Электрические подстанции

Содержание

Введение........................................................................................................................... Описание электрической подстанции................................................................. Расчет мощностей подстанции ........................................................................... Выбор силового трансформатора ....................................................................... Расчёт токов короткого замыкания .................................................................... Схема замещения для расчетов токов короткого замыкания максимального режима............................................................................................. Расчет минимальных токов короткого замыкания ........................................... Расчет максимального теплового импульса для присоединений расчетной подстанции .................................................................................................................              Расчет максимально-рабочих токов по присоединениям подстанции........... Выбор и проверка оборудования на действие тока короткого замыкания.... 9.1 Выбор выключателей .................................................................................... 9.2 Выбор разъединителей .................................................................................. 9.3 Выбор трансформаторов  тока ...................................................................... Выбор защит по присоединениям подстанций ............................................... Расчет тока установки защит силового трансформатора............................... Технологический раздел................................................................................................. Текущий ремонт трансформаторов мощности 40-630 кВ*А...................... Экономический раздел ....................................................................................... Литература .......................................................................................................................

4 5 6 8 10   10 13   14 15 16 16 18 18 19 20 22 22 28 29

 

 

Введение

Электроэнергия, вырабатываемая на электростанции, поступает на электрические подстанции, на которые происходит преобразование по напряжению, частоте или роду тока. Электрическая подстанция, предназначенная для преобразования электрической энергии одно напряжение в энергию другого напряжения с помощью трансформаторов, называется трансформаторной подстанцией. Электроустановка, предназначенная для приема и распределения электрической энергии на одном напряжении, называется электрическим распределительным устройством (РУ)

Потребителем электрической энергии  называется предприятие, организация, учреждение, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электрической энергии присоединены к электрической сети и используют электрическую энергию.

Степень надежности электроснабжения потребителей определяется категорией его электроприёмников.

ПУЭ разделяют электроприемники на три категории.

К I категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых  может повлечь за собой: опасность  для жизни людей; значительный ущерб  народному хозяйству; массовый брак продукции; расстройство сложного технологического процесса; нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Ко II категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых  приводит к массовому недоотпуска  продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушение нормальной деятельности значительного количества людей.

К III категории относятся все  остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

 

1. Описание электрической схемы подстанции.

Проектируемая подстанция транзитная с первичным напряжением 35 кВ, имеет два ввода, которые выполнены на выключателях, шинном и линейном разъединителях. Для подключения защит имеются трансформаторы тока.

Шины 35 кВ секционированы выключателем. К шинам подключены трансформаторы напряжения для подключения счетчиков и контроля изоляции. Для защиты от перенапряжения установлены ограничители перенапряжения.

Первичные обмотки трансформаторов  выполнены на выключателе и шинном разъединителе. Для подключения  защит трансформатора установлены  трансформаторы тока. От перенапряжений трансформатор защищен с первичной стороны ограничителями перенапряжений. Вторичная обмотка трансформатора подключается к шинам 10 кВ по вводу, который выполнен на выключателе шинном и трансформаторном разъединителях.

Для подключения защит имеются трансформаторы тока. На вводе 10 кВ разъединители не устанавливают, т.к. используются выключатели выкатного исполнения.

Сборные шины 10 кВ секционированы выключателем. От сборных шин питаются фидера районных потребителей 1 и 3 категории. Они подключаются к шинам на выключателях и разъединителях, трансформаторы тока служат для подключения защит. Кроме того, к секциям шин подключаются трансформаторы напряжения. Трансформаторы собственных нужд, подключаются ко вторичной обмотке силового трансформатора, так как отсутствует аккумуляторная батарея.

Потребители первой категории имеют два независимых источника питания. Третья категория потребителей имеет один ввод. Распредустройство 10 кВ имеет защиту от перенапряжения ограничителями перенапряжения.

 

2. Расчет мощности подстанции 

Определение активных и реактивных мощностей потребителей.

Наибольшие активные мощности потребителей определяются по формуле:

P_max = P_y*K_c (кВт)

P_max1 = P_y1*K_c1=900*0,4=360 (кВт)

P_max2 = P_y2*K_c2=1200*0,55=660 (кВт)

P_max3 = P_y3*K_c3=6000*0,65=3900 (кВт)

SP_max=SP_max1+SP_max2+SP_max3=2*360+2*660+3900=5940(кВт)

На основании типовых графиков нагрузки и вычисленных значений максимальных активных мощностей вычисляем  активные нагрузки для каждого часа графика по выражению:

,

где P_% - число процентов из типового графика потребителя для n-го часа;

