Выбор схемы соединения подстанции

Содержание

1. Характеристика подстанции и её нагрузок

1.1 Определение типа подстанции…………………………………….. 4

1.2. Характеристика нагрузки подстанции……………………………. 5

2. Выбор силовых трансформаторов…………………………………………. 7

3. Расчет токов короткого замыкания………………………………………… 9

4. Выбор электрической схемы распределительного устройства подстанции

4.1 Выбор схемы РУ ВН……………………………………………….. 16

4.2 Выбор схемы РУ НН……………………………………………….. 18

5. Выбор типовой релейной защиты, автоматики и измерений……………. 19

6. Выбор аппаратов и токоведущих частей………………………………….. 21

6.1. Выбор выключателей……………………………………………… 22

6.1.1 Выбор выключателей на ВН……………………………………… 22

6.1.2 Выбор выключателей на НН……………………………………… 24

6.2. Выбор разъединителей…………………………………………….. 27

6.3 Выбор аппаратов в цепи собственных нужд………………………. 27

6.4. Измерительные трансформаторы тока и напряжения……………. 28

6.5 Выбор ошиновки цепи высшего напряжения силового трансформатора………………………………………………………….. 33

6.6 Выбор ошиновки цепи НН силового трансформатора……………. 33

6.7 Выбор кабельных линий……………………………………………. 35

7. Оперативный ток…………………………………………………………….. 37

8. Охрана труда

8.1.Требования производственной санитарии…………………………. 38

8.2. Мероприятия по технике безопасности…………………………… 39

8.3 Мероприятия по пожарной безопасности………………………….. 42

9. Технико-экономические показатели подстанции………………………….. 44

10. Выбор и обоснование конструкции распределительных устройств……. 45

Список литературы……………………………………………………………... 46

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ

И ЕЕ НАГРУЗОК

1.1. Определение типа подстанции

Тип подстанции в современной энергосистеме определяется ее положением и ролью в энергосистеме.

По месту в энергосистеме проектируемая подстанция является узловой, проходной. Высшее напряжение подстанции 110 кВ, низшее напряжение 10 кВ

По назначению данная подстанция является системной, для отбора мощности и электроснабжения небольших районов, а так же осуществления управления перетоками мощности в энергосистеме.

По способу присоединения к сети комбинированная, питается по двум двухцепным линиям.

Подстанция обслуживается дежурными на щите управления совместно с распределительными сетями и опреативно-выездными бригадами.

От подстанции на стороне низкого напряжения отходит 32 кабельных линий.

Рис.1. Схема электрической сети.

1.2. Характеристика нагрузки подстанции

Целлюлозно-бумажный комбинат

Рис.2 График использования активной и реактивной мощности

К данной подстанции подключены потребители 1, 2 и 3 категорий, в таблице 1.1 приведены данные о соотношении количества потребителей различных категорий.

Табл. 1.1.

График использования активной и реактивной мощности на рис. 2.

Для каждой ступени графика продолжительностью ti определяется активная энергия Wi=Pi× ti. Текущее значение полной мощности для каждой ступени графика нагрузки подсчитывается по формуле .

Максимальные значения полной и реактивной мощности:

Pmax = 50 МВт и =0, 9; ; ;

МВА; Мвар;

МВт; Мвар; МВА.

В таблице 1.2 приведены данные для построения суточных графиков нагрузки

Табл.1.2

Рис. 3. Суточный график использования полной мощности

Рис. 4. Годовой график использования полной мощности.

Другие параметры, характеризующие нагрузку подстанции:

1) Суточный отпуск электроэнергии потребителям

МВт× ч;

2) Время использования максимальной активной нагрузки

;

3) Максимальная нагрузка

МВА;

4) средняя нагрузка

Коэффициэнт заполнения годового графика нагрузки

.

2. ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Выбор начинается с определения требуемого количества силовых трансформаторов на данной подстанции по условиям надежности электроснабжения. Так как от подстанции питаются потребители 1 и 2 категории, по условию надежности, требуется установка двух силовых трансформаторов.

