Производство электроэнергии: Методические указания и задания к курсовому проектированию

Темой курсового проекта является проектирование электрической части понижающей подстанции.

При выполнении курсового проекта подлежат разработке следующие вопросы:

1. Введение

2. Выбор силовых трансформаторов проектируемой подстанции.

3. Выбор и обоснование главной схемы электрических соединений.

4. Разработка схемы собственных нужд.

5. Расчет токов короткого замыкания.

6. Выбор коммутационных аппаратов.

7. Выбор токоведущих частей, сборных шин и кабелей.

8. Выбор контрольно-измерительных приборов для основных цепей схемы.

9. Выбор измерительных трансформаторов.

10. Выбор и описание конструкции распределительных устройств.

1.  Графическая часть проекта содержит два листа. Главная схема электрических соединений – лист 1. План и разрез ячейки распределительного устройства (РУ) проектируемой подстанцией – лист 2.

Исходные данные на курсовое проектирование приведены в Приложении.

2. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ПОДСТАНЦИЯХ

2.1. Общие положения

При проектировании электрической подстанции первоначально составляются структурные схемы, в которых определяется состав основного оборудования (силовые трансформаторы) и связи между ним и (РУ) разных напряжений. Одновременно с выбором основного оборудования определяются и схемы, в которых оно будет работать.

2.2. Разработка структурных схем подстанций

Подстанции по способу подключения делят на тупиковые, ответвительные, проходные и узловые. На рис. 2.1.приведены структурные схемы понизительных подстанций. Электроэнергия от энергосистемы поступает в РУ высокого напряжения подстанции, затем трансформируется и распределяется между потребителями в РУ низшего напряжения (рис. 2.1, а).

Узловые подстанции не только осуществляют питание потребителей, но и связывают отдельные части энергосистемы. В этом случае на подстанции кроме РУ низкого напряжения сооружаются РУ высшего и среднего напряжения и устанавливаются автотрансформаторы (рис. 2.1, б) или трехобмоточные трансформаторы (рис. 2.1, в).

Число трансформаторов на подстанциях выбирается в зависимости от ответственности потребителей, а также наличия резервных источников питания в сетях среднего и низких напряжений.

Так как большей частью от подстанций питаются потребители всех трех категорий и питание от системы подводится лишь со стороны ВН, то по условию надежности требуется установка не менее двух трансформаторов.

Суммарная расчетная мощность подстанции

,                                       (2.1)

где – расчетные параметры нагрузки потребителей подстанции.

Полная мощность на стороне НН:

,                                                            (2.2)

где  – коэффициент мощности потребителя НН.

Рис. 2.1. Структурные схемы подстанций

Реактивная мощность на стороне НН:

.                                                     (2.3)

Аналогично по формулам (2.2, 2.3) определяются полная и реактивная мощности на всех уровнях напряжений подстанции.

Номинальную мощность трансформаторов определяют по условию

,                                                       (2.4)

где  – количество трансформаторов;

 – коэффициент загрузки трансформаторов. Для двух трансформаторной подстанции  .

При установке на подстанции более одного трансформатора (n) расчетным является случай отказа одного из трансформаторов, когда оставшиеся в работе трансформаторы с учетом их аварийной перегрузки должны передать всю необходимую мощность:

,                                                  (2.5)

где  – коэффициент аварийной перегрузки трансформаторов. Такая перегрузка допускается в течении 5 суток при условии, что коэффициент предшествующей нагрузки  не более 0,93 и длительность перегрузки не более 6 ч.

Для ограничения токов короткого замыкания на низком напряжении целесообразно применять трансформаторы с большими значениями напряжения короткого замыкания . При мощностях 40 и более МВ×А для ограничения токов КЗ целесообразно применение трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения.

Для ограничения токов короткого замыкания (в случае необходимости) со стороны обмотки низкого напряжения трансформатора может устанавливаться  одинарный или сдвоенный реакторы.

Пример 1

Выбрать число и мощность трансформаторов ГПП для исходных данных приведенных  в введении.

Решение:

Номинальную мощность трансформаторов определяем по условию

, где  – количество трансформаторов;

 – коэффициент загрузки трансформаторов. Принимаем для двух трансформаторной подстанции  ;

расчетная нагрузка подстанции:

.

Полная мощность на стороне ВН:

, где  – коэффициент мощности потребителя ВН

Полная мощность на стороне НН:

, где  – коэффициент мощности потребителя НН.

.

.

Рассматриваем два варианта установки трансформаторов:

1 вариант:

Принимаем к установке два трансформатора типа ТД – 40000/110 [1, табл. 3.6];

2 вариант:

Принимаем к установке  два трансформатора типа ТД – 32000/110 [1, табл. 3.6].

Определим коэффициент загрузки трансформаторов:

1 вариант:

;

2 вариант:

.

Определим коэффициент аварийной перегрузки трансформаторов:

1 вариант:

;

2 вариант:

.

Оба варианта подходят по коэффициенту загрузки, а в случае аварийной перегрузки не проходит второй вариант, т.к.  превышает значение 1,4,  но в данном случае в  режиме аварийной