Реферат: Проектирование электрической подстанции 110/10 кВ промпредприятия

Министерствообразования и науки Украины

Приазовскийгосударственный технический университет

Кафедра ЭПП

Пояснительнаязаписка к курсовому проекту по курсу «Электрическая часть станций и подстанций»

Задание 2

Вариант 1

Мариуполь2004
Реферат

Пояснительная запискасостоит из:

а) 19страниц;

б) 2 иллюстраций;

в) 22 таблиц;

г) графическогоприложения формата А1 .

В данной работеосуществляется проектирование электрической подстанции 110/10 кВ.

Цель работы:спроектировать и выбрать оборудование ГПП предприятия.

Метод расчетавключает использование ЭВМ

Оглавление

Введение

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

Список литературы

Введение

В настоящее время всетехнологические процессы, проходящие на предприятиях, заводах, а они являютсяпотребителями большей части электроэнергии, нуждаются в постоянном питании.Поэтому очень важно правильно спроектировать ГПП предприятия с максимальнойнадежностью и минимальными затратами.

Исходныеданные – данные о потребителе.

Задачи курсового проекта:

1)      расчёт нагрузкина ГПП;

2)      выбор силовыхтрансформаторов ГПП;

3)      выбороборудования ГПП

Задание на курсовой проект

Таблица 1 Задание

ЛЭП-110кВ L1, км 15 ЛЭП-110кВ L2, км 12 ЛЭП-110кВ L2, км 14 Генераторы Г-1, Г-2, МВт 60 cos_f_генераторов 0,83 xd гннераторов 0,125 Трансформаторы Т-1, Т-2, МВА 80 Наименование приёмника Pу (кВт) K.с К.м(cos) К.м(tg) Вентиляторы производственные, 10000 0,8 0,9 0,48 насосы, двигатель-генератор Станки цеховой горячей обработки металлов 10880 0,25 0,65 1,17 при поточном производстве То же при холодной обработке металлов 8640 0,15 0,5 1,73 Вентиляторы сан.гигиенические 3060 0,75 0,8 0,75 Механизмы непрерывного 5520 0,8 0,75 0,88 транспорта несбалансированные Краны цеховые 3415 0,5 0,5 1,73 Печи плавильные 9660 0,85 1 0,00 Трансформаторы сварочные 5100 0,4 0,4 2,29 Освещение 900 0,6 1 0,00
Расчёт электрических нагрузокРисунок 1 Схема электроснабжения

/>

Таблица 2Электрические нагрузки

Наименование приёмника Pу (кВт) K.с К.м(cos) К.м(tg) Ppi Qpi Вентиляторы производственные, 10000 0,8 0,9 0,48 8000 -3875 насосы, двигатель-генератор Станки цеховой горячей обработки металлов 10880 0,25 0,65 1,17 2720 3180,0 при поточном производстве То же при холодной обработке металлов 8640 0,15 0,5 1,73 1296 2245 Вентиляторы сан.гигиенические 3060 0,75 0,8 0,75 2295 1721 Механизмы непрерывного 5520 0,8 0,75 0,88 4416 3895 транспорта несбалансированные Краны цеховые 3415 0,5 0,5 1,73 1707,5 2957 Печи плавильные 9660 0,85 1 0,00 8211 Трансформаторы сварочные 5100 0,4 0,4 2,29 2040 4674 Суммарные величины - - - - 30685,5 14798 С учётом разновременности максимумов - - - - 29151,2 13318 Освещение 900 0,6 1 0,00 540 0,0 Суммарные величины - - - - 29691,2 13318
Выбор компенсирующих устройствQe=Pp* tgэк =29621*0.3=8907 кВар (1)

где Qe экономическая реактивная мощность, Pp- расчётная активная мощность на подстанции,tgэк=0.3 –коэффициент мощностизадается энергосистемой.

Qкур= Qsum-Qe=13318-8907=4411 кВар (1)

где Qкур- расчётная реактивная мощностьбатарей конденсаторов, Qsum — расчётная реактивная мощность на подстанции.

