Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Основными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия. Они расходуют более половины всей вырабатываемой электроэнергии.

В настоящее время ускорение научно-технического прогресса диктует необходимость совершенствования промышленной электроэнергетики: создания экономичных, надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электроприводами и технологическими процессами; внедрения микропроцессорной техники, элегазового и вакуумного электрооборудования, новых комплектных преобразовательных устройств.

Проектируемая подстанция расположена в городе Тирасполь. Данный город является динамически развивающимся. В связи с активной застройкой встаёт вопрос о дополнительной мощности для питания электроприемников. Непрерывность технологического процесса, тяжелые условия работы электроустановок и электрооборудования создают особые требования к системе электроснабжения. Это надежность и бесперебойность питания.

Надежность уже выбранной главной схемы электрических соединений определяется надежностью ее составляющих элементов, в число которых входят силовые трансформаторы, выключатели, разъединители, сборные шины, а также линии электропередачи.

Задание

U, кВ	Кол-во ЛЭП	Нагрузка, Р', МВт	cosц	Мощность энергосистемы, ,МВА	Относ-ое номин-ое сопротивление энергосистемы,	Длина линии от энергосистемы до подстанции, км	Выбор оборудования и сборных шин произвести на сторонах
500 110 10	2 4 6	45 8	0,87 0,87	4300	0,89	310	СН НН

1. Выбор основного оборудования на проектируемой подстанции

Устанавливаем на подстанции два трансформатора для надежного электроснабжения потребителей первой категории.

Рис. 1.1. Структурная схема подстанции.

При двух трансформаторах на подстанции мощность каждого из них выбирается по условию, согласно [1, 94]:

, (1.1)

где - наибольшая нагрузка подстанции на расчётный период, МВ·А; согласно [1, 95]:

, (1.2)

где - суммарная активная мощность распределительного устройства среднего напряжения (НН), МВт;

- суммарная реактивная мощность распределительного устройства среднего напряжения (НН), Мвар;

- суммарная активная мощность распределительного устройства низкого напряжения (НН), МВт;

- суммарная реактивная мощность распределительного устройства низкого напряжения (НН), Мвар.

Определяем общую активную мощность, протекающую по всем линиям СН:

, (1.3)

где - мощность, потребляемая одной линией СН, МВт;

- количество линий на стороне СН.

МВт.

Определяем общую реактивную мощность, протекающую по всем линиям СН:

, (1.4)

, (1.5)

где

Мвар.

Определяем общую активную мощность, протекающую по всем линиям НН:

, (1.6)

где - мощность, потребляемая одной линией НН, МВт;

- количество линий на стороне НН.

МВт.

Определяем общую реактивную мощность, протекающую по всем линиям НН:

, (1.7)

где

Мвар.

Определяем расчетную мощность подстанции:

МВ·А;

МВ·А.

По табл. П2.10 [1,620] выбираем два трёхфазных автотрансформатора типа АТДЦТН - 250 000/500/110/10 кВ.

Таблица №1.1

Параметры автотрансформатора АТДЦТН - 250 000/500/110

Тип авто трансформатора	Номинальная мощность, МВА	Наибольший допустимый ток, А	Номинальное напряжение, кВ	Потери холостого хода, кВт
	автотрансф	обмотки НН		ВН	СН	НН
АТДЦТН - 250000/500/110	250	100	520	500	110	10	200
Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %
ВН - СН	ВН - НН	СН - НН
13	33	18,5	0,4

Проверяем обмотку низшего напряжения автотрансформатора:

(1.8)

где - мощность нагрузки на стороне НН:

(1.9)

МВА 10055

Данный автотрансформатор удовлетворяет условиям выбора.

2. Выбор схемы РУ устройств высшего, среднего и низшего напряжений

На стороне высшего напряжения (ВН) 500 кВ выбираем кольцевую схему четырёхугольник.

На стороне среднего напряжения (СН) 110 кВ выбираем схему с двумя рабочими и одной обходной система сборных шин.

Для стороны низшего напряжения (НН) 10 кВ выбираем схему с одной секционированной системой сборных шин.

Рис 2.1. Схемы распределительных устройств подстанции 500/110/10 кВ.

3. Расчет токов короткого замыкания

Составим схему замещения для расчета токов коротких замыканий:

Рис. 3.1. Схема замещения подстанции 500/110/10 кВ.

Расчет будем производить в относительных единицах. Принимаем базовую мощность .

3.1 Определение сопротивлений схемы замещения

Определяем сопротивление системы, приведенное к базовым условиям:

, (3.1.1)

где - относительное номинальное сопротивление энергосистемы:

;

- номинальная мощность энергосистемы, МВ·А:

.

.

Определим сопротивление воздушной линии электропередач (ВЛЭП):

, (3.1.2)

где - удельное значение индуктивного сопротивления ВЛЭП, Ом/км;

= 0,32 Ом/км для U=500 кВ [1, 130];

U_ср - среднее значение напряжения на шинах ВН, кВ:

U_ср = 515 кВ;

- длина ВЛЭП от энергосистемы до подстанции, км:

= 310.

.

Определяем сопротивление трансформатора в относительных единицах согласно [1, 131]:

, (3.1.3)

где S_ном - номинальная мощность трансформатора, МВ·А:

S_ном = 250 МВ·А;

- сопротивление обмоток трансформатора, согласно [1, 129]:

, (3.1.4)

, (3.1.5)

. (3.1.6)

,

,

%.

