Проектирование электрической части подстанций: Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по курсу "Электрические станции и подстанции систем электроснабжения"

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

 высшего профессионального образования

Томский политехнический университет

Электротехнический институт

Кафедра Электрических

     станций

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПОДСТАНЦИЙ

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

по курсу “Электрические станции и подстанции систем электроснабжения”

Выполнил: студент гр. 9а25                                                                    

Проверила: преподаватель                                                                  

Томск 2005

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

С

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

Электрической подстанцией называется электроустановка или совокупность электрических устройств для преобразования электрического тока по напряжению (трансформаторная подстанция) или частоте (преобразовательная подстанция), а также для распределения электрической энергии между потребителями.

В данном курсовом проекте необходимо, опираясь на исходные данные, спроектировать трансформаторную подстанцию.

В ходе проведения расчета производится выбор числа и мощности силовых трансформаторов, расчет нормальных и аварийных режимов работы подстанции, выбор электрических аппаратов, сборных шин, токопроводов, кабелей, распределительных устройств, источника оперативного тока, схемы дистанционного управления и сигнализации выключателем.

Исходные данные:

Вариант № 20

Рис 1. Схема питающей сети проектируемой подстанции

Табл. 1 Исходные данные

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.

Намечаем вариант электрической схемы подстанции:

где РУ СН 220 кВ является связующим звеном при получении низкого напряжения 10 кВ. Так как нам неудается подобрать нужный тип автотрансформатора (500/35/10) из стандартного ряда.

Рис 2. Электрическая схема подстанции

2. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОДСТАНЦИИ

Мощность трансформаторов выбирается по условию:    (n=2)

 МВА;

По табл. 3.8 [2] принимаем тип автотрансформатора А0ДЦТН – 167000/500/220

Его паспортные данные приведены в таблице в табл. 2.1

Табл. 2.1 Паспортные данные автотрансформатора и трансформатора с расщепленной обмоткой

Тип автотрансформатора

Sном, МВА

Напряжение обмотки, кВ

Uк, %

ΔPk, кВт

ΔPx, кВт

Ix %

Rт Вн, Ом

Rт Сн, Ом

Rт Нн, Ом

ВН

СН

НН

ВС

ВН

НН

А0ДЦТН – 167000/500/220

167

500/

230/

38,5

11

35

21,5

325

125

0,4

0,58-0,66

0,31-0,39

2,7-2,9

Тип трансформатора	Sном, МВА	Напряжение обмотки, кВ		Uк, %	ΔPk, кВт	ΔPx, кВт		Ix %	Rт, Ом		Xт Ом	ΔQx, кВАр
		ВН	НН
ТРДЦН-100000/220	100	230	11	11	320		105	0,6		1,9	63,5	700

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 или ВМГ с номинальным током отключения 20 кА или 31,5 кА.

4. ВЫБОР СРЕДСТВ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ КЗ

Рис 2. Схема замещения

Расчет параметров схемы замещения (о.е.):

Принимаем допущения:

базисные токи, ,         .

;

;

;

;    

;   ;

;

;   ;

;    .

т.к. двухобмоточный трансформатор с расщепленной обмоткой то по табл. 3.2. [1]

Определим периодические составляющие токов к.з.

Сторона ВН (точка К3).

; ;

 кА.

Сторона СН (точка К2).

;

 кА.

Сторона НН (точка К1).

;

кА<31,5 кА.

Так как ток короткого замыкания меньше отключающей способности выключателей, поэтому токоограничивающие реакторы устанавливать не требуется.

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:

, где = 1,2 – для Т_max = 6500 ч. по [2, табл. 4.5].

Т.к. сечение кабеля не проходит по термической стойкости поэтому выбираем реактор.

По [2, табл. 3.7] принимаем сечение кабеля q_выбр = 70мм² – с алюминиевыми многопроволочными жилами и бумажной изоляцией, прокладка в земле.

Минимальное сечение кабеля по термической стойкости:

, где  - тепловой импульс, кА²·с;

 = 1,2 с – время отключения тока короткого замыкания согласно;

 - функция,  значение которой приведены в [2, табл. 3,14].

Условие термической стойкости q_выбр ≥ q_мин (70 < 103,2мм²) – условие  не выполняется.

Так как ограничение токов к.з. было проведено, то в данном случае надо увеличить сечение кабелей, поэтому принимаем q_выбр = 120мм² , тогда   120 > 103,2мм²

Следовательно, кабель термически стоек и ограничения токов КЗ не требуется.

Выбранный реактор проверяем по условию потери напряжения реактора. Согласно стр. 197-198 [3]. Потери напряжения в реакторе при протекании тока и заданном значении cosφ определяется из выражения:

.

6. ВЫБОР ГЛАВНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

На стороне ВН шесть линий (2 двухцепные и две отходящие