Устанавливаем 4 батареиконденсаторов БК УК-10-900-УЗ, и 4 БК УК-10-150-У3.

Мощность нагрузки сучётом компенсации реактивной мощности составит

/> кВА

(1) Выбор силовых трансформаторов ГПП

/> МВА

(1)

Таблица 3Трансформатор ТРДН 25000/110 паспортные данные

Pnom кВт 25000 Uvn кВ 115 Unn кВ 10,5 Uk % 10,5 dPk кВт 120 dPx кВт 29 Ix % 0,8 Kz 0,62 Цена тыс.грн 250 Kип 0,05 n штук 2

Расчёт потер втрансформаторе

/> кВт

(1)

где Kz-коэффициент загрузки трансформаторав нормальном режиме, />-активные потерив обмотке трансформатора, />-реактивные потери в обмотке трансформатора.

/> кВар

(1)

где /> -реактивные потери вобмотке трансформатора, />-номинальная мощность трансформатора, />-напряжениекороткого замыкания.

/> кВт

(1)

где /> -активные потери в сталитрансформатора, /> — реактивныепотери в стали трансформатора.

/> кВар

(1)

где /> -реактивные потери в сталитрансформатора, /> — номинальная мощностьтрансформатора, />-ток холостогохода.

/> кВар

(1)

где /> -реактивные потери в сталитрансформатора, /> — реактивныепотери в меди трансформатора, />-коэффициентзагрузки, />-потери реактивной энергиина 1 трансформатор.

/> кВт

(1)

где /> -активные потери втрансформаторах, />-активные потерив обмотке трансформатора, где /> -активныепотери в стали трансформатора, />-реактивные потери в стали трансформатора, n-число трансформаторов на ГПП.

/> кВар

(1)

где /> -реактивные потери в сталитрансформатора, /> — реактивныепотери в меди трансформатора/>-потериреактивной энергии на трансформаторах подстанции, n-число трансформаторов на ГПП.

/> кВт

(1)

где /> - расчётная мощность на стороне10 кВ, /> -активные потери втрансформаторах, /> - расчётнаямощность на стороне 110 кВ.

/>=9119+2426=11544 кВар

(1)

где /> - расчётная реактивнаямощность на стороне 10 кВ, /> -реактивныепотери в трансформаторах, /> -расчётная реактивная мощность на стороне 110 кВ.

/>=32110 кВА

(1)

где /> - расчётная мощность на стороне110 кВ, /> - расчётная реактивнаямощность на стороне 110 кВ, /> -полная расчётная мощность на стороне 110 кВ.

/> А

(1)

где /> - полная расчётнаямощность на стороне 110 кВ, U-номинальноенапряжение питающей сети, />-расчётныйток в послеаварийном режиме.

Выбор сечения проводов воздушной ЛЭП

Учитывая что по однойцепи будет протекать половинный ток, а так же оноцепные стальные опоры ивторой район по гололёду выбираем провод марки АС-95. Предельно допустимый токдля выбранного провода вне помещений составляет 330 А. В после аварийном режимепо нему будет протекать ток 119 А, значит провод проходит по после аварийномурежиму работы.

 
Расчёт токов короткого замыкания

Рисунок 2 Схемазамещения сети

/>

/>

/>

/>

Выбор цеховых трансформаторов

/> кВА

(1)

где /> - полная расчётнаямощность на стороне 10 кВ на приходящейся на цеховые КТП, />-активная мощностьсинхронных двигателей, />-реактивнаямощность синхронных двигателей, Pp-расчётная активная мощность на подстанции, Qp- расчётная реактивная мощность на подстанции.

/> кВА

(1)

где /> - полная расчётнаямощность на стороне 10 кВ на приходящейся на цеховые КТП, />-коэффициент загрузкицехового трансформатора, />кВА-номинальнаямощность цехового трансформатора.

Устанавливаем 16трансформаторов ТМ 2500/10. На РУ-НН будет 8 отходящих присоединений на КТП по3750 кВА каждое в нормальном режиме.

Выбор синхронных двигателей

Необходимо обеспечитьмощность 8000 кВт. Устанавливаем 4 двигателя типа

СТД-2000-23УХЛ4 по 2000кВт каждый.