Тогда

,

,

.

3.2 Расчет токов короткого замыкания в точке К1

а) б)

Рис. 3.2.1. Схемы замещения для расчета токов короткого замыкания в точке К1:

а) полная схема; б) упрощенная схема.

Определяем эквивалентное сопротивление:

; (3.2.1)

;

; (3.2.2)

.

Определяем базовый ток согласно [1, 142]:

, (3.2.3)

где - среднее напряжение короткого замыкания в точке К1, кВ:

.

.

Определим начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К1 согласно [1, 142]:

, (3.2.4)

где - ЭДС системы:

= 1 [1, 130]

.

Определяем ударный ток системы при коротком замыкании в точке К1 согласно [1, 148]:

, (3.2.5)

где - ударный коэффициент:

=1,895 [1, 150].

.

Определяем апериодическую составляющую тока короткого замыкания в момент времени t согласно [1, 151]:

, (3.2.6)

где - время отключения линии при коротком замыкании, с:

- собственное время отключения выключателя, с:

= 0,025 с (для выключателей типа ВВБК - 500Б - 50), [1, 630];

- время срабатывания релейной защиты, с:

= 0,01с;

;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, с:

=0,06 с [1, 150]

.

Определяем периодическую составляющую тока короткого замыкания в момент времени t. Так как система всегда является удаленной от места короткого замыкания, то

. (3.2.7)

.

3.3 Расчет токов короткого замыкания в точке К2

а) б)

Рис. 3.3.1. Схемы замещения для расчета токов короткого замыкания в точке К2:

а) полная схема; б) упрощенная схема.

Определяем эквивалентное сопротивление:

; (3.3.1)

;

; (3.3.2)

.

Определяем базовый ток согласно [1, 142]:

, (3.3.3)

где - среднее напряжение короткого замыкания в точке К2, кВ:

.

.

Определим начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К2 согласно [1, 142]:

, (3.3.4)

где - ЭДС системы:

= 1 [1, 130]

.

Определяем ударный ток системы при коротком замыкании в точке К2 согласно [1, 148]:

, (3.3.5)

где - ударный коэффициент:

=1,608 [1, 150].

.

Определяем апериодическую составляющую тока короткого замыкания в момент времени t согласно [1, 151]:

, (3.3.6)

где - время отключения линии при коротком замыкании, с:

- собственное время отключения выключателя, с:

= 0,045 с (для выключателей типа ВВБК - 110Б -50) [1, 630];

- время срабатывания релейной защиты, с:

= 0,01с;

;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, с:

= 0,02 с [1, 150]

.

Определяем периодическую составляющую тока короткого замыкания в момент времени t. Так как система всегда является удаленной от места короткого замыкания, то

. (3.3.7)

.

3.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К3

а) б)

Рис. 3.3.1. Схемы замещения для расчета токов короткого замыкания в точке К3: а) полная схема; б) упрощенная схема.

Определяем эквивалентное сопротивление:

; (3.4.1)

.

Определяем базовый ток согласно [1, 142]:

, (3.4.2)

где - среднее напряжение короткого замыкания в точке К3, кВ:

.

.

Определяем начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К3 согласно [1, 142]:

, (3.4.3)

где - ЭДС системы:

= 1 [1, 130]

.

Определяем ударный ток системы при коротком замыкании в точке К3 согласно [1, 148]:

, (3.4.4)

где - ударный коэффициент:

=1,85 [1, 150].

.

Определяем апериодическую составляющую тока короткого замыкания в момент времени t согласно [1, 151]:

, (3.4.5)

где - время отключения линии при коротком замыкании, с:

- собственное время отключения выключателя, с:

= 0,06 с (для выключателей типа ВЭ - 10 -31,5) [1, 630];

- время срабатывания релейной защиты, с:

= 0,01с;

;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, с:

= 0,01 с [1, 150]

.

Определяем периодическую составляющую тока короткого замыкания в момент времени t. Так как система всегда является удаленной от места короткого замыкания, то

, (3.4.6)

Результаты расчетов токов короткого замыкания заносим в табл. 3.1.

Таблица №3.1

Точки К З	Uном, кВ	, кA	, кА	, кА	, кA
К1 К2 К3	500 110 10	2,86 7,53 31,05	7,66 17,07 78,48	2,28 7,53 31,05	2,25 1,12 0,04

подстанция трансформатор питание ток

4. Выбор сборных шин

4.1 Выбор сборных шин на стороне СН (110 кВ)

Определяем расчётный и максимальный токи сборных шин на стороне СН:

, (4.1.1)

. (4.1.2)

По табл. П3.3 [1, 624] принимаем шины марки АС - 1000/56, с сечением провода q = 1000 мм² , наружным диаметром провода d = 42,4 мм, допустимой токовой нагрузкой , расстояние между фазами .

Условия проверки гибких шин:

Проверка по допустимому току

, [1, 233] (4.1.3)

, [1, 233] (4.1.4)

Проверку гибких шин на схлёстывание не производим, т.к. [1,233].

Проверка сборных шин по условию коронирования:

При горизонтальном расположении проводов напряженность электрического поля на средней фазе больше на 7%, чем расчетное значение, т.е.

