Проектирование электрической подстанции 110/10 кВ промпредприятия

Министерство образования и науки Украины Приазовский государственный технический университет Кафедра ЭПП Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу «Электрическая часть станций и подстанций»

Задание 2

Вариант 1

Мариуполь 2004

Реферат

Пояснительная записка состоит из:

а) 19страниц;

б) 2 иллюстраций;

в) 22 таблиц;

г) графического приложения формата А1 .

В данной работе осуществляется проектирование электрической подстанции 110/10 кВ.

Цель работы: спроектировать и выбрать оборудование ГПП предприятия.

Метод расчета включает использование ЭВМ

Задание на курсовой проект

Расчёт электрических нагрузок

Выбор компенсирующих устройств

Выбор силовых трансформаторов ГПП

Выбор сечения проводов воздушной ЛЭП

Расчёт токов короткого замыкания

Выбор цеховых трансформаторов

Выбор синхронных двигателей

Расчёт тепловых импульсов

Выбор выключателей

Параметры выключателей

Выбор разъединителей

Выбор заземлителей

Выбор защиты от перенапряжений

Выбор трансформаторов тока

Выбор трансформатора напряжения

Выбор шин

Выбор трансформатора собственных нужд

Выбор изоляторов

Выбор аккумуляторных батарей

Вывод

В настоящее время все технологические процессы, проходящие на предприятиях, заводах, а они являются потребителями большей части электроэнергии, нуждаются в постоянном питании. Поэтому очень важно правильно спроектировать ГПП предприятия с максимальной надежностью и минимальными затратами.

Исходные данные — данные о потребителе.

Задачи курсового проекта:

1) расчёт нагрузки на ГПП;

2) выбор силовых трансформаторов ГПП;

3) выбор оборудования ГПП

Задание на курсовой проект

Таблица 1 Задание

Расчёт электрических нагрузок

Рисунок 1 Схема электроснабжения

Таблица 2 Электрические нагрузки

Выбор компенсирующих устройств

где Qe экономическая реактивная мощность, Ppрасчётная активная мощность на подстанции, tg? эк=0.3 -коэффициент мощности задается энергосистемой.

где Qкуррасчётная реактивная мощность батарей конденсаторов, Qsum — расчётная реактивная мощность на подстанции.

Устанавливаем 4 батареи конденсаторов БК УК-10−900-УЗ, и 4 БК УК-10−150-У3.

Мощность нагрузки с учётом компенсации реактивной мощности составит

Выбор силовых трансформаторов ГПП

Таблица 3 Трансформатор ТРДН 25 000/110 паспортные данные

Расчёт потер в трансформаторе

где Kz-коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме, -активные потери в обмотке трансформатора, — реактивные потери в обмотке трансформатора.

гдереактивные потери в обмотке трансформатора, — номинальная мощность трансформатора, -напряжение короткого замыкания.

гдеактивные потери в стали трансформатора, — реактивные потери в стали трансформатора.

гдереактивные потери в стали трансформатора, — номинальная мощность трансформатора, -ток холостого хода.

гдереактивные потери в стали трансформатора, — реактивные потери в меди трансформатора, -коэффициент загрузки, -потери реактивной энергии на 1 трансформатор.

гдеактивные потери в трансформаторах, -активные потери в обмотке трансформатора, гдеактивные потери в стали трансформатора, — реактивные потери в стали трансформатора, n-число трансформаторов на ГПП.

гдереактивные потери в стали трансформатора, — реактивные потери в меди трансформатора-потери реактивной энергии на трансформаторах подстанции, n-число трансформаторов на ГПП.

где — расчётная мощность на стороне 10 кВ, -активные потери в трансформаторах, — расчётная мощность на стороне 110 кВ.

где — расчётная реактивная мощность на стороне 10 кВ, -реактивные потери в трансформаторах, — расчётная реактивная мощность на стороне 110 кВ.

где — расчётная мощность на стороне 110 кВ, — расчётная реактивная мощность на стороне 110 кВ, — полная расчётная мощность на стороне 110 кВ.

где — полная расчётная мощность на стороне 110 кВ, U-номинальное напряжение питающей сети, -расчётный ток в послеаварийном режиме.

Выбор сечения проводов воздушной ЛЭП

Учитывая что по одной цепи будет протекать половинный ток, а так же оноцепные стальные опоры и второй район по гололёду выбираем провод марки АС-95. Предельно допустимый ток для выбранного провода вне помещений составляет 330 А. В после аварийном режиме по нему будет протекать ток 119 А, значит провод проходит по после аварийному режиму работы.

Расчёт токов короткого замыкания

Рисунок 2 Схема замещения сети

Выбор цеховых трансформаторов

где — полная расчётная мощность на стороне 10 кВ на приходящейся на цеховые КТП, -активная мощность синхронных двигателей, -реактивная мощность синхронных двигателей, Ppрасчётная активная мощность на подстанции, Qpрасчётная реактивная мощность на подстанции.

где — полная расчётная мощность на стороне 10 кВ на приходящейся на цеховые КТП, -коэффициент загрузки цехового трансформатора, кВА-номинальная мощность цехового трансформатора.

Устанавливаем 16 трансформаторов ТМ 2500/10. На РУ-НН будет 8 отходящих присоединений на КТП по 3750 кВА каждое в нормальном режиме.

Выбор синхронных двигателей

Необходимо обеспечить мощность 8000 кВт. Устанавливаем 4 двигателя типа

СТД-2000;23УХЛ4 по 2000 кВт каждый.

Расчёт тепловых импульсов

Таблица 4 Расчёт тепловых импульсов

где Iкз — ток короткого замыкания на соответствующей ступени, Ta-постоянная времени, tрза — выдержка времени релейной защиты, Tвык — собственное время отключения выключателя с приводом, tотклi — время отключения тока короткого замыкания на текущей ступени, tоткл (i-1) — время отключения тока короткого замыкания на предыдущей ступени, Bkтепловой импульс.