Мощность каждого трансформатора выбирается так, чтобы при отключении одного трансформатора, оставшийся в работе обеспечивал с допустимой перегрузкой питание нагрузки подстанции. Расчетная мощность трансформатора выбирается из условия

S_расч ³ (0, 65-0, 7) · S_макс=(0, 65-0, 7) · 55, 56 = (36, 114 – 38, 892) МВА. Исходя из этого, принимаем трансформатор ТРДН-40000/110. [2 табл.3.6]

Далее производим проверку по перегрузочной способности в случае отключения одного из трансформаторов. Нагрузочная способность трансформаторов до 100 МВА определяется ГОСТ 14209-85. Для определения перегрузки исходный график S=f(t) должен быть преобразован в эквивалентный (в тепловом отношении) прямоугольный график нагрузки.

Расчет перегрузочной способности

На исходном графике (рис. 4.) откладывается номинальная мощность трансформатора, пересечением ее с исходным графиком выделяется участок наибольшей перегрузки продолжительностью h` и участок начальной нагрузки.

Рис. 5. Графики мощности нагрузки и номинальной мощности трансформатора ТРДН-40000/110

1) Находим начальную нагрузку (эквивалентную ступень охлаждения). [см.1]

Так как весь суточный график использования полной мощности находится над линией номинальной мощности трансформатора, то присваиваем ко =1;

2) Находим предварительное значение коэффициента перегрузки

;

Где S` - значение ступени графика использования полной мощности, находящихся в области перегрузки; h`=24 ч.

3) Находим максимальное значение перегрузки

K_макс=S_макс/S_{ном тр-ра}= 55, 56/40 = 1, 389;

4) Принимаем значение перегрузки К₂ = 1, 287 , так как =1, 25.

При полученных значениях K₁ и h допустимая перегрузка равна

K_2доп = 1, 4 [см1 табл.2.3], а мы имеем K₂ = 1, 287, следовательно, трансформатор проходит по режиму перегрузки в послеаварийном режиме.

K_2доп> K_2, 1, 4> 1, 32.

Параметры трансформатора ТРДН-40000/110 [см 2 табл.3.6]

Табл. 2.1.

3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Рис. 6. Расчетная схема

Рис.7. Схема замещения прямой посдедовательности

Ег1=Ег2=Ег3=1, 08 о.е. для турбогенераторов мощностью до 100 МВт

[см.3 табл.3, 4]

Принимаем базовую мощность S_б=1000 МВА [см.1 стр.13]

Далее находим сопротивления в относительных единицах, отнесенные к базовым условиям:

сопротивление системы .

Для нулевой последовательности

.

Для трансформаторов Т-1, 2, 3 выбираем из справочника тип ТРДН-40000/110

[см.2 табл.3.6]

X1_тб= X2_тб =Х3_тб = .

Для трансформаторов Т-4, 5 выбираем из справочника тип ТРДН-16000/110. [см.2 табл.3.6]

X4_тб = X5_тб = .

Для трансформаторов Т-6, 7 выбираем из справочника тип ТДН-10000/110. [см.2 табл.3.6]

X6_тб = X7_тб = .

Для трансформаторов на проектируемой подстации тип ТРДН-40000/110

[см.2 табл.3.6]

X8_тб= X9_тб = .

Сопротивления линий: Хол/Х1 из [см.1 табл3.1]

Ом;

Ом; Ом; Ом;

Ом; Ом;

Ом; Ом;

Ом; Ом

Сопротивления генераторов:

Исходя из мощности, выбираем генераторы Г-1, 2, 3 ТВС-3243 [см.2 табл.2.1].

;

Упростим схему замещения:

Схема для определения суммарного сопротивления нулевой последовательности Хрез0 приведена на рис.8.

Рис.8. Схема замещения нулевой посдедовательности

Упростим схему замещения:

Находим токи трехфазного КЗ: [см.1 стр14]

- на стороне ВН

;

- на стороне НН

где I_б - базовый ток

Находим ток однофазного КЗ на стороне ВН:

,

где Iб - базовый ток на стороне ВН.

X_эквК1 и X_эквК10 - суммарные сопротивления прямой и нулевой последовательности.

Ток трехфазного кз в точке меньше однофазного. Следовательно, все оборудование в дальнейшем будет приниматься по току однофазного КЗ.

Он является расчетным.

Находим ударные токи [см.1 стр.17]:

- на стороне ВН

,

где K_у - ударный коэффициент [см.1 табл3.2]

- на стороне НН

.