, [1, 238] (4.1.5)

где - начальная критическая напряженность электрического поля, при котором возникает корона, :

, [1, 237] (4.1.6)

где m - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода:

m = 0,82 [1, 237];

- радиус провода, см:

=2,12 см (4.1.7)

.

Е - напряженность электрического поля около провода,

, [1, 237] (4.1.8)

где: D_cp - среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, расположенными горизонтально, см:

, [1, 237] (4.1.9)

где D - расстояние между соседними фазами, см:

D = 300 см [1,237]

.

.

,

.

Таким образом, шины АС - 1000/56 по условиям короны проходят.

Проверяем сечение на термическое действие тока короткого замыкания:

, [1, 220] (4.1.10)

где - выбранное поперечное сечение шины, ;

- минимальное сечение по термической стойкости, :

, [1, 191] (4.1.11)

где

, (4.1.12)

, .

,

с - коэффициент для алюминиевых шин, :

[1,192].

Условие проверки на термическое действие выполняется.

4.2 Выбор сборных шин на стороне НН (10кВ)

Определяем расчётный и максимальный токи сборных шин на стороне НН:

. (4.2.1)

. (4.2.2)

,

.

По табл. П3.5 [1, 625] выбираем алюминиевые 3-х полосные шины прямоугольного сечения 2(120?10) мм² с I_доп = 3760 А;

Условия проверки жёстких шин:

Выбираем сечение шин по нагреву (по допустимому току):

;

.

,

.

Условие по допустимому току выполняется.

Проверяем выбранные шины на термическую стойкость при коротком замыкании. Согласно (4.1.11):

,

где минимальное сечение по термической стойкости при = 0,01 с, = 0,07 с согласно (4.1.12) и (4.1.13) равно:

.

.

.

Условие проверки на термическую стойкость выполняется.

Проверяем шины на механическую прочность. Шины будут механически прочны, если будет соблюдаться условие:

, [1, 222] (4.2.3)

где - допустимая величина напряжения, МПа:

, для алюминиевого сплава [1,224]

- расчетная величина напряжения, МПа, определяемая для шин коробчатого сечения, расположенных по вершинам прямоугольного треугольника по:

[1, 227] (4.2.4)

где а - расстояние между фазами, м:

а = 0,5 м, [1,221];

- длина пролёта между изоляторами:

= 5 м, согласно [1.229];

кА

- момент сопротивления шины, .

(4.2.15)

Принимая, что швеллеры шин соединены жестко по всей длине сварным швом, получаем:

.

,

Условие выбора выполняется, т.е. шины механически прочны.

5. Выбор оборудования на стороне СН (110 кВ)

5.1 Выбор выключателя на стороне СН

Согласно (4.1.1) и (4.1.2)

,

.

Согласно табл.3.1:

,

,

.

По табл.П4.4 [1,630] предварительно выбираем выключатель

ВВБК-110Б-50, который удовлетворяет условиям выбора:

по напряжению установки:

, [1, 296] (5.1.1)

где - напряжение на стороне ВН подстанции, кВ:

= 110 кВ;

- номинальное напряжение выключателя, кВ:

=110 кВ.

110 кВ =110 кВ;

, [1, 296](5.1.2)

. [1, 296] (5.1.3)

Таблица 5.1.

Каталожные данные выключателя ВВБК - 110Б -50

, кВ	,А	Iн.откл кА	,%	iдин, кА	Iдин, кА	Iтер, кА	tтер, c	tотк, с	tсв, с
110	3150	50	35	128	50	56	3	0,06	0,045

Проверяем выключатель по отключающей способности:

отключение симметричного тока короткого замыкания:

(5.1.4)

отключение апериодической составляющей тока короткого замыкания:

, (5.1.5)

где - номинальное значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени t, кА:

, (5.1.6)

где =35% ,

Условие и соблюдаются.

Проверяем выключатель по включающей способности:

, (5.1.7)

где - номинальный ток включения, кА:

, [1, 338]

, (5.1.8)

(5.1.9)

По включающей способности выключатель проходит.

Проверяем на электродинамическую стойкость:

[1.338] (5.1.10)

,

[1.338] (5.1.11)

Условия электродинамической стойкости выполняются.

Проверяем на термическую стойкость:

, [1.339] (5.1.12)

где , согласно пункту 4.1

Условие термической стойкости выполняется.

Полученные данные заносим в табл.5.1.

Таблица 5.1

Данные выключателя ВВБК - 110Б -50 на стороне СН

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
Uуcт Uном	110 кВ	110 кВ
Iрасч < Iном Imax < Iном	918,5 А 1837 А	3150 А 3150 А
In.t. < Iном.откл	7,53 кА	50 кА
iу < iвкл In.o. < Iном.откл	17,07 кА 7,53 кА	127,28кА 50 кА
In.o. < Iдин iу < iдин	7,53 кА 17,07 кА	50 кА 128 кА
	4,25 кА2с	9408 кА2с

5.2 Выбор разъединителя на стороне СН

По табл.П4.1 [1,628] выбираем разъединитель наружной установки двух колонный с заземляющими ножами типа РДЗ-110/2000 [1, 628].

