Проектирование электрической части подстанции (напряжение системы - 330 кВ, длина линии - 150 км, количество ЛЭП - 2 шт.)

Задание №4

Вариант №9

Расчетная схема

  

Характеристика питающей системы

U_сист =330кВ

L  = 150 км

N_лэп = 2 шт

Характеристика электрических нагрузок проектируемой подстанции .

Нагрузка потребителей.

На стороне СН

U₁ = 110 кВ ; nP = 2  20 МВт; К_р  = 0,6 о.е ; cos₁ = 0,85

Нагрузка потребителей.

На стороне НН₁

U₂  = 35 U кВ; nP = 1 15 МВт; К_р  = 0,7 о.е; сos₂  = 0,95;Т_мах   = 5500;У_о  = 0,5 у.е

На стороне НН₂

U₂  = 6 U кВ; nP = 6 2,5 МВт; сos₂  = 0,8; Т_мах   = 5000; У_о  = 0,6 у.е

1  Выбор силовых трансформаторов и разработка структурной схемы проектируемой подстанции.

1.1  Выбор силовых трансформаторов.

Определяем максимальную расчётную активную нагрузку подстанции по формуле

P_р.п/ст = Σn_л · P_лин К_р  

где n_л – количество линий заданного напряжения;

Р_лин – максимальная активная мощность одной линии;

К_р – коэффициент несовпадения максимумов нагрузки.

для НН

P_{р.п/ст нн1} = Σn_л · P_лин К_р = 1 · 15 · 0,7 = 10,5 МВт

P_{р.п/ст нн2} = Σn_л · P_лин К_р = 6 · 2,5 · 0,7 = 10,5 МВт для СН

P_{р.п/ст сн} = Σn_л · P_лин К_р = 2 · 20 · 0,6 = 24 МВт

Расчётную мощность определяем по формуле

S_р =

где cosφ – коэффициент мощности потребителя для НН

S_{р нн1} =  =  = 13,12 МВ·А

S_{р нн2} =  =  = 13,12 МВ·А

для СН

S_{р сн} =  =  = 28,23 МВ·А

Расчётную реактивную мощность определяем по формуле

Q_сн  =

для НН

Q_{нн 1} =  =  = 7,8 МВАр

Q_нн2  =  =  =7,8 МВАр для СН

Q_сн  =  = 14,9 МВАр

Максимальная расчётная мощность подстанции

S_выс  = S_{р нн1}+ S_{р нн2}+ S_{р сн}=13,12+13,12+28,23=54,47 МВ.А

Расчётную мощность трансформатора определяем по формуле

S_{тр.расч}  =  =  = 38,9 МВ.А

где S_{тр.расч} – расчётная мощность трансформатора, МВ·А;

S_выс – суммарная мощность потребителя, S_выс  = 54,47 МВ·А;

k_ав – коэффициент аварийной перегрузки трансформатора, k_ав = 1,4;

n – количество трансформаторов, n = 2.

Принимаем к установке трехфазный трансформатор – ТРДНС-40000/330

Определяем коэффициент загрузки трансформатора

k_зтр =  =   = 0,680≤ 1,4

Определяем коэффициент аварийной перегрузки трансформатора

k_пав =  =   = 1,36 ≤ 1,4

Выбранный трансформатор удовлетворяет условию допустимой послеава-рийной перегрузки.

1.2  Разработка структурной схемы проектируемой подстанции.

 

                                                      Рисунок 1- Структурная схема подстанции

2  Выбор и обоснование главной схемы электрических соединений.

3  Разработка схемы собственных нужд.

Электроприемники	Установ-ленная мощность кВт	Количество приемни-ков, шт.	cos	Актив-ная мощ-ность, кВт	Реактив-ная мощность кВАр
Электродвигатели обдува трансформаторов ТДН-16  [10, прил. табл. 2.1]	2,5	2	0,85/1,14	5	5,7
Устройство  подогрева выключателя ВГТ-110 -40/2500У1, табл. 4.1	1,8	14	-	25,2	-
Подогрев шкафов КРУ-10кВ	1	9	-	9	-
Подогрев приводов разъединителей	0,6	35	-	21	-
Подогрев релейных шкафов	1	6	-	6
Отопление, освещение и вентиляция: - ЗРУ, совмещенное с ОПУ	25	1	-	25	-
Наружное освещение ОРУ-110 кВ	5	1	-	5	-
Подзарядно - зарядный агрегат	5	2	-	10	-
Итого:				106,2	5,7

Номинальная мощность трансформатора равна:

S_ном.тр  

где    S_расч   =    кВ∙А - расчетная нагрузка СН; 

S_ном.тр    )/ 1,4 = 75,9 кВ∙А

Принимаем к установке 2 трансформатора мощностью 100кВА типа ТМ-100/10.