P_maxn- суммарная мощность заданного потребителя

Расчёты сводим в таблицу №1

                                                                                                 Таблица 1

Часы	Активная нагрузка, кВт			Суммарная нагрузка кВт
	Потребитель 1	Потребитель 2	Потребитель 3
0	216	528	1950	2694
1	180	501,6	1170	1851,6
2	180	396	1170	1746
3	180	514,8	1170	1864,8
4	648	462	1170	2280
5	720	488,4	1170	2378,4
6	720	396	1560	2676
7	684	501,6	1950	3135,6
8	504	858	1950	3312
9	288	924	1755	2967
10	288	1320	1755	3363
11	432	792	1365	2589
12	576	858	1365	2799
13	684	924	1365	2973
14	648	858	1677	3183
15	360	528	2340	3228
16	288	990	3705	4983
17	288	1122	3900	5310*
18	324	924	3900	5148
19	324	660	3900	4884
20	324	831,6	3900	5055,6
21	324	858	3705	4887
22	252	924	3120	4296
23	216	792	2145	3153

Исходя из расчётов таблицы №1. Определяем коэффициент разновременности максимума нагрузки:

Где S P_maxp- суммарная максимальная пиковая нагрузка на шинах для часов.

Определяем реактивную максимальную нагрузку каждого потребителя:

По рассчитанной активной максимальной мощности определяем реактивную мощность

Q_max=P_max*tgj (кВАр),

где φ – тангенс угла сдвига фаз, соответствующий cosφ.

Q_max1 = P_max1*tgj₁ =720*0.64=331,2 (кВАр),

Q_max2 = P_max2*tgj₂ =1320*0,42=554,4 (кВАр),

Q_max3 = P_max3*tgj₃ =3900*0,42=1638 (кВАр),

SQ_max=SP_max1+SP_max2+SP_max3=331,2+554,4+1638=2523,6 (кВАр)

Полная мощность на шинах первичного напряжения понизительной  подстанции:

, (кВА)

где Р_пост и Р_пер – постоянные и переменные потери в стали и меди трансформатора, соответственно 1% и 4 %.

 (кВА)

Мощность трансформатора собственных  нужд выбирается по справочнику:

Выбираем трансформатор собственных  нужд 63 кВА.

Электрическую характеристику трансформатора собственных нужд заносим в таблицу 1.

Выбор силового трансформатора.

Мощность силового трансформатора определяется при двух трансформаторах на подстанции:

(кВА)

,

(кВА)

где k_ав – коэффициент аварийной перегрузки трансформаторов, равный 1,4;

n – число трансформаторов на подстанции.

Электрические характеристики силового трансформатора сводим в таблицу2.

Таблица 2

Тип трансформатора	Номинальная мощность кВА	Номинальное напряжение обмотки кВ		Напряжение короткого замыкания Uкз, %
		первичное U1ном	вторичное U2ном
ТМ 4000/35	4000	35	10	7,5
ТМ 63/10	63	10	0,4	4,5

На листе формата А1 выпола электрическую схему заданной подстанции, привела ее описание.

Расчет токов  короткого замыкания.

Согласно заданию следует рассчитать токи короткого замыкания и для заданного присоединения округлить ток уставки защиты.

Для этого составляется расчетная схема и схема замещения.

Расчетная схема

где,

S_k, U_н1, U_н2 – мощность короткого замыкания на первичных шинах ГПП, первичное и вторичное напряжение подстанции; значение этих величин берутся из задания.

S_н.тр, U_кз – номинальная мощность трансформатора силового и напряжение короткого замыкания берутся из таблицы №2.

- длина линии до рассчитываемого  потребителя, принимается исходя  из ситуационного плана расположения потребителей района электроснабжения.

Расчет сопротивлений ведется  в относительных единицах. Систему считаем неограниченной мощности, т.к. не указаны мощности источников питания и принимаем за базисную мощность 100 мВА, S_б = 100 МВА.

Схема замещения  для расчета токов короткого  замыкания максимального режима.

Х*_d1 – относительное сопротивление системы

Х*_d2 и Х*_d3 – относительные сопротивления трансформаторов

Расчет максимального тока короткого замыкания для точки К1.

Величина базисного тока определяется:

(кА)

Установившийся (действительный) ток  короткого замыкания.

(кА)

Ударный ток:

iу₁=2,55×I_k1=2,55*11,2=28,56 (кА)

Упрощение схемы до точки К2

Х*_d6 = Х*_d1 + Х*_d5=0,15+0,94=1,09

Токи короткого замыкания для  точки К2:

(кА)

(кА)

Iу₂ = 2,55×I_k2=2,55*5,39=13,74 (кА)

 

Расчет минимальных токов  короткого замыкания.

Принимаем работу одного трансформатора на подстанции, используем предыдущие расчеты

X_{dmin k2}= X_dmin1+ X_d2=0,33+1,88=2,21

 (кА)

(кА)

 

Расчет максимального  теплового импульса для присоединений  расчетной подстанции.