Таблица 5.2

Каталожные данные разъединителя РДЗ-110/2000

Uном, кВ	Iном, А	, кА	Iтер кА/tтер, с	Привод
			Главные ножи	Заземляющие ножи.	ПД-1У1
110	2000	100	40/3	40/4

Разъединитель удовлетворяет проверке по напряжению установки:

. [1, 290]

110 кВ = 110 кВ.

и по длительному току:

, [1, 290]

. [1, 290]

918,5 А < 2000 А,

1837 А < 2000 А.

Производим проверку по электродинамической стойкости:

[1, 291] (5.2.1)

где - амплитуда предельного сквозного тока разъединителя, кА:

= 100 кА

17,07 кА < 100 кА

Условия электродинамической стойкости выполняются.

Производим проверку по термической стойкости:

, [1, 291]

где , согласно (4.1.13)

Условие термической стойкости выполняется.

Полученные данные сводим в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Данные разъединителя РДЗ-110/2000 на стороне СН

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
Uуcт Uном	110 кВ	110 кВ
Iрасч < Iном Imax < Iном	918,5 А 1837 А	2000 А 2000 А
	17,07 кА	100 кА
	4,25 кА2с	2977 кА2с

5.3 Выбор трансформатора тока на стороне СН

Выбираем по табл.П4.5 [1, 632] трансформатор тока типа

ТФЗМ-110-2000 - У1 - 0,5/10Р, который удовлетворяет условиям выбора:

по напряжению установки:

. [1, 373]

110 кВ = 110 кВ

по номинальному току первичной обмотки:

, [1, 373] (5.3.1)

. [1, 373] (5.3.2)

.

.

Таблица 5.4

Каталожные данные трансформатора тока типа

ТФЗМ-110-2000-У1-0,5/10Р

, кВ	, А	А	iдин, кА	Iтер, кА	tтер, c	, ВА
110	2000	5	212	68	3	30

Проверяем выбранный трансформатор тока на электродинамическую стойкость:

, [1, 373]

.

Условие электродинамической стойкости выполняется.

Проверяем его на термическую стойкость:

, [1, 373]

где , согласно (4.1.13)

,

.

Условие термической стойкости выполняется.

Перечень необходимых измерительных приборов принимаем по табл. 4.11, [1, 364]; типы приборов, их параметры - по табл.П4.7, [1, 635] и проводим их в табл.5.6.

Таблица 5.6

Вторичная нагрузка трансформатора тока типа

ТФЗМ-110-1000-У1-0,5/10Р

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, ВА
		А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	0,5	0,5
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Варметр	Д-335	0,5	-	0,5
Счётчик активной энергии	САЗ-И681	2,5	2,5	-
Счётчик реактивной энергии	СР4-И689	-	2,5	2,5
Итого:	4	5,5	4

Проверяем выбранный трансформатор по вторичной нагрузке:

, [1, 373] (5.3.3)

где - номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности, Ом;

- вторичная нагрузка трансформатора тока, Ом.

Так как индуктивное сопротивление токовых цепей очень мало, то принимаем

. (5.3.4)

Определяем расчетную вторичную нагрузку:

, [1, 374] (5.3.5)

где - сопротивление приборов, Ом:

, [1, 374] (5.3.6)

где - мощность, потребляемая приборами, ВА:

= 5,5 ВА; - вторичный ток трансформатора, А:

=5 А

.

- сопротивление контактов, Ом:

= 0,1 Ом , [1, 374]

- сопротивление проводов, Ом. Сопротивление проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:

. [1, 374] (5.3.7)

следовательно:

, (5.3.8)

где . (5.3.9)

.

.

Определим сечение соединительных проводов:

, [1, 374] (5.3.10)

где - удельное сопротивление провода, :

, для медного провода [1, 374];

- расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора, м.

Для включения в полную звезду:

, (5.3.11)

, для ОРУ 110кВ

Для соединения трансформатора тока с приборами выбираем контрольный кабель марки КРВГ, сечением , [1, 375].

Определяем действительное сопротивление проводов:

. [1, 374] (5.3.12)

.

Определяем действительную вторичную нагрузку:

.

Проверяем условие

.

.

Условие выполняется.

Полученные данные вносим в табл. 5.7.

Таблица 5.7 Расчетные и каталожные данные трансформатора тока типа ТФЗМ-110-2000-У1-0,5/10Р

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
	110 кВ	110 кВ
	918,5 А 1837 А	2000 А 2000 А
	17,07 кА	212 кА
	4,25 кА2с	13872 кА2с
	1,2 Ом	1,2 Ом

5.5 Выбор трансформатора напряжения на стороне СН

По напряжению установки и табл. П4.6, [1,634] выбираем трансформатор напряжения типа НКФ-110-57 с классом точности 0,5.

Таблица 5.8.

Каталожные данные трансформатора напряжения типа НКФ - 110 - 57

Параметры	Каталожные данные
Номинальное напряжение первичной обмотки	110/v3 кВ
Номинальное напряжение основной вторичной обмотки	100/v3 В
Номинальное напряжение дополнительной обмотки	100 В
Номинальная мощность	400 ВА
Максимальная мощность	2000 ВА

Перечень приборов, установленных на РУ 110 кВ принимаем по табл. 4.11, [1, 364], их параметры - по табл. П4.7, [1, 635]. Полученные данные сведём в табл. 5.9.