4 Расчёт токов короткого замыкания

Расчитываем токи короткого замыкания для электрической подстанции, схема которой приведена на рисунке 1

Составляем схему замещения рисунок 3 по расчётной схеме подстанции, рисунок 2

            C1         U₁ = 330B       l₁   ТРДНС-40000/330           U₂ = 35/6 кB                                                           

 

                         

РУ-110 кВ

Рисунок 2 – Расчётная схема подстанции

           С₁                   x_c1               x_л1                 x_тв         x_тн               x_т                                 

 

                                                                        

 

 

Рисунок 3- Схема замещения подстанции.

Трёхфазный трансформатор характеризуется напряжениями КЗ для каждой пары обмоток. Определяем напряжение для каждой обмотки.

U_k^в = 0,5 (U_k^вс  +  U_k^вн  - U_k^сн ) = 0,5( 11+35,7 – 21,9 ) = 12,4 кВ

U_k^сн = 0,5 (U_k^вс  +  U_k^сн  - U_k^вн ) = 0,5( 11+21,9  - 35,7  ) = -1,4 кВ

  U_k^нн = 0,5 (U_k^вн  +  U_k^сн  - U_k^вс ) = 0,5(35,7 +21,9   - 11 ) = 23,3 кВ

Определяем базисный ток, для этого зададимся базисными условиями:

S_б = 100 МВ·А ;  U_б1 = U_б2 = 330 кВ; U_б3 = 110 кВ; U_б4 = 35 кВ; U_б5 = 6 Кв; E_c  = 1

I_б1 =  =  =0,17 кА =170 А

I_б2 = I_б1

I_б3 =  =  = 0,525 кА = 525 А

I_б4 =  = =1,65 кА = 1650 А

I_б5 =  = =9,634 кА = 9634 А

Определяем сопротивления схемы замещения:

x_c = x_c^*    = 0,1   = 0,183

x_л1 =

Х_тсн=0

                

            

Вычисляем токи короткого замыкания для РУ

I_кз1  = I_б1    = 0,17   = 0,928 кА

I_кз2  = I_б2    = 0,17   = 0,854 кА

I_кз4  = I_б4    = 1,651   = 1,27кА

I_кз3  = I_б3    = 0,525   =1,232кА

I_кз5  = I_б3    = 9,634   = 5,5 кА

5 Выбор коммутационных аппаратов

Выбираем высоковольтный выключатель разъединитель для РУ-330кВ

U_ном  = 330 Кв; S_ном = 54,47 МВ∙А ; I_по   =  0,928 кА

Определяем рабочий ток для секционного выключателя и выключателей со стороны высокого напряжения трансформатора:

I_ном.тр  = S_ном.тр  /  U_ном  )= 54470 /  1,73  330 = 54470 / 570,9  = 95,4 А

Определяем ударный ток

i_y =   К_у   I_по  = 1,4  1,72  0,928 = 2,23 кА

Максимальный ток утяжеленного  послеаварийного режима:

I_{раб.мах} = К_ав  I_ном.тр  = 1,4  95,4 = 133,56 А

Расчетный  импульс квадратичного тока к.з., определяется по формуле:

B_к = I_по²  ( t_откл  + t_a ) =  0,928² ( 1,8 + 0,04) =1,58кА²с

По аналогии делаем расчеты для средней и  низкой сторон. Данные заносим в таблицу 1 

Таблица 1 - Условия выбора выключателя

Расчетные параметры	Условие выбора	Каталожные данные выключателя
ВВ-330Б-31,5/2000У1
Uуст  = 330 кВ	Uуст < Uном	Uном = 365 кВ
Iраб. max=133,56 А	Iраб.утяж < Iном	Iном = 2000 А
Iкз1=0,928 кА	Ino < Iоткл	Iоткл = 31,5 кА
iу =2,23 кА	iу < Iдин	Iдин = 80 кА
ВК =1,58 кА2.с	ВК £	ВK = 3200 кА2.с
ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1
Uуст  = 110 кВ	Uуст < Uном	Uном = 126 кВ
Iраб. max=207,48А	Iраб.утяж < Iном	Iном = 1000А
Iкз1=0,854 кА	Ino < Iоткл	Iоткл = 20 кА
iу =1,035 кА	iу < Iдин	Iдин = 52 кА
ВК =1,95 кА2.с	ВК £	ВK = 1200 кА2.с
Uуст  = 35 кВ	Uуст < Uном	Uном = 126 кВ
Iраб. max=303,35 А	Iраб.утяж < Iном	Iном = 1000А
Iкз1=1,27 кА	Ino < Iоткл	Iоткл = 20 кА
iу =2,86 кА	iу < Iдин	Iдин = 52 кА
ВК =2,93 кА2.с	ВК £	ВK = 1200 кА2.с
Uуст  = 6 кВ	Uуст < Uном	Uном = 126 кВ
Iраб. max=1769,5 А	Iраб.утяж < Iном	Iном = 1000А
Iкз1=5,5 кА	Ino < Iоткл	Iоткл = 20 кА
iу =12,3 кА	iу < Iдин	Iдин = 52 кА
ВК =2,93 кА2.с	ВК £	ВK = 1200 кА2.с

