Дипломная работа: Понизительная подстанция

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Ивановский государственный энергетический університет имени В.И. Ленина»

Кафедра «Электрические станции, подстанции и диагностика электрооборудования»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

По дисциплине «Электрическая часть станций и подстанций»

На тему: «Понизительная подстанция»

Автор работы /Киселёв А.А./

Иваново 2019

СОДЕРЖАНИЕ

• АННОТАЦИЯ
• ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
• 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДСТАНЦИИ И ЕЕ НАГРУЗОК
• 1.1 Определение типа подстанции
• 1.2 Характеристика нагрузки подстанции
• 2. ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
• 3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
• 4. ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ПОДСТАЦИИ
• 4.1 Выбор РУ ВН2
• 4.2 Выбор РУ НН2
• 5. ВЫБОР ТИПОВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, АВТОМАТИКИ И СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НА ПОДСТАНЦИИ
• 5.1 Релейная защита
• 5.2 Автоматика
• 5.3 Система измерения
• 6. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ
• 6.1 Выбор выключателей
• 6.1.1 Выбор выключателей на РУ ВН 110 кВ (Q1 в таблице 6.1)
• 6.1.2 Выбор выключателей на РУ НН 10 кВ (Q2 в таблице 6.1)
• 6.1.3 Выбор секционных выключателей на РУ НН 10 кВ (Q3 в таблице 6.1)
• 6.1.4 Выбор выключателей на линиях потребителей 10 кВ (Q4 в таблице 6.1)
• 6.2 Выбор разъединителей
• 6.3 Аппараты в цепях собственных нужд
• 6.4 Измерительные трансформаторы тока и напряжения
• 6.4.1 Выбор и проверка ТТ на стороне ВН
• 6.4.2 Выбор и проверка ТТ на стороне ВН (встроенные во вводы силового трансформатора)
• 6.4.3 На стороне НН проверяем ТТ, встраиваемый в КРУ
• 6.4.4 Выбор и проверка трансформатора тока в ячейке секционного выключателя
• 6.4.5 Выбор и проверка ТТ в ячейке на отходящей кабельной линии
• 6.4.6 Выбор ТН на стороне ВН
• 6.4.7 Выбор ТН на стороне на стороне НН
• 6.5 Сборные шины и ошиновка высшего напряжения
• 6.6 Ошиновка силового трансформатора на напряжение 10 кВ
• 6.7 Выбор кабельных линий
• 6.8 Выбор ограничителей перенапряжения
• 7. ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК
• 8. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
• 9. ОХРАНА ТРУДА
• 9.1 Мероприятия по организации систем рабочего и аварийного освещения
• 9.2 Мероприятия по защите от шума и вибрации
• 9.3 Мероприятия по электробезопасности
• 9.4 Мероприятия по пожарной безопасности
• 10. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОДСТАНЦИИ66
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

АННОТАЦИЯ

Темой данного курсового проекта является понизительная подстанция 110/10 кВ. Заданием на данный проект явились:

· схема прилегающей сети

· суточный график использования нагрузки

· характеристика нагрузочного района (максимальная мощность нагрузки, категории потребителей питающихся от данной подстанции и т.д.)

Результатом проектирования явился:

· выбор трансформаторов использующихся на подстанции

· расчет токов короткого замыкания

· выбор схемы соединения подстанции

· выбор типов релейной защиты и автоматики

· выбор оборудования и токоведущих частей

· расчет технико-экономические показатели подстанции

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Номер задания N_З=115

Таблица 1 - Исходные данные, соответствующие номеру задания (N_З)

Таблица 2 - Параметры энергосистем, электростанций, подстанций и воздушных линий электропередач

Рисунок 1 - Исходная схема участка электрической сети

Рисунок 2 - Прокатное производство. График нагрузки подстанции

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДСТАНЦИИ И ЕЕ НАГРУЗОК

1.1 Определение типа подстанции

Тип подстанции в современной энергосистеме определяется ее положением и ролью в энергосистеме.

По месту в энергосистеме проектируемая подстанция является проходной. Высшее напряжение подстанции 110 кВ, низшее напряжение 10 кВ.

По назначению данная подстанция относится ко 2-ой группе, т.е. сетевой, для электроснабжения небольших районов. ПС 2-ой категории - сетевая, в которой наряду с транзитом небольшой мощности на ВН имеется нагрузка на НН.

По способу присоединения к сети является - проходной.

Подстанция обслуживается оперативно-выездными бригадами.

1.2 Характеристика нагрузки подстанции

К данной подстанции подключены потребители 1,2 и 3 категорий, в таблице 1.1 приведены данные о соотношении количества потребителей различных категорий.

Таблица 1.1 - Соотношение потребителей

Для каждой ступени графика продолжительностью определяется активная энергия. Текущее значение полной мощности для каждой ступени графика нагрузки подсчитывается по формуле.

Максимальные значения полной и реактивной мощности:

и

В таблице 1.2 приведены данные для построения суточных графиков нагрузки.

Таблица 1.2 - Характеристики суточного графика нагрузки

Пример расчета для первой ступени:

По данным таблицы 1.2. построим графики активной и реактивной мощностей в именованных единицах (рисунок 1.1), график суточный график полной мощности (рисунок 1.2) и годовой график полной мощности (рисунок 1.3).

