Проектирование понизительной подстанции переменного тока. Разработка схемы главных электрических соединений

ГОУ ВПО РФ

Дальневосточный Государственный Университет

Путей Сообщения

Кафедра: “ Электроснабжение транспорта ”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине:   “ Электрические станции и подстанции ”

На тему: “ Проектирование понизительной подстанции

 переменного тока ”

КР           1002            4           646

Выполнил:        

Проверил: 

Хабаровск

2005 г.

Оглавление

Введение.......................................................................................................................... 3

Исходные данные............................................................................................................ 5

1. Разработка схемы главных электрических соединений.......................................... 6

2. Расчет токов короткого замыкания........................................................................... 7

2.1 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1................................................... 7

2.2 Выбор аккумуляторной батареи..................................................................... 11

2.2.1 Выбор зарядно-подзарядного устройства аккумуляторной батареи........ 12

2.3 Выбор трансформатора собственных нужд................................................... 13

2.4 Выбор кабеля.................................................................................................... 14

2.5 Расчет короткого замыкания в точке К4........................................................ 14

3.Выбор основного оборудования и токоведущих элементов подстанции............ 16

3.1 Расчёт максимальных рабочих токов основных присоединений подстанции................................................................................................................. 16

3.2 Определение величины теплового импульса.................................................... 17

3.3 Выбор сборных шин и токоведущих элементов.............................................. 18

3.4 Выбор выключателей.......................................................................................... 19

3.5 Выбор разъединителей........................................................................................ 20

3.6. Выбор измерительных трансформаторов тока................................................ 20

3.7 Выбор объёма измерений................................................................................... 20

3.8 Выбор измерительных трансформаторов напряжения.................................... 20

3.9 Выбор изоляторов................................................................................................ 21

3.10 Выбор разрядников........................................................................................... 21

4. Расчет заземляющего устройства и определение напряжения прикосновения.. 25

4.1 Расчет заземляющего устройства...................................................................... 25

4.2 Определение напряжения прикосновения........................................................ 26

5. Определение стоимости и расчет затрат на переработку энергии проектируемой подстанции..................................................................................................................... 27

5.1 Определение стоимости подстанции................................................................. 27

5.2 Определение себестоимости переработки электроэнергии............................ 28

Приложение 1

Приложение 2

Список литературы

Исходные данные.

Схема внешнего электроснабжения.

Номер расчетной подстанции: 2;

Понизительные трансформаторы и не тяговая нагрузка, вариант 24;

Перерабатываемая энергия за год: 90×10⁶ кВт×ч

Нагрузка собственных нужд подстанции - вариант 2;

Выдержка времени релейной защиты, вариант 2;

Данные для расчета заземляющих устройств, вариант 9.

1. Разработка схемы главных электрических соединений

Начинать разработку проекта следует с составления однолинейной схемы главных электрических соединений подстанции.

С целью индустриализации строительно-монтажных работ и унификации элементов и узлов подстанции проектными институтами разрабатываются типовые проекты объектов электрификации, которыми и следует руководствоваться  при проектировании.

При разработке проекта можно ориентироваться на следующие рекомендации:

·  для опорной подстанции типовой является схема питающего распределительного устройства (РУ) с одинарной, секционированной системой шин, дополненной обходной шиной. Транзитные и отпаечные промежуточные подстанции выполняются по схеме “мостика” с выключателями или разъединителями на вводах в рабочей перемычке;

·  РУ-35, 10 кВ на подстанциях выполняются с одинарной секционированной системой шин;

Схема главных электрических соединений составляется на основании указанных в задании исходных данных и типовых решений, приведенных в учебной и справочной литературе с соблюдением требуемых ГОСТ условных обозначений и приводится на чертеже формата А1.

2. Расчет токов короткого замыкания

Согласно Правил устройств электроустановок (ПУЭ), выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих элементов по электродинамической и термической устойчивости производится по току трехфазного короткого замыкания I_k⁽³⁾ , поэтому в проекте необходимо произвести расчет токов короткого замыкания I_k⁽³⁾ для всех РУ и однофазного замыкания на землю  I_k⁽³⁾ для РУ пикающего напряжения. Для чего на основании схемы внешнего электроснабжения, исходных данных и принятой схемы главных электрических соединений подстанции составляется структурная и расчётная схема (рис.2.1), а по ней схема замещения (рис.2.2) проектируемой подстанции.