Таблица 5.9

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения типа НКФ - 110 - 57

Приборы	Тип	S одной обмотки, ВА	Число обмоток	cosц	sinц	Число приборов	Общая потребляемая мощность
							Р, Вт	Q, вар
Отходящие линии:
Ваттметр	Д-335	1,5	2	1	0	1	3	0
Варметр	Д-335	1,5	2	1	0	1	3	0
Фиксатор импульсного действия	ФИП	3	2	0,38	0,925	1	2,28	5,55
Счетчик активной энергии	САЗ-И681	5,26	2	0,38	0,925	1	4	9,73
Счётчик реактивной энергии	СР4 - И689	7,89	2	0,38	0,925	1	6	14,6
Сборные шины
Вольтметр пофазный	Э-335	2	1	1	0	1	2	0
Вольтметр регистрирующий	Н-394	10	1	1	0	3	30	0
Частотомер регстрирующий	Н-397	1	2	1	0	1	2	0
Итого:					12	52,28	29,88

Определим суммарную мощность приборов, присоединённых к трансформатору напряжения:

[1, 375] (5.5.1)



Проверим выбранный трансформатор напряжения:

по напряжению:

[1, 375]

по вторичной нагрузке:

, [1,375] (5.5.2)

где - мощность трансформатора напряжения в заданном классе мощности по табл. П4.6, [1, 634]; так как трансформатор напряжения соединен в звезду, то вместо берём сумму трёх трансформаторов:

тогда

Условия соблюдаются.

Таким образом, трансформаторы напряжения будут работать в выбранном классе точности 0,5.

Для соединения трансформаторов с приборами принимают контрольный кабель КРВГ с сечением по условию механической прочности.

6. Выбор оборудования на стороне НН

6.1 Выбор вводного выключателя на стороне НН

Согласно (4.2.1) и (4.2.2):

= 1587 А,

= 3175 А;

Согласно пункту 3:

По табл.П4.4 [1,630] предварительно выбираем вводный выключатель ВЭ-10-3600-31,5 удовлетворяющий условиям выбора:

по напряжению установки:

,

10кВ=10кВ;

по длительному току:

,

,

Таблица 6.1

Каталожные данные вводного выключателя ВЭ-10-3600-31,5УЗ

Вводной выключатель	кВ	, А	Iн.откл кА	,%	iдин, кА	Iдин, кА	Iтер, кА	tтер, c	tотк, с	tсв, с
ВЭ-10-3600-31,5	10	3600	31,5	--	80	31,5	31,5	4	0,75	0,06

Проверяем выключатель по отключающей способности:

отключение симметричного тока короткого замыкания:

отключение апериодической составляющей тока короткого замыкания:

,

где - номинальное значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени t, кА:

где для вводного=25% , [1, 296]

Условия соблюдаются.

Проверяем выключатель по включающей способности:

,

где - номинальный ток включения, кА:

, [1, 338]

,

По включающей способности выключатель проходит.

Проверяем на электродинамическую стойкость:

,

Условия электродинамической стойкости выполняются.

Проверяем на термическую стойкость:

,

где , согласно пункту 4.2

Условия термической стойкости выполняется.

Полученные данные сводим в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Данные вводного ВЭ-10-3600-31,5УЗ выключателя на стороне НН

6.2 Выбор секционного выключателя на стороне НН

Согласно (4.2.1) и (4.2.2):

= 1587 А,

= 3175 А;

Согласно пункту 3:

По табл.П4.4 [1,630] предварительно выбираем секционный выключатель ВВЭ-10-31,5/3600 удовлетворяющий условиям выбора:

по напряжению установки:

,

10кВ=10кВ;

по длительному току:

,

,

Таблица 6.3

Каталожные данные секционного выключателя ВВЭ-10-31,5/3600 У3

Секционный выключатель	кВ	А	Iн.откл кА	,%	iдин, кА	Iдин, кА	Iтер, кА	tтер,c	tотк, с	tсв, с
ВВЭ-10-31,5/3600	10	3600	31,5	--	80	31,5	31,5	4	0,75	0,06

Проверяем выключатели по отключающей способности:

отключение симметричного тока короткого замыкания:

отключение апериодической составляющей тока короткого замыкания:

,

где - номинальное значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени t, кА:



где для секционного =25% , [1, 296]

Условия соблюдаются.

Проверяем выключатель по включающей способности:

,

где - номинальный ток включения, кА:

, [1, 338]

,

По включающей способности выключатель проходит.

Проверяем на электродинамическую стойкость:

,

Условия электродинамической стойкости выполняются.

Проверяем на термическую стойкость:

,

где , согласно пункту 4.2

Условия термической стойкости выполняется.

Полученные данные сводим в табл. 6.4.