Рисунок 1.1 - Графики активной и реактивной мощностей в именованных единицах

Рисунок 1.2 - Суточных график полной мощности

Рисунок 1.3 - Годовой график полной мощности

По данным таблицы 1.2 определяем следующие величины:

1) суточный отпуск электроэнергии потребителям:

2) время использования максимальной активной нагрузки:

3) средняя нагрузка

4) коэффициент заполнения годового графика нагрузки

2. ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Выбор силовых трансформаторов начинается с определения требуемого количества силовых трансформаторов на данной подстанции по условиям надежности электроснабжения. Так как от подстанции питаются потребители 1 и 2 категории, по условию надежности, требуется установка двух силовых трансформаторов.

Мощность каждого трансформатора выбирается так, чтобы при отключении одного трансформатора, оставшийся в работе трансформатор обеспечивал с допустимой перегрузкой питание нагрузки подстанции. Расчетная мощность трансформатора выбирается из условия:

Исходя из этого, выбираем двухобмоточные трансформаторы ТРДН-32000/110-У1 с номинальной мощностью . по каталогу завода «Тольяттинский Трансформатор» [1].

Далее производим проверку по перегрузочной способности в случае отключения одного из трансформаторов. Нагрузочная способность трансформаторов до 100 МВА определяется ГОСТ 14209-85. [2] Для определения допустимой перегрузки преобразуем исходный график в эквивалентный двухступенчатый прямоугольный график нагрузки.

Для этого на исходном графике (рисунок 2.1) проведем линию номинальной мощности трансформаторов, пересечением ее с исходным графиком выделяется участок наибольшей перегрузки продолжительностью h' и участок начальной нагрузки.

Рисунок 2.1 - Графики мощности нагрузки и номинальной мощности трансформатора ТРДН-32000/110

Рисунок 2.2 - Двухступенчатый эквивалентный график нагрузки

1) Находим предварительное значение коэффициента начальной загрузки:

Находим предварительное значение коэффициента перегрузки:

2) Максимальное значение перегрузки исходного графика:

следовательно, принимаем

Находим допустимое значение перегрузки:

В соответствии с [2] для ТРДН-32000/110, , системы охлаждения М и Д, времени перегрузки 4 ч допустимая перегрузка

Условие проверки трансформаторов выполняется.

Окончательно принимаем к установке силовой трансформатор ТРДН-32000/110-У1, параметры которого приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Параметры силового трансформатора ТРДН-32000/110-У1

3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Рисунок 3.1 - Принципиальная схема проектируемой подстанции

На проектируемой подстанции рассчитывается действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания (КЗ) Iп.0:

· на шинах 6 - 35 кВ - трёхфазного КЗ;

· на шинах 110 и 220 кВ - трёхфазного и однофазного КЗ

Составим схемы замещения прямой и нулевой последовательностей. Допускается, что сопротивления прямой и обратной последовательностей примерно равны, поэтому можно не разрабатывать схему замещения обратной последовательности.

Рисунок 3.2 - Схема замещения прямой последовательности

Рисунок 3.3 - Схема замещения нулевой последовательности

Расчёт токов КЗ производим в системе относительных единиц. Принимаем величину базовой мощности Sб =1000 МВ·А, а базовые напряжения в соответствии со шкалой средних напряжений U_НОМ.СР: 10,5; 115 кВ.

Параметры схемы замещения прямой последовательности:

· Сопротивление системы прямой последовательности:

о.е.

· Сопротивление генераторов прямой последовательности:

Принимаем генератор серии ТВФ-63-2 с техническими данными: Р_НОМ.Г=63 МВт; Q_НОМ.Г=47 Мвар; U_НОМ.Г=10,5 Cosц_ном.г=0,8; з_г=98,3%; Х”_d=13,9%; Х'_d=22,4%; Х_d=220%; Х_у=12,1%; Х₂=22%; Х₀=9,2%; T_d0=8,7c;

о.е.

· Сопротивление трансформаторов прямой последовательностей:

Принимаем трансформаторы 7-9 - ТДЦ-80000/110; 5-6 - ТД-40000/110; 1-4 - ТРДН-32000/110

о.е.;

о.е.

· Сопротивления линий прямой последовательности:

Для линий 35-220 кВ удельное сопротивление Х_УД=0,4 Ом/км.

о.е.;

о.е.;

о.е.

· ЭДС генераторов и энергосистемы:

о.е.;

о.е.

Параметры схемы замещения нулевой последовательности:

· Сопротивление системы нулевой последовательности:

о.е.

· Сопротивление трансформаторов нулевой последовательностей:

Принимаем трансформаторы 7-9 - ТДЦ-80000/110; 5-6 - ТД-40000/110; 1-4 - ТРДН-32000/110

о.е.;

о.е.;

о.е.;

о.е.

· Сопротивления линий нулевой последовательности:

Для сопротивления нулевой последовательности линий соотношение Х0л/Х1л принимается в соответствии с таблицей 3.1. Воздушные линии на напряжение 110 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах защищаются тросом на всем протяжении для уменьшения числа отключений линий в грозовой период. Принимаем Х_0л/Х_1л=2 для одноцепных линий и Х_0л/Х_1л=3 для двухцепных.