Расчетные параметры	Условие выбора	Каталожные данные выключателя
ВВ-330Б-31,5/2000У1

Условия выбора разъединителя РVД3,1-330/3200У1

Расчетные параметры	Условие выбора	Каталожные данные выключателя

Выбор коммутационных аппаратов для СН

Выбираем высоковольтный выключатель и разъединитель для РУ-110 кВ проектируем подстанцию

Номинальные данные для выборавысоковольтный выключатель и разъединитель для РУ-110 кВ:

U_ном  = 110кВ

S_ном = 28,23МВ.А

I_по   = 0,854 кА

Определяем номинальный ток трансформатора:

I_ном.тр  = S_ном.тр  /  U_ном  = 28230 /  1,73  110  = 148,2 А

Максимальный ток утяжеленного  послеаварийного режима :

i_y =   К_у   I_по  = 1,4  1,72  0,854 = 1,035 кА

I_{раб.мах} = К_ав  I_ном.тр  = 1,4  148,2= 207,48 А

Термический импульс кз

B_к = I_по²  ( t_откл  + t_a ) = 1,035 ²  ( 1,8 + 0,02  ) =1,95кА²с

Условия выбора выключателя ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1

Расчетные параметры	Условие выбора	Каталожные данные выключателя

Условия выбора разъединителя РНД3,1-110/2000У1

Расчетные параметры	Условие выбора	Каталожные данные выключателя

Выбор коммутационных аппаратов для НН₁

Выбираем высоковольтный выключатель и разъединитель для РУ-35 кВ проектируем подстанцию

Номинальные данные для выборавысоковольтный выключатель и разъединитель для РУ-35 кВ:

U_ном  = 35 кВ

S_ном = 13,12 МВ.А

I_по   = 1,27кА

i_y =   К_у   I_по  = 1,4  1,61  1,27= 2,86кА

I_ном.тр  = S_ном.тр  /  U_ном  = 13120  /  1,73  35  = 216,7 А

Максимальный ток утяжеленного  послеаварийного режима :

I_{раб.мах} = К_ав  I_ном.тр  = 1,4  216,7 = 303,35 А

Термический импульс кз

B_к = I_по²  ( t_откл  + t_a ) = 1,27² ( 1,8 + 0,02  ) = 2,93 кА²с

Условия выбора выключателя

Расчетные параметры	Условие выбора	Каталожные данные выключателя

Условия выбора разъединителя РГН -110/1000

Расчетные параметры	Условие выбора	Каталожные данные выключателя

Выбрали  трансформатор типа МГГ-10-4000-45УЗ

Выбор коммутационных аппаратов для НН₂

Выбираем высоковольтный выключатель и разъединитель для РУ-6 кВ проектируем подстанцию

Номинальные данные для выборавысоковольтный выключатель и разъединитель для РУ-6 кВ:

U_ном  = 6 кВ

S_ном = 13,12 МВ.А

I_по   5,5кА

i_y =   К_у   I_по  = 1,4  1,61  5,5= 12,3кА

I_ном.тр  = S_ном.тр  /  U_ном  = 13120  /  1,73  6  = 1263,9 А

Максимальный ток утяжеленного  послеаварийного режима :

I_{раб.мах} = К_ав  I_ном.тр  = 1,4  1263,9 = 1769,5 А

Термический импульс кз

B_к = I_по²  ( t_откл  + t_a ) = 5,5² ( 1,8 + 0,02  ) = 55,05кА²с

Условия выбора выключателя

Расчетные параметры	Условие выбора	Каталожные данные выключателя

Условия выбора разъединителя РГН -110/1000

Расчетные параметры	Условие выбора	Каталожные данные выключателя

Выбрали  трансформатор типа ВЭС- 6-40/3200УЗ

Выбор токоведущих частей

Выбрать токоведущие части в ОРУ – 330 кВ , для проектируемой подстанции , при следующих расчетных параметрах  :  номинальная мощность трансформатора  S_{ном .тр вн}  = 246,3 МВА,  максимальное время использования часов Т_мах   = 5500, ток короткого  замыкания  в ОРУ – 330 кВ I_кз  = 0,96 кА

Решение

Выбрать сечение  токоведущий  части  по экономической плотности тока