Таблица 6.4

Данные секционного выключателя ВВЭ-10-31,5/3600 У3 на стороне НН

6.3 Выбор линейного выключателя на стороне НН

Наибольший ток нормального режима на стороне НН для выбора линейного выключателя:

, (6.2.1)

Наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима на стороне НН для выбора линейного выключателя:

По табл.5.1 [2,232] выбираем выключатель ВВЭ-10-31,5/1250 Т3, который удовлетворяет условиям выбора:

по напряжению установки:

,

10кВ=10кВ;

по длительному току:

,

,

Таблица 6.5

Каталожные данные линейного выключателя ВВЭ-10-31,5/1250 ТЗ

, кВ	,А	Iн.откл кА	,%	iдин, кА	Iдин, кА	Iтер, кА	tтер, c	tотк, с	tсв, с
10	1250	31,5	-	80	31,5	31,5	3	0,075	0,05

Проверяем выключатель по отключающей способности:

отключение симметричного тока короткого замыкания:

отключение апериодической составляющей тока короткого замыкания:

,

где - номинальное значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени t, кА:

,

где =22,5% [1,296],

Проверяем выключатель по включающей способности:

,

где - номинальный ток включения, кА:

, [1,338]

,

.

По включающей способности выключатель проходит.

Проверяем на электродинамическую стойкость:

,

Условия электродинамической стойкости выполняются.

Проверяем на термическую стойкость:

,

где, - согласно пункта 4.2

Условие термической стойкости выполняется.

Полученные данные сводим в табл. 6.6.

Таблица 6.6

Данные линейного выключателя ВВЭ-10-31,5/1250 Т3 на стороне НН

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
Uуcт Uном	10 кВ	10 кВ
Iрасч < Iном Imax < Iном	529 А 1058 А	1250 А 1250 А
In.t. <	31,05 кА	31,5 кА
iу < iвкл In.o. < Iн.отк	78,48 А 31,05 кА	80,2 кА 31,5 кА
In.o. < Iдин iу < iдин	31,05 кА 78,48 кА	31,5 кА 80 кА
	77,12 А2с	2977 кА2с

6.4 Выбор вводного трансформатора тока на стороне НН

Выбираем по табл.5.9 [2,298] трансформатор тока типа ТЛШ-10-2000У3-0,5/10Р, который удовлетворяет условиям выбора:

по напряжению установки:

10кВ = 10кВпо номинальному току первичной обмотки:

Таблица 6.7

Каталожные данные трансформатора тока типа

ТЛШ-10-2000У3-0,5/10Р

, кВ	, А	А	iдин, кА	Iтер, кА	tтер, c	, ВА
10	2000	5	81	31,5	3	20

Проверяем выбранный трансформатор тока на электродинамическую стойкость:

Условие электродинамической стойкости выполняется.

Проверяем его на термическую стойкость:

,

где , согласно пункту 4.2

.

Условие термической стойкости выполняется.

Перечень необходимых измерительных приборов принимаем по табл.4.11, [1, 364]; типы приборов, их параметры - по табл. П4.7, [1, 635] и проводим их в табл.6.8.

Таблица 6.8

Вторичная нагрузка трансформатора тока типа

ТЛШ - 10 -2000У3 - 0,5/10Р

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, ВА
		А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	0,5	0,5
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Варметр	Д-335	0,5	-	0,5
Счётчик активной энергии	САЗ-И681	2,5	2,5	-
Счётчик реактивной энергии	СР4-И689	-	2,5	2,5
Итого:	4	5,5	4

Проверяем выбранный трансформатор по вторичной нагрузке:

,

где - номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности, Ом;

- вторичная нагрузка трансформатора тока, Ом.

Так как индуктивное сопротивление токовых цепей очень мало, то принимаем

Определяем расчетную вторичную нагрузку:

где - сопротивление приборов, Ом:

,

где - мощность, потребляемая приборами, ВА:

= 5,5 ВА; - вторичный ток трансформатора, А:

=5А

- сопротивление контактов, Ом:

= 0,1Ом , [1,374]

- сопротивление проводов, Ом.

Сопротивление проводов зависит от их длины и сечения. Чтобы трансформатор работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:

следовательно:

,

где

Определим сечение соединительных проводов:

,

где - удельное сопротивление провода, :

, [1, 374]

- расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора, м. Для включения в неполную звезду:

, (6.3.1)

где М, [1, 374]

м;

Для соединения трансформатора тока с приборами выбираем контрольный кабель марки КРВГ, сечением , [1, 375]

Определяем действительное сопротивление проводов:

Определяем действительную вторичную нагрузку:

Проверяем условие



Условие выполняется.

Полученные данные внесём в табл.6.9.

Таблица 6.9

Расчетные и каталожные данные трансформатора тока типа

ТЛШ-10-2000У3 - 0,5/10Р

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
	10В	10В
	529 А 1058 А	2000 А 2000 А
	78,48 кА	81кА
	77,12 кА2с	2977 кА2с
	0,41Ом	0,8 Ом

6.5 Выбор линейного трансформатора тока на стороне НН

Выбираем по табл.П4.5 [1, 633] трансформатор тока типа ТЛМ-10-1500У3-0,5/10Р, который удовлетворяет условиям выбора:

по напряжению установки:

10кВ = 10кВ

по номинальному току первичной обмотки:



Таблица 6.10

Каталожные данные трансформатора тока типа

ТЛМ-10-1500У3-0,5/10Р

, кВ	, А	, А	iдин, кА	Iтер, кА	tтер, c	, ВА
10	1500	5	100	26	3	10

Проверяем выбранный трансформатор тока на электродинамическую стойкость:

Условие электродинамической стойкости выполняется.

Проверяем его на термическую стойкость:

,

где , согласно пункту 4.2

Условие термической стойкости выполняется.