Рисунок 2.1 Структурная схема подстанции

Рисунок 2.2 Расчётная схема с указанием точек короткого замыкания

2.1 Расчёт токов короткого замыкания в точке К1

Расчет токов короткого замыкания производится с учетом удаленности источников питания по расчетным кривым (для источников ограниченной мощности) или аналитически (для источников неограниченной мощности). Основные параметры электрических аппаратов, необходимых для расчета, принимаются по [9].

При преобразовании схемы замещения сопротивления электрических аппаратов и ЛЭП целесообразно учитывать в относительных единицах, приняв одно произвольное значение базисной мощности Sб=100 МВА, (для сокращения записи и удобства чтения формул индекс “*б”, означающий относительные базисные единицы, опущен).

Исходные данные:

S_к.з.1=2300 МВА              U_{к вн-сн}=15%

Sс₁=                               U_{к вн-нн}=20%

S_к.з.2=1600 МВА               U_{к сн-нн}=6,5%

Sс₂=600 МВА

S_нт=63 МВА

Х₀=0,4 ом/км

l₁=180 км

l₂=60 км

l₃=120 км

Определяем параметры схемы замещения:

Ес₁= Ес₂=1,0

сопротивление ист. пит. Х1=0;

сопротивление ЛЭП:

сопротивления трансформатора:

Преобразуем схему из  в :

Х₁₅=Х₁₂+Х₁=0,015+0=0,015                                                                                  

Х₁₆=Х₂+Х₁₃=0,068+0,03=0,098

В случае источников разной мощности необходимо перейти от трех лучевой звезды к эквивалентной двух лучевой звезде, для этого необходимо:

1. Найти эквивалентные сопротивление

Хэкв =                                                            

2. Определить коэффициенты токораспределения:

С1=                                                                                     

С2=

С1+С2=1

3. Определяем результирующие сопротивление от каждого источника питания до точки к.з.

Хрез1.=                                                         

Хрез2=

Определение составляющей тока к.з. от первого источника

Iбк=                                                                 

Iк1⁽³⁾¹=                                                                        

Определение составляющей тока к.з. от второго источника

Храсч=

Оцениваем удаленность точки к.з.

Iг.о.=(Ес2/Храсч)=1/1,599=0,63 т.к. отношение меньше 1, то к.з. удаленное и расчет ведем аналитическим методом: Iбк=

Iк1⁽³⁾²=

Iк1⁽³⁾= Iк1⁽³⁾¹+ Iк1⁽³⁾²=6,605+1,02=7,625 кА

Iк1⁽¹⁾=0,55* Iк1⁽³⁾=0,55*7,625=4,19 кА                                                                                                                                        

Iк1⁽²⁾=0,87* Iк1⁽³⁾=0,87*3,884=6,633 кА                                                                                                                                        

iуд=                                                

Sк.з.1=Sб/Хрез=100/0,0331=3021 МВА                                                                     для остальных точек к.з. расчет ведется аналогично, приводя сопротивления схемы замещения к напряжению соответствующей ступени.

Результирующее  сопротивление до точки  К2 определяем:

кА

Iк2⁽¹⁾=0,55* Iк2⁽³⁾=0,55*72,88=40,084 кА                                                                                                                                        

Iк2⁽²⁾=0,87* Iк2⁽³⁾=0,87*72,88=63,405 кА                                                                                                                                        

iуд=                                              

Sк.з.2=Sб/Хрез=100/0,12=833,33 МВА                          

Результирующее  сопротивление до точки  К3 определяем:

кА

Iк3⁽¹⁾=0,55* Iк3⁽³⁾=0,55*1,54=0,845 кА                                                                                                                                        

Iк3⁽²⁾=0,87* Iк3⁽³⁾=0,87*1,54=1,34 кА                                                                                                                                        

iуд=                                                         

Sк.з.3=Sб/Хрез=100/0,3106=321,96 МВА                                                                  

расчет к.з. в точке К4 ведется после выбора аккумуляторной батареи, ЗПУ, кабеля