 Расчёт тепловых импульсов

Таблица 4 Расчёт тепловых импульсов

СД/ОП Шины 10кВ Вводной 110 кВ Iкз 15,2 15,2 15,2 9,2 кА Iуд 38,3 38,3 38,3 23,2 Ta 0,05 0,05 0,05 0,07 с tрза 0,5 0,5 0,5 с tвык 0,2 0,2 0,2 0,2 с tоткл 0,25 1 1,75 2,52 с Bk 57,8 231,0 404,3 213,3 кА^2*с

/>

(1)

где Iкз – ток короткогозамыкания на соответствующей ступени, Ta-постоянная времени, tрза – выдержкавремени релейной защиты, Tвык — собственное время отключения выключателя сприводом, tотклi – времяотключения тока короткого замыкания на текущей ступени, tоткл(i-1)– время отключения тока короткогозамыкания на предыдущей ступени, Bk- тепловой импульс.

/> кА

(1)

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

Выбор выключателей

Таблица 5Термическое воздействие токов К.З.

Тип выключателя Iтерм tдействия Bk ном сравнение Bk кА с кА^2*с кА^2*с ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1 РУ-ВН 20 3 1200 >  213,3 ВВЭ-10-20/1600У3 РУ-НН 20 3 1200 >  404 ВВЭ-10-20/630У3 СД 20 3 1200 >  57,8 ВВЭ-10-20/630У3 ОП 20 3 1200 >  57,8 Параметры выключателей

Таблица 6Выключатели

Выключатель Параметр Паспорт Расчетное max Ввод 110 кВ ВМТ-110Б-20/1000УХЛ1 U кВ 126 110 I А 1000 166 Iоткл кА 20 9,2 Sоткл МВА 4284 1720 Iуд кА 52 23,2 Iтерм/t кА/с 20/3 - Bk кА^2*с 1200 149,8 Тип привода ППК-2300УХЛ1 Ввод и межсекционная связь 10 кВ ВВЭ-10-31,5/2000У3 U кВ 12 10,5 I А 2000 1736 Iоткл кА 20 15,2 Sоткл МВА 408 271 Iуд кА 52 32,8 Iтерм/t кА/с 31,5/3 - Bk кА^2*с 2976 404,0 Тип привода ЭМ Отходящие присоединения 10 кВ ВВЭ-10-20/630У4 U кВ 12 10,5 I А 630 118/294 * Iоткл кА 20 15,2 Sоткл МВА 408 271 Iуд кА 52 32,8 Iтерм/t кА/с 20/3 - Bk кА^2*с 1200 57,8 Тип привода ЭМ * Синхронный двигатель/КТП соответственно. Выбор разъединителей

Таблица 7Разъединители

Разъединитель Параметр Паспорт сравнение Расчетное РНДЗ-1-110/630 Т1 РНДЗ-2-110/630 Т1 U кВ 110 >  110 I А 630 >  166 Iуд кА 80 >  23,2 Iтерм/t кА/с 31,5/4 - Bk кА^2*с 3969 >  149,8 Тип привода ПНД-220Т Выбор заземлителей

На стороне 10 кВустанавливаем заземлители ЗР-10У3.

Таблица 8Заземлители

Заземлитель Параметр Паспорт сравнение Расчетное ЗОН-110М-IУ1 U кВ 126 >  110 I А 400 >  - Iуд кА 16 >  7,8 Iтерм/t кА/с 6,3/3 - Bk кА^2*с 119,07 >  149,8 Тип привода ПРН-11У1 ЗР-10У3 U кВ 12 >  10 I А - >  118/294 Iуд кА 80 >  23,2 Iтерм/t кА/с 90/1 - Bk кА^2*с 8100 >  57,8 Тип привода ПЧ-50У3
Выбор защиты от перенапряжений

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

 Выбор трансформаторов тока

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

Таблица 9 Нагрузкана ТТ на ввод 10 кВ

Прибор A B C амперметр 0,1 ваттметр 0,5 0,5 варметр 1,5 1,5 счетчик активной энергии 3 3 счетчик реактивной энергии 3,5 3,5 счетчик реактивной энергии 3,5 3,5 Суммарная нагрузка 5,5 6,6 5

/> Ом

(1)

где /> – сопротивлениеподключенных приборов, /> — мощностьподключенных приборов, Iном=5А- номинальный ток ТТ.

