Проектирование электрической части подстанций

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт – ЭНИН

Направление – Электроэнергетика

Кафедра – Электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ  ЧАСТИ ПОДСТАНЦИЙ

 

Расчетно-пояснительная записка  к курсовому проекту 

по курсу “Электрическая часть электростанций”

 

 

 

 

Выполнил:

Студент гр. 5А0А___________________________________   И.А. Таширев

                                                               ^{(Дата)                                             (Подпись)}

 

Проверил:

Профессор

кафедры ЭСПП__________________________________         Н.Р. Пономарчук

                                                               ^{(Дата)                                             (Подпись)}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Томск – 2013

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

     

      Введение

 

1. Определение суммарной мощности подстанции
2. Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции
3. Определение токов нормального и утяжеленного режимов
4. Выбор средств ограничения токов короткого замыкания
5. Выбор кабелей отходящих линий 10кВ
6. Выбор главной схемы электрических соединений
7. Выбор электрических аппаратов
8. Выбор РУ НН 10 кВ
9. Выбор трансформаторов тока
10. Выбор трансформаторов напряжения
11. Выбор сборных шин и токопроводов
12. Выбор распредустройств и основные конструктивные решения
13. Выбор источника оперативного тока, схемы дистанционного управления
14. Схема включения измерительных приборов
15.    Заключение

      Список  литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Электростанция –  это совокупность электрических  станций, электротепловых сетей, потребителей электротепловой энергии, связанных  общность режима и непрерывностью процесса производства, распределения, преобразования и потребления электротепловой энергии.

По особенностям основного  технологического процесса преобразования энергии и виду используемого  энергетического ресурса электростанции разделяют на тепловые, атомные, гидроэлектростанции, гидроаккумулирующие, газотурбинные и др.

Главной задачей курсового  проекта является, проектирование и  расчет элекподстанции, как в нормальных, так и аварийных режимах

Электрическая подстанция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств.

Функционально подстанции делятся на:

• Трансформаторные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов.
• Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты.

Электрическое распределительное  устройство, не входящее в состав подстанции, называется распределительным пунктом. Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты называется вставкой постоянного тока.

По значению в системе  электроснабжения:

• Главные понизительные подстанции (ГПП);
• Подстанции глубокого ввода (ПГВ);
• Тяговые подстанции для нужд электрического транспорта, часто такие подстанции бывают трансформаторно-преобразовательными для питания тяговой сети постоянным током;
• Комплектные трансформаторные подстанции 10 (6)/0,4 кВ (КТП). Последние называются цеховыми подстанциями в промышленных сетях, городскими — в городских сетях.

В зависимости от места  и способа присоединения подстанции к электрической сети нормативные документы не устанавливают классификации подстанций по месту и способу присоединения к электрической сети. Однако ряд источников даёт классификацию исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанций^].

• Тупиковые — питаемые по одной или двум радиальным линиям
• Ответвительные — присоединяемые к одной или двум проходящим линиям на ответвлениях
• Проходные — присоединяемые к сети путём захода одной линии с двухсторонним питанием
• Узловые — присоединяемые к сети не менее чем тремя питающими линиями

Ответвительные и проходные  подстанции объединяют понятием промежуточные, которое определяет размещение подстанции между двумя центрами питания или узловыми подстанциями. Проходные и узловые подстанции, через шины которых осуществляются перетоки мощности между узлами сети, называют транзитными.

Также используется термин «опорная подстанция», который как правило обозначает подстанцию более высокого класса напряжения по отношению к рассматриваемой подстанции или сети.

В связи с тем, что ГОСТ 24291-90 определяет опорную подстанцию как «подстанцию, с которой дистанционно управляются другие подстанции электрической сети и контролируется их работа», для указанного выше значения целесообразнее использовать термин «центр питания».

По месту размещения подстанции делятся на:

• Открытые — оборудование которой расположено на открытом воздухе.
• Закрытые — подстанции, оборудование которых расположено в здании.

Электроподстанции могут  располагаться на открытых площадках, в закрытых помещениях (ЗТП — закрытая трансформаторная подстанция), под землёй и на опорах (МТП — мачтовая трансформаторная подстанция), в специальных помещениях зданий-потребителей. Встроенные подстанции — типичная черта больших зданий и небоскрёбов.

Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока.