Перечень необходимых измерительных приборов принимаем по табл.4.11, [1, 364]; типы приборов, их параметры - по табл. П4.7, [1, 635] и приводим их в табл.6.11.

Таблица 6.11

Вторичная нагрузка трансформатора тока типа

ТЛМ - 10 - 1500У3 - 0,5/10Р

Прибор	Тип	Нагрузка фазы, ВА
		А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	-	0,5
Счётчик активной энергии	САЗ-И681	2,5	-	2,5
Счётчик реактивной энергии	СР4-И676	2,5	-	2,5
Итого:	5,5	-	5,5

Проверяем выбранный трансформатор по вторичной нагрузке:

,

где - номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности, Ом; - вторичная нагрузка трансформатора тока, Ом. Так как индуктивное сопротивление токовых цепей очень мало, то принимаем

Определяем расчетную вторичную нагрузку:

,

где - сопротивление приборов, Ом:

,

где - мощность, потребляемая приборами, ВА:

= 5,5 ВА;

- вторичный ток трансформатора, А:

=5А

- сопротивление контактов, Ом:

= 0,1Ом , [1,374]

- сопротивление проводов, Ом.

Сопротивление проводов зависит от их длины сечения. Чтобы трансформатор работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:

следовательно:

,

Определим сечение соединительных проводов:

,

где - удельное сопротивление провода, :

, для медного провода

- расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформатора, м.

Для включения в неполную звезду:

,

где, для ГРУ 6-10кВ [1, 374]

Для соединения трансформатора тока с приборами выбираем контрольный кабель марки КРВГ, сечением 4, [1, 375]

Определяем действительное сопротивление проводов:

Определяем действительную вторичную нагрузку:

Проверяем условие



Условие выполняется.

Полученные данные внесём в табл.6.12.

Таблица 6.12

Расчетные и каталожные данные трансформатора тока типа

ТЛМ - 10 - 1500У3 - 0,5/10Р

Условия выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
	10 кВ	10 кВ
	529 А 1058 А	1500 А 1500 А
	78,48 кА	100 кА
	77,12 кА2с	2028 кА2с
	0,374 Ом	0,4 Ом

6.6 Выбор трансформатора напряжения на стороне НН

По напряжению установки и табл. П5.13 [2, 328] выбираем трансформатор напряжения типа НОЛ-10-66У3 с классом точности 0,5.

Таблица 6.13

Каталожные данные трансформатора напряжения типа НОЛ-10-66У3

Параметры	Каталожные данные
Номинальное напряжение первичной обмотки	10/v3кВ
Номинальное напряжение основной вторичной обмотки	100/v3В
Номинальное напряжение дополнительной обмотки	-
Номинальная мощность	75 ВА
Максимальная мощность	960 ВА

Перечень приборов, установленных на РУ 10кВ принимаем по табл. 4.11, [1, 364], их параметры - по табл.П4.7, [1, 635]. Полученные данные сведём в табл. 6.14.

Таблица 6.14

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения типа НОЛ 0,8 - 10-66У3

Приборы	Тип	S одной обмотки, ВА	Число обмоток	cosц	sinц	Число приборов	Общая потребляемая мощность
							Р, Вт	Q, вар
Отходящие линии:
Счетчик активной энергии	САЗ-И681	5,26	2	0,38	0,925	7	28	68,16
Счётчик реактивной энергии	СР4 - И689	7,9	2	0,38	0,925	7	42	102,24
Сборные шины:
Вольтметр	Э - 335	2	1	1	0	3	6	0
Вольтметр пофазный	Э - 335	2	1	1	0	1	2	0
Трансформатор:
Варметр	Д - 335	1,5	1	1	0	1	1,5	0
Ваттметр	Д - 335	1,5	1	1	0	1	1,5	0
Счетчик активной мощности	САЗ-И681	5,26	2	0,38	0,925	1	2	9,74
Счётчик реактивной энергии	СР4 -И689	7,9	2	0,38	0,925	1	2	14,61
Итого:					20	85	194,75

Определим суммарную мощность приборов, присоединённых к трансформатору напряжения:



Проверим выбранный трансформатор напряжения:

по напряжению:

по вторичной нагрузке:

,

где - мощность трансформатора напряжения в заданном классе мощности по табл. П4.6, [1, 634]; так как трансформатор напряжения однофазный, то вместо берём сумму трёх трансформаторов:

тогда

Условия соблюдаются.

7. Выбор трансформаторов собственных нужд и схемы питания потребителей собственных нужд

Согласно указаниям [1, 474] принимаем для двухтрансформаторной подстанции 500 кВ два трансформатора собственных нужд. Так же для подстанции принимаем постоянный оперативный ток. Трансформаторы собственных нужд присоединяются к сборным шинам 10 кВ. По табл. П6.1 [1, 639] и табл. П6.2 [1, 640] определяем суммарную нагрузку собственных нужд и сводим в табл. 8.1.

Таблица 7.1.

