии открытое распределительной устройство (ОРУ) защищают стержневыми и тросовыми молниеотводами. Согласно ПУЭ, при напряжении 110кВ установка молниеотводов на конструкциях ОРУ разрешается, если сопротивление заземления в месте присоединения к нему молниеотвода составляет не более 4 Ом. Места присоединения молниеотводов к заземляющему контуру подстанции должны находится на расстоянии не менее 15 метров от мест присоединения к нему трансформаторов. Тросовые молниеотводы, защищающие подходы воздушной линии к подстанции напряжением 110 кВ, могут также присоединяться к заземленным конструкциям ОРУ, если сопротивление ближайшей к ним опоры не выше 10 Ом, а сопротивление заземления стойки конструкции, к которой присоединен трос, не выше 4 Ом.

9. Компоновка оборудования трансформаторной подстанции

Подстанция расположена в условиях незагрязненной атмосферы, в связи с чем аппаратура распределительного устройства 110 кВ и силовые трансформаторы 110 кВ устанавливаются открыто и применяются с нормальной изоляцией.

Подстанция 110/10 кВ состоит из 3-х основных конструктивных узлов

1. Открытого распределительного устройства (ОРУ) - 110 кВ.

2. Площадки силовых трансформаторов.

3. Закрытого распределительного устройства (ЗРУ) - 10 кВ, совмещенного с обще подстанционным пунктом управления ОПУ. Аппаратура ОРУ-110 кВ и силовые трансформаторы устанавливаются открыто. Порталы под ошиновку и стойки под оборудование выполняются из железобетона. Ошиновка ОРУ-110 кВ выполняется сталеалюминевыми проводами. Связь между силовыми трансформаторами и ЗРУ 10 кВ выполняется сталеалюминевыми проводом АС-50.

Соединение проводов ошиновки в местах ответвлений предусматривается при помощи сварки.

Прокладка кабелей - силовых и контрольных по территории ОРУ-110 кВ предусматривается в наземных кабельных лотках. Выход кабелей из лотков к ящикам зажимов и приводам аппаратов выполняется в трубах без заглубления их в земле.

Одиночные кабели к аппаратам, находящимся в стороне от основных трасс прокладываются в земле в траншеях.

Ревизия и ремонт силовых трансформаторов предусматривается осуществлять при помощи передвижных грузоподъемных механизмов.

ЗРУ-10 кВ выполнено совмещенным со щитовым помещением. Здание одноэтажное, выполняется из кирпича и включает в себя ЗРУ-10 кВ, щитовое помещение и комнату для персонала

В ЗРУ-10 кВ устанавливаются шкафы серии К-59

В ОПУ устанавливаются щиты: управления и собственных нужд.

Заключение

Дипломное проектирование является одним из важнейших и наиболее эффективных видов учебного процесса, формирующих самостоятельность работы по проектированию и разработке проектов электроснабжения промышленных предприятий, а также их дальнейшей эксплуатации.

В настоящей работе бакалавра было произведено электроснабжение Михайловского промышленного района с разработкой трансформаторной подстанции 110/10 кВ мощностью 2х10МВА, предназначенной для приема электроэнергии и ее распределения. Выбранное электрооборудование и аппараты соответствуют всем требованиям и пригодны к эксплуатации.

Ввод в строй подстанции 110 кВ обеспечивает требуемый уровень надежности и качества напряжения в нормальном режиме. Ввод в эксплуатацию трансформаторной подстанции 110/10 кВ покроет часть дефекта активной мощности в электрических сетях.

В работе была спроектирована трансформаторная подстанция предназначенная для электроснабжения промышленного района. Связь с системой осуществляется по одноцепной линии электропередачи, длиной 22 километра при мощности системы S_с = ? МВ•А.

В настоящее время очень важное значение имеет рациональное использование электроэнергии, в связи с этим в данной работе был произведён расчёт системы электроснабжения с учётом компенсации реактивной мощности. Не маловажное значение имеет также правильный выбор рационального числа трансформации, что обуславливается применением на данном предприятии рациональных напряжений и ведёт к сокращению числа трансформаций.

Увеличение производства электроэнергии в стране является залогом дальнейшего роста всего материального производства, так как ни одна отрасль не может существовать и успешно развиваться без электроэнергии.

Перечень использованной литературы

1. Правила устройства электроустановок. С-П..изд-во''ДЕАЙ'' 2000. - 928 с.

2. В.А. Боровиков Электрические сети системы, М: «Энергия», 1968. - 508 с.

3. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.: ил.

4 И.Л. Каганов Курсовое и дипломное проектирование М: Агропромиздат, 1990. - 349 с.

5 Л.Д. Рожкова Электрооборудование станций и подстанций М: Энергоиздат, 1987. - 420 с.

6 Б.Ю. Липкин Электроснабжение промышленных предприятий и установок М.: Высшая школа, 1975/ - 432 с.

7 Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектирования на тему: «Расчет токов короткого замыкания», часть 1, г. Камышин, 2002 г. 38 с.

8 Грудинский П.Г. Электротехнический справочник, т. 1,2-М.: Энергия, 1974

9 Блок В.М. Пособие к курсовому и дипломному проектированию, М.: Высшая школа, 1990 г.

10 Прайс-лист фирмы «Таврида Электрик»

11 ОАО Самарский завод «Электрощит». Каталог.

12 Щеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. М.: Форум-Инфра, 2003.

Размещено на Allbest.ru