Реконструкция подстанция ТП 35/10 кВ

Определяем расчётную мощность трансформаторной подстанции    35/10 кВ от которой отходят шесть фидеров 10 кВ с максимальной нагрузкой головных участков в дневной и вечерний максимум.

Ф7-04    Рд=1998     кВт           Рв =1517,5 кВт

Ф7-01    Рд =1151,5 кВт           Рв =687     кВт

Ф7-08    Рд =160      кВт           Рв =96,4    кВт

Ф7-05    Рд =459      кВт           Рв =597,5  кВт

Ф7-02    Рд =30        кВт           Рв =100     кВт

Ф7-07    Рд =1113,2  кВт          Рв =805,5  кВт

Выполняем суммирование табличным методом:

Рд =1998+960+123+365+20,4+923=4389,4 кВт

Рв =1517,5+558+71,5+479+74,5+655=3355,5 кВт

Трансформаторы выбираем по большему максимуму. Коэффициенты мощности на шинах 10 кВ подстанции при Sд/Sв=4389,4 / 3355,5=1,3, находим из таблицы 4.7 [3]: Cosj д=0,78; Cosj в=0,82

Определяем полную мощность трансформаторов

Sт=Р / Cosj

Sтд=Рд / Cosj д =4384,4/0,78=5621,9 кВА

Sтв=Рв / Cosj в =3355,5/0,82=4092 кВА

 

4  РАСЧЕТ  МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЯ  ПОДСТАНЦИИ

 

При выборе площадки для строительства подстанции нужно руководствоваться рядом требований, одно из которых - расположение подстанции в центре нагрузок.

Центр нагрузок можно определить тем же способом, что и определение центра тяжести фигуры, используя аналогию между массами и электрическими нагрузками потребителе в зоне электроснабжения от проектируемой подстанции.

Координаты расчётного центра нагрузок Хр и Ур определяются по следующим формулам:

Хр=

     и     Yp=     , 

где  Si - расчетная  мощность  i-й  потребительской  подстанции

xi  и yi  -  проекция  Si  соответственно на оси x и y;

å Si -сумма расчетных мощностей всех потребительских подстанций в зоне электроснабжения от проектируемой ТП.

 

Определяем центр нагрузок для потребителей изображенных выше на рисунке 1.

По построенным координатам определяем Xp и Yp.

Xp=(160*13,3+100*15+100*15,5+160*16,5+160*17,5+160*11,4+160*8,8+160*18,3+100*17,2+160*2,2+63*21,2+100*20+630*18,7+630*17,8+100*16,6+250*18,3+10*19,6+250*20,5+630*20,3+250*10,4+100*9+160*4+160*5+160*2+630*2,2+100*3,5+250*4,5+160*7,0+630*1,0+63*13,7+63*10+63*13,8)/(160+100+100+160+160+160+160+160+100+160+63+100+630+630+100+250+100+250+630+250+100+160+160+160+160+630+100+250+160+630+63+63+63)=87651/7122=

12,3 см.

Yp=(160*8,1+100*10+100*8,3+160*11,5+160*12+160*19+160*10,5+ 160*10+100*8,6+160*7,5+63*6,7+100*6,3+630*7,3+630*6,9+100*4+250*1,6+100*2,7+250*4,7+630*5,7+250*10,4+100*7,3+160*2,2+160*1+160*2,5+160*1,5+630*4,5+100*6+250*7,5+160*11,5+630*9,5+63*4,5+63*2,5+63*0,5)/(160+100+100+160+160+160+160+160+100+160+63+100+630+630+100+250+100+250+630+250+100+160+160+160+160+630+100+250+160+630+63+63+63+)=49189,6/7122=6,9 см.

Если центр нагрузок находится в пункте, не удовлетворяющим требованиям НТПС, то площадка для строительства подстанции намечается в ближайшем от центра нагрузок пункте, удовлетворяющем этим требованиям.

Пользуясь полученными координатами, находим центр нагрузок на рисунке 2.

Центр нагрузок удовлетворяет требованиям НТПС, поэтому площадка под строительство будет находиться в месте, как показано на рисунке 2.

 Рисунок  2 - Определение месторасположения подстанции

 

5  РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ТРАСФОРМАТОРА, ВЫБОР ЧИСЛА И  ТИПА  ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

Принимаем к установке на подстанции два трансформатора типа ТМН 4000/35-80У1.

В нормальном режиме трансформаторы будут работать с коэффициентом загрузки:

Кз= S расч. / 2 Sн.тр.= 5625,9/2*4000=5625,9/8000=0,55

Проверяем возможность работы трансформаторов при отключении одного из них.

В аварийном режиме коэффициент загрузки составит

          КЗ АВ = =1,4             , что допустимо.

Учитывая, что в этом режиме питание потребителей I категории не нарушается, а потребители II и III категории допускают перерыв на некоторое время считаем, что установка второго трансформатора такой же мощности приемлемо.