Результаты расчета сведем в таблицу 3.1

Табл. 3.1

Место КЗ	Точка к.з.	Начальное значение периодической составляющей токов , кА	Ударный ток - ф. к.з. , кА	Ударный ток 1- ф. к.з. , кА
Трехфазное к.з.	Однофазное к.з.
Шины ВН, 110 кВ		2, 93	3, 4	7, 46	8, 65
Шины НН, 10 кВ		8, 54	-	22, 34

Выбор схемы соединения подстанции

Для проектируемой подстанции на напряжение 110 кВ рассмотрим следующие схемы распределительных устройств:

1) одна рабочая, секционированная выключателем система шин (рис.4.1)

Рис. 4.1.

2) две рабочие секционированные выключателем системы шин (рис.4.2)

Рис.4.2.

По условиям наилучшей ремонтопригодности и оперативной гибкости выбираем схему – две рабочие секционированные выключателем системы шин. Эта схема наиболее надежна для потребителей первой категории, которым необходимо обеспечить бесперебойное питание.

Выбор схемы РУНН.

На стороне НН проектируемой ПС по причине использования силового трансформатора ТРДН-40000/110/10 с расщепленными обмотками НН применим по [1] (табл. 4.1) следующую типовую схему РУ: две одиночные секционированные выключателями системы шин (рис. 4.3). Эта схема позволяет осуществить раздельную работу трансформаторов и резервирование потребителей. Она является наиболее приемлемой для питания потребителей.

Рис.4.3. Схема РУНН

5. ВЫБОР ТИПОВ РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТ И АВТОМАТИКИ

Выбор типов релейной защиты, установленной на подстанции, осуществляется в объеме выбора защит силового трансформатора и защит на стороне 10 кВ

На силовом трансформаторе ставятся следующие типы защит:

1. Продольная дифференциальная защита от коротких замыканий трансформатора и на его выводах (t_рз= 0, 1 с). [Д]

2. Газовая защита от внутренних повреждений в трансформаторе и от понижения уровня масла в трансформаторе(t_рз= 0, 1 с). [Г]

3. Максимально-токовая защита от сверхтоков короткого замыкания (t_рз= 2, 3 с). [Т½ В]

4. Максимально-токовая защита от сверхтоков перегрузки с действием на сигнал. [Т½ В]; так как трансформатор с расщепленной обмоткой то ставим на стороне НН по комплекту МТЗ (t_рз= 1, 8 с).

На секционном выключателе 10 кВ устанавливается комплект МТЗ

(t_рз=1, 3 с). [Т½ В]

На кабелях, отходящих к потребителю, устанавливаются следующие виды релейной защиты:

1. Максимально-токовая защита от сверхтоков короткого замыкания (t_рз= 0, 8 с). [Т½ В]

2. Токовая отсечка, если кабель пройдет по термической стойкости по времени действия МТЗ t_рз=0, 1 с

3. Токовая защита, сигнализирующая замыкание на землю [Т₀]

На шинах 10 кВ должен быть предусмотрен контроль изоляции с использованием трансформатора НТМИ. Контроль изоляции выполняется в виде комплекта реле напряжения, включаемого на обмотку разомкнутого треугольника, и реле времени с действием на сигнал. Кроме того, предусматривается возможность определения поврежденной фазы с помощью вольтметра, подключаемого на фазные напряжения.

На стороне высшего напряжения устанавливаются быстродействующие защиты (t_рз= 0, 1с).

На проектируемой подстанции предусмотрены следующие виды автоматики:

1. Автоматическое включение резерва [АВР] на секционном выключателе 10, 5 кВ и на автомате 0, 4 кВ трансформатора собственных нужд.

2. Автоматическое повторное включение линий ВН [АПВ]

3. Автоматическое включение охлаждающих устройств трансформатора.

Измерительные приборы и места их установки

Табл. 5.1

6. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ

6.1. Выбор выключателей

Для выбора аппаратов и токоведущих частей необходимо рассчитать ток продолжительного режима , таблица 6.1.

Ток продолжительного режима (), для выбора аппаратов и токоведущих частей.

Таблица 6.1

Обозначение	Выключатель или токоведущая часть	Вариант задания
Q1 и I	Выключатель и ошиновка трансформатора на стороне низшего напряжения	(кА)
Q2	Секционный выключатель шин 10 кВ	(кА)
Q3	Выключатель на линиях потребителей 10 кВ
Q4	Выключатель на стороне высшего напряжения	А
II	Сборные шины низшего напряжения
III	Сборные шины высшего напряжения	А