Необходимость в повышении передаваемого  напряжения возникает в целях  многократной экономии металла, используемого  в проводах ЛЭП, и уменьшения потерь на активном сопротивлении. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется только силой проходящего тока и отсутствием возникновения коронного разряда. Также уменьшение силы проходящего тока влечёт за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. С другой стороны, чтобы избежать высоковольтного электрического пробоя, применяются специальные меры: используются специальные изоляторы, провода разносятся на достаточное расстояние и т. д. Основная же причина повышения напряжения состоит в том, что чем выше напряжение, тем большую мощность и на большее расстояние можно передать по линии электропередачи.

 

 

 

 

Исходные данные:

 

Вариант № 20

 

                              

 

Рис 1. Схема питающей сети проектируемой подстанции

 

 Табл. 1 Исходные данные 

 

Схема	Вариант	Система С1		Система С2		ЛЭП Связи
		Sном	х	Sном	х	L1	L2	L3
7	20	МВА	о.е.	МВА	о.е.	Км	Км	Км
		7500	1.4	7000	0.9	1000	800	-

 

Нагрузка потребителей
На стороне СН					На стороне НН
Uсн	NxP	Kмп	Cos	Tmax	Uнн	NxP	Kмп	Cos	Tmax
кВ	шт х МВт	-	-	Час	кВ	шт х МВт	-	-	Час
35	8х15	0.8	0.9	7000	10	12х1;16х6	0,8;0,9	0,85	6500

 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ МОЩНОСТИ ПОДСТАНЦИИ

 

Суммарная активная мощность на стороне СН:

 МВт,

где - параметры потребителей на стороне СН

Полная  мощность на стороне СН:

 МВА,

где - коэффициент мощности потребителя СН.

Аналогично определяем мощности на стороне НН:

 МВт;

 МВА;

Суммарная мощность на стороне ВН:

 МВт;

Реактивная мощность на стороне  СН:

МВАр.

Реактивная мощность на стороне НН:

МВАр.

МВАр;

 МВА;

 

Руководствуясь исходными  данными, определяем тип подстанции:

• по способу присоединения к сети – узловая
• I категории;

Остальные признаки будут определены в ходе дальнейших расчетов.

 

 

 

2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОДСТАНЦИИ

Мощность трансформаторов выбирается по условию:   (n=2)

 МВА;

В данном варианте невозможно подобрать АТ, связывающий  стороны 500-35-10 кВ. Прибегаем к двойной трансформации 500-110-35 и 110-10. В данном случае 35 кВ оказывается на низкой стороне, 10 кВ – на средней. Другого варианта мне найти не удалось.

По табл. 3.8 [2] принимаем тип автотрансформатора АТДЦТН – 250000/500/110 и по табл. П2.4 [3] выбираем трансформатор с расщепленной обмоткой ТРДЦН-125000/10.5

 

Схема подстанции:

 

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ НОРМАЛЬНОГО И УТЯЖЕЛЕННОГО РЕЖИМОВ

 

В нормальном режиме цепи силовых трансформаторов подстанции характеризуются током Iнорм.:

 А.

Утяжеленный режим – один из трансформаторов  отключен, а по цепи другого протекает  рабочий ток Iмакс.

 А.

А,  А.

А  А.

Согласно [1], если , то в цепях НН РУ может быть выполнено комплектным для наружной установки (КРУН) с установкой выключателей ВМПЭ с номинальным током отключения 20 кА.

 

 

 

 

4. ВЫБОР СРЕДСТВ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ КЗ

 

 

Рис 2. Схема замещения

 

 

 

Расчет параметров схемы замещения (о.е.):

Принимаем допущения:

базисные токи

,

.

  ,        

;

;

;

;   

; 

  ;

;

;  

;

Определим периодические составляющие токов к.з.

Сторона ВН (точка К3).

; ;

 кА.

Сторона СН (точка К2).

;

 кА.

Сторона НН (точка К1).

;

кА

Так как ток короткого замыкания больше отключающей способности выключателей, устанавливаем токоограничивающий реактор.

Реактор должен выдерживать токи перегрузки и нормального режима, реактор требуется для уменьшения величины тока КЗ.

По табл. 6.34 [5] принимаем сдвоенный реактор типа РБСДГ-10-2*2500-0.35

;

;

;

рассчитываем  ток КЗ на низкой стороне с учетом реакторов

Рис 3. Схема подключения нагрузки на низкой стороне

 кА<31,5 кА, ток короткого замыкания ограничен.

 

5. Проверка по обеспечению термической стойкости кабелей

отходящих линий 10 кВ.

 

Выбираем сечение кабеля в цепи, отходящей линии меньшей мощности - 1 МВт:

.

Сечение кабеля выбираем по экономической  плотности тока:

,