Выбираем для установки два трансформатора мощностью по 4000 кВА. (таблица 4.1  и  4.2)

Таблица 4.1 Параметры трансформаторов ТМН 4000/35-80У1.

Тип (мощность)	UВН, кВ	UНН, кВ	РХХ, кВт	РКЗ, кВт	UК %	IХХ%
ТМН 4000/35-80У1.	35	11	6,7	36,850	7,54	0,83

 

Таблица 4.2 Габаритные размеры трансформатора ТМН 4000/35-80У1.

Длина,  м	Ширина, м	Высота, м	Масса масла, кг	Масса полная, кг
3,71	3,57	3,71	3750	12625

 

 

6  РАСЧЁТ  ТОКОВ  КОРОТКОГО  ЗАМЫКАНИЯ

 

Расчет токов короткого замыкания проводим для выбора электрооборудования, средств защиты, выбора и расчета токоограничивающих и заземляющих устройств. Для расчета токов короткого замыкания необходимо составить схему замещения для первого источника питания.

Рисунок  3 - Схема замещения от энергосистемы первого источника питания

 Мощность системы 80,0 МВА.

Определяем сопротивление схемы замещения от подстанции

Xc=

   , где

Ucp - среднее напряжение, кВ

Ucp2=37кВ

Sc - мощность системы от которой питается подстанция, кВА

Sc=80000 кВА

XC1=372/80000=1369/80000=0,02 Ом

 

Определяем сопротивление ВЛ-35 кВ

X1=Ro*L ,

где L-длина линии, км.

L =25,19 км.

Ro=0,24 Ом/км  для провода АС-120

X1=0,24*25,19=6 Ом

Определяем сопротивление трансформатора

X3=X4=UK% /Sн , 

где UK=7,5% - напряжение короткого замыкания трансформатора, %

 Sн- номинальная мощность трансформатора, кВА

Sн=4000 кВА

X3=X4=7,5/4000=1,8-3 Ом

Рассчитываем ток короткого замыкания для точки К-1

Суммируем сопротивление системы и сопротивление воздушной линии.

Xå1=XC1+X1=0,02+6=6,02 Ом

Определяем ток короткого замыкания в точке К-1:

Iк.з.=Ucp/

* Xå1=37/1,73*6,02=37/10,4=3,55 кА.

Ударный ток короткого замыкания в точке К-1:

iy=

*Ky*Iк.з. ,

где Ky - ударный коэффициент

Ky=1,608

iy=1,41*1,608*3,55=8,07 кА

Рассчитываем ток короткого замыкания для точки К-2

Xå2= Xå1+X3=6,02+1,8-3=6,02 Ом

Определяем ток короткого замыкания в точке К-2 при Ucp=10,5 кВ

Iк.з= Ucp/

* Xå2=10,5/(1,73*6,02)=10,5/10,4=1,0 кА

Рассчитываем ударный ток короткого замыкания

iy=

*Ky*Iк.з=1,41*1,608*1,0=2,27 кА

 

 

 

Составляем схему замещения от системы энергоснабжения второго источника питания мощностью 32000кВ*А

Рисунок 4 - Схема замещения от подстанции

Определяем сопротивление схемы замещения от подстанции

XC2=U2cp/SC=372/32000=1369/32000=0,04 Ом

Определяем сопротивление воздушной линии 35кВ

X2=Ro*L=0,24*18,64=4,47 Ом

Рассчитываем ток короткого замыкания в точке К-3

Для этого суммируем сопротивление системы и воздушной линии.

Xå3= XC2+X2=0,04+4,47=4,51 Ом

Рассчитываем ток короткого замыкания

Iк.з= Ucp/

* Xå3=37/(1,73*4,51)=4,74 кА

Определяем ударный ток короткого замыкания

iy=

*Ky*Iк.з=1,41*1,608*4,74=10,7 кА

Рассчитываем ток короткого замыкания в точке К-4

Xå4= Xå3+X3=4,51+1,8-3=4,51 Ом

Рассчитываем ток короткого замыкания

Iк.з= Ucp/

* Xå4=10,5/(1,73*4,51)=10,5/7,8=1,34 кА

Определяем ударный ток короткого замыкания

iy= *Ky*Iк.з=1,41*1,608*1,34=3 кА

 

7. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ НА ВН И НН

 

Надежная и экономическая работа электрических аппаратов и токоведущих частот может быть обеспечена лишь при их правильном выборе по условиям работы как в длительном (нормальном) режиме, так и в режиме короткого замыкания.

Выбор оборудования на стороне 35 кВ

7.1 Выбор шин 35 кВ.

на стороне 35 кВ принимаем гибкую ошиновку и проверяем ее по следующим условиям:

а). По допустимому току

IMAX £ IДОП.  , где

IMAX- максимальный расчетный ток линии.