Нагрузка собственных нужд подстанции 500/110/10

Вид потребителя собственных нужд	Установленная мощность	cosц	tgц	Нагрузка
	Ед.кВткол	Всего кВт			Pуст, кВт	Qуст, квар
Охлаждение трансформатора АТДЦТН - 250 000/ 500/110/10	44,42	88,8	0,85	0,62	88,8	55,01
Подогрев ВВБK-500	4,64	18,4	1	0	18,4	-
Подогрев ВВБК-110	1,89	16,2	1	0	16,2	-
Подогрев шкафов КРУ-10	1?21	21	1	0	21	-
Отопление, освещение, вентиляция: ОПУ	-	90	1	0	90	-
Компрессорная	Электродвигатели	30?5	150	0,85	0,62	150	93
	Отопление, освещение	15?5	75	1	0	75	-
Освещение ОРУ 500 кВ	-	12	1	0	12	-
Освещение ОРУ 110 кВ	-	10	1	0	10	-
Маслохозяйство	-	75	1	0	75	-
Подзарядно-зарядный агрегат ВАЗП	-	46	1	0	46	-
Итого:	602,4	148,01

Расчетная полная мощность потребителей собственных нужд:

 , [1, 475] (7.1)

где - коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты загрузки и одновременности:

=0,8 , [1, 475]

.

Устанавливаем два трансформатора собственных нужд. При двух трансформаторах собственных нужд (ТСН) при постоянном дежурстве персонала условие выбора ТСН:

, [1, 475] (7.2)

где - коэффициент допустимой аварийной перегрузки.

[1, 475]

Выбираем 2 трансформатора ТСЗ - 400/10 [2, 121]. При отключении одного из них другой будет загружен на 496,25/400=1,24, то есть перегружен на 24%, что допустимо.

Рис. 8.1. Схема питания потребителей собственных нужд.

8. Расчет заземляющего устройства

Производим расчёт заземляющего устройства площадью 100110 м²

Рис.8.1. Упрощенная схема заземляющего устройства.

Определим удельное сопротивление грунта:

- чернозём ; [1, 592]

- глина . [1, 592]

Определим глубину верхнего слоя почвы:

. [1, 589]

Определим глубину залегания заземления:

. [1, 589]

Определим высоту вертикальных заземлений:

.

Расстояние между вертикальными заземлителями:

. [1, 593]

Длительность протекания тока к.з.:

.

Принимаем для допустимое напряжение прикосновения по длительности протекания тока через тело:

. [1, 596]

Определим по плану ОРУ длину горизонтальных заземлений:

. [1, 592]

Действующий план преобразуем в расчетную квадратную модель со стороной:

, [1, 601] (9.1)

.

Определим число вертикальных заземлений по периметру контура:

. [1, 601]

Число вертикальных заземлений:

, [1, 601] (9.2)

.

Принимаем =42.

Общие длины вершин заземлителей:

, [1, 601] (9.3)

.

Относительная глубина:

. [1, 599]

Общее сопротивление сложного заземления:

, [1, 599] (9.4)

где , [1, 599] (9.5)

т.к.

;

- эквивалентное сопротивление земли, Ом•м:

По табл. 7.6 [1, 600] определяем

т. к. ;

;

следовательно

.

.

Определим коэффициент напряжения прикосновения:

, [1, 598] (9.6)

где М - параметр, зависящий от :

М=0,5 , [1, 598]

- коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека и сопротивлению протекания тока от ступней:

, [1, 598] (9.7)

где - сопротивление тела человека, Ом:

, [1, 598]

- сопротивление протекания тока от ступней, Ом:

, [1, 598] (9.8)

.

.

Определим напряжение на заземлении:

, [1, 598] (9.9)

.

Должно соблюдаться условие:

,

.

Условие выполняется.

Вычислим ток, стекающий с заземлителя при однофазном к.з в пределах установки, определяемый согласно [1,598] по:

, (9.11)

где - сопротивление нулевой последовательности трансформаторов;

.

.

Определим сопротивление заземляющего устройства:

, [1, 598] (9.12)

.

Должно соблюдаться условие:

,

.

Условие выполняется.

Определим напряжение прикосновения:

, [1, 601] (9.13)

.

Должно соблюдаться условие:

,

.

Условие выполняется.

Заключение

В данном курсовом проекте спроектирована подстанция напряжением 500/110/10 кВ, для которой выбрано основное электротехническое оборудование: выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, сборные шины, трёхобмоточные автотрансформаторы, комплектные распределительные устройства на 10 кВ.

На стороне высокого напряжения 500 кВ применена схема ОРУ кольцевая схема четырёхугольник, на среднем напряжении 110 кВ применена схема ОРУ с двумя рабочими системами шин и обходной, на низком напряжении 10 кВ одна секционированная система шин. На стороне среднего напряжения выбраны выключатели типа ВВБК-110, трансформаторы тока ТФЗМ-110, трансформаторы напряжения НКФ-110; на низшем напряжении выключатели ВЭ-10 и ВВЭ-10 , трансформаторы тока ТЛШ-10 и ТЛМ-10, трансформаторы напряжения НОЛ-10.

Для надежного электроснабжения потребителей выбраны автотрансформаторы типа АТДЦТН 250000/500/110/10.

Также была выбрана схема питания потребителей собственных нужд, а также были выбраны трансформаторы собственных нужд ТСЗ 400/10/0,4.

В курсовом проекте было рассчитано заземляющее устройство.

Всё выбранное оборудование удовлетворяет условиям выбора и является наиболее эффективным для данной подстанции.

Размещено на Allbest.ru