где Iуд — ударный ток ток короткого замыкания на соответствующей ступени, Куд=1,8- ударный коэффициент, Iкз — ток короткого замыкания на соответствующей ступени.

Выбор выключателей

Таблица 5 Термическое воздействие токов К.З.

Параметры выключателей

Таблица 6 Выключатели

Выбор разъединителей

Таблица 7 Разъединители

Выбор заземлителей

На стороне 10 кВ устанавливаем заземлители ЗР-10У3.

Таблица 8 Заземлители

Выбор защиты от перенапряжений

В нейтраль трансформатора ставим РВС-60У1, на ввод РВС-110МУ1.

Выбор трансформаторов тока

На высокой стороне ТВТ-110−1-300/5 и ТФЗМ-110Б-1. Коммерческий учёт электроэнергии на высокой стороне не ведется, из приборов подключён только вольтметр, который должен говорить только о наличии тока, поэтому достаточно класса точности-10.

Таблица 9 Нагрузка на ТТ на ввод 10 кВ

где — сопротивление подключенных приборов, — мощность подключенных приборов, Iном=5 Аноминальный ток ТТ.

где, S=4 мм², l=6м.

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 10 Параметры ТЛ10-II

Таблица 11 Межсекционная связь 10 кВ

где — сопротивление подключенных приборов, — мощность подключенных приборов, Iном=5 Аноминальный ток ТТ.

где, S=4 мм², l=6м.

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 12 Параметры ТЛ10-II

Таблица 13 Отходящие присоединения

где — сопротивление подключенных приборов, — мощность подключенных приборов, Iном=5 Аноминальный ток ТТ.

где, S=4 мм², l=6м.

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 14 Параметры ТОЛ-10

Таблица 15 Синхронные двигатели

где — сопротивление подключенных приборов, — мощность подключенных приборов, Iном=5 Аноминальный ток ТТ.

где, S=4 мм², l=6м.

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 16 Параметры ТОЛ-10

Таблица 17 Батареи конденсаторов

где — сопротивление подключенных приборов, — мощность подключенных приборов, Iном=5 Аноминальный ток ТТ.

где, S=4 мм², l=6м.

где =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 18 Параметры ТОЛ-10

Выбор трансформатора напряжения

Таблица 19 Нагрузка на ТН на 1 секцию шин

где — полная мощность подключённых приборов, — активная мощность подключённых приборов, — реактивная мощность подключённых приборов.

Таблица 20 Паспортные данные ТН

Трансформаторы напряжения проверяются только по номинальному напряжению и нагрузке приборов в соответствующем классе точности. По напряжению ТН проходит, по допустимой мощности в классе точности «1» тоже.

Устанавливаем на каждую секцию шин НТМК-10−71У3.

Выбор шин

где — расчётная мощность нагрузки на подстанции, — номинальное напряжение сети.

Выбираем алюминиевые шины прямоугольного сечения размером 120×8 с допустимым током 1900 А, расположение — плашмя.

гдеминимальное сечение шины, С — постоянный коэффициент.

гдерасчётное сечение выбранной шины, a и b — размеры шины.

где — момент сопротивления выбранной шины, a и b — размеры шины.

где — момент сопротивления выбранной шины, a и b — размеры шины.

где — длина шины.

где — расстояние между шинами, -.коэффициент формы, принимаем равный 1, — ударный ток короткого замыкания, Fсила, действующая на среднюю фазу.

где — момент изгибающий шину, Fсила, действующая на среднюю фазу, — длина шины.

где — момент, изгибающий шину, Fсила, действующая на среднюю фазу, — длина шины.

где — момент, изгибающий шину, — момент сопротивления выбранной шины, — расчётная величина механического сопротивления шины.

МПа, как видно расчётная величина не превышает допустимой для данного материала, значит, данную шину можно использовать.

Выбор трансформатора собственных нужд

Поскольку мы не знаем состава нагрузки на трансформатор собственных нужд, то мы его примем 1,5% от силового трансформатора. В качестве ТСН можно установить ТМ-400/10.

Выбор изоляторов

где — расстояние между шинами, -.коэффициент формы, принимаем равный 1, — ударный ток короткого замыкания, Fсила, действующая на изолятор.

Устанавливаем опорный изолятор типа ИОСПК-2−10/75-II-УХЛ1.

В качестве опорного изолятора для шин устанавливаем ИП-10/2000;3000У

Таблица 21 Параметры опорного изолятора

Таблица 22 Параметры проходного изолятора

Выбор аккумуляторных батарей

где — ток в аварийном режиме, -ток потребляемый релейной защитой , — ток потребляемый аварийным освещением.

где — ток в аварийном режиме, -ток потребляемый приводом выключателя , — толчковый ток.

где — напряжение на шинах в режиме постоянного подзаряда, — напряжение подзаряда принимаем 2,15 В, n₀— число элементов.

где — напряжение на шинах в режиме постоянного подзаряда, — напряжение разряда принимаем 1,75 В, nчисло элементов при разрядке.

где N — добавка АБ, nчисло элементов при разрядке, n₀— число элементов.

где W — марка АБ.

Необходимо использовать АБ СК-2.

где — ток максимального разряда.

Вывод

Данная работа представляла собой прикладную задачу по выбору оборудования ГПП предприятия. В ходе выполнения работы был получен опыт проектирования и выбора оборудования для электроэнергетической отрасли и закреплены знания полученные на лекциях.

1. Неклепаев «Электрическая часть станций и подстанций», материалы по курсовому и дипломному проектированию.

2. Васильев «Электрическая часть станций и подстанций»