IMAX=РНАГР./

*UH  , где

РНАГР- максимальная мощность нагрузки

UH- номинальное напряжение

IMAX=4389/(1,7*35) = 4389/59,5 = 73,7 А.

Принимаем гибкие шины марки АС-70 с IДОП=265 А [2.]

73,7 А £ 265 А

б). Проверяем шины на термическую стойкость.

Необходимо чтобы выполнялось следующее условие:

qMIN. £ q , где

q-выбранное сечение

qMIN.-минимальное сечение проводника по термической стойкости.

qMIN.=

/C, где

С- коэффициент соответствующий разности выделяемого тепла в проводнике до и после короткого замыкания. Принимаем С=91.

Вк- тепловой импульс

Вк=I2П.О.(tОТК.+ТА) ,  где

IП.О.- начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания. IП.О.=2 кА

IП.О.=UНОМ/

*Xå  ,  где

UНОМ - номинальное напряжение линии UНОМ= 37 kВ

Xå - суммарное сопротивление системы и ВЛ

Xå = XC1 + X1 + X2  ,  где

XC1 - сопротивление системы, Ом

X1 - сопротивление ВЛ от первого потребителя, Ом

X2 - сопротивление ВЛ от второго потребителя, Ом

Xå = 0,02 + 6 + 4,47 = 10,49 Ом

IП.О.= 37/(1,7*10,49) = 37/ 17,8 = 2 kА

tОТК - время  отключения  ( время  действия  к.з. ), с

tОТК = tРЗ + tОТК.В. , где

tРЗ - время действия основной релейной защиты данной цепи

tРЗ = 0,1 с

tОТК.В. - полное время отключения выключателя tОТК.В. = 0,14 с

tОТК.В. = 0,1 + 0,14 = 0,24 с

ТА - постоянная времени затухания апериодической составляющей

тока к.з. ТА = 0,115 с

ВК = 22 * ( 0,24 + 0,115 )  = 1,42 кА2*с

gMIN = Ö 1,42 / 91= 13,0 мм2

13,0 < 13,5 мм2

Сечение провода АС-70 удовлетворяют всем условиям.

 

7.2 Выбор ограничителя перенапряжений на стороне 35 кВ

Ограничитель перенапряжений выбираем по установленному напряжению,

Выбираем ограничитель перенапряжений типа ОПН-П1-35II УХЛ1 [2]

Ограничитель перенапряжений ОПН-П1-35II УХЛ1, предназначен для защиты электрооборудования подстанций и сетей на класс напряжения 35 кВ с изолированной нейтралью переменного тока частоты 50 Гц от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

Условия эксплуатации

Ограничитель перенапряжений предназначен для работы в условиях, нормированных ГОСТ 15543.1-89, для климатического исполнения УХЛ категории 1 по ГОСТ 15150-69.

Условное обозначение

В структуре условного обозначения принято:

О	- ограничитель;
П	- перенапряжения;
Н	- нелинейный;
П	- полимерная изоляция;
1	- опорное исполнение установки;
35	- класс напряжения сети, кВ;
II	- степень загрязнения атмосферы  по ГОСТ 9920-89;
УХЛ	- климатическое исполнение;
1	- категория размещения;

Технические данные

Класс напряжения сети	35
Наибольшее рабочее напряжение (длительно действующее)	40,5
Номинальный разрядный ток	10
Остающееся напряжение при импульсном токе 8/20 мкс
с амплитудой тока 500 А	102
с амплитудой тока 5000 А	120
с амплитудой тока 10000 А	127
Расчётный ток коммутационного перенапряжения на волне 30/60 мкс	400
Остающееся напряжение при расчётном токе коммутационного перенапряжения	101
Установленное число разрядов максимальной интенсивности
при волне тока 8/20 мкс с амплитудой 10 кА	20
при комбинационной волне (прямоугольная волна 2000 мкс с амплитудой 400А)	20
при волне импульсного тока 4/10 мкс с амплитудой 65 кА	2

 

Uном ³ Uуст  кВ

35 = 35  кВ

Ограничитель подходит по условию, поэтому принимаем его к монтажу.

 

3. Выбор разъединителя

Разъединители серии РДЗ предназначены для включения и отключения обесточенных участков электрической сети высокого напряжения, а также заземления отключённых участков при помощи стационарных заземляющих ножей.

Разъединители серии РДЗ состоят из отдельных полюсов, которые могут использоваться в однополюсном и трёх полюсном варианте установки на горизонтальной плоскости. Разъединители на класс напряжения 35 и 110 кВ на номинальный ток 1000 А допускают установку на вертикальной плоскости. Полюс разъединителя выполнен в виде двухколонкового аппарата с разворотом главных ножей в горизонтальной плоскости и состоит из цоколя, изоляционных колонн, токоведущей системы и заземляющего устройства.