/> Ом

(1)

где />, S=4 мм2, l=6м.

/> Ом

(1)

где /> =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 10Параметры ТЛ10-II

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное ТЛ10-II U кВ 12 >  10,5 I А 2000 >  1736 Iтерм/t кА/с 40/3 - Bk кА^2*с 4800 >  404,0 Rнаг Ом 0,8 >  0,41104

Таблица 11Межсекционная связь 10 кВ

Прибор A С амперметр 0,1 Суммарная нагрузка 0,1

/> Ом

(1)

где /> – сопротивлениеподключенных приборов, /> — мощностьподключенных приборов, Iном=5А- номинальный ток ТТ.

/> Ом

(1)

где />, S=4 мм2, l=6м.

/> Ом

(1)

где /> =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 12Параметры ТЛ10-II

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное ТЛ10-II U кВ 12 >  10,5 I А 2000 >  1736 Iтерм/t кА/с 40/3 - Bk кА^2*с 4800 >  404,0 Rнаг Ом 0,8 >  0,151

Таблица 13 Отходящие присоединения

Прибор A C амперметр 0,1 счетчик активной энергии 3 Суммарная нагрузка 0,1 3

/> Ом

(1)

где /> – сопротивлениеподключенных приборов, /> — мощностьподключенных приборов, Iном=5А- номинальный ток ТТ.

/> Ом

(1)

где />, S=4 мм2, l=6м.

/> Ом

(1)

где /> =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 14 Параметры ТОЛ-10

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное ТОЛ-10 U кВ 12 >  10,5 I А 300 >  294 Iтерм/t кА/с 31,5/3 - Bk кА^2*с 2976,75 >  57,8 Rнаг Ом 0,4 >  0,283

Таблица 15Синхронные двигатели

Прибор A C амперметр 0,1 счетчик реактивной энергии 3,5 счетчик реактивной энергии 3,5 счетчик активной энергии 3 Суммарная нагрузка 3,1 7

/> Ом

(1)

где /> – сопротивлениеподключенных приборов, /> — мощностьподключенных приборов, Iном=5А- номинальный ток ТТ.

/> Ом

(1)

где />, S=4 мм2, l=6м.

/> Ом

(1)

где /> =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 16 Параметры ТОЛ-10

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное ТОЛ-10 U кВ 12 >  10,5 I А 150 >  118 Iтерм/t кА/с 31,5/3 - Bk кА^2*с 2976,75 >  57,8 Rнаг Ом 0,4 >  0,4

Таблица 17 Батареи конденсаторов

Прибор A B C амперметр 0,1 0,1 0,1 Суммарная нагрузка 0,1 0,1 0,1

/> Ом

(1)

где /> – сопротивлениеподключенных приборов, /> — мощностьподключенных приборов, Iном=5А- номинальный ток ТТ.

/> Ом

(1)

где />, S=4 мм2, l=6м.

/> Ом

(1)

где /> =0,1 Ом — принимаем.

Таблица 18 ПараметрыТОЛ-10

ТТ Параметр Паспорт сравнение Расчетное ТОЛ-10 U кВ 12 >  10,5 I А 300 >  210 Iтерм/t кА/с 31,5/3 - Bk кА^2*с 2976,75 >  57,8 Rнаг Ом 0,4 >  0,15
Выбор трансформатора напряжения

Таблица 19 Нагрузка на ТН на 1 секциюшин

Прибор Тип прибора Класс точности кол-во Sпотреб кол-во cos/tg Pp Qp 1 обмоткой обмоток Вольтметр Э377 1,5 2 1,5 2 1/0 6 Ваттметр Н-396 1,5 3 1,5 2 1/0 9 Варметр Н-395 1,5 1 1,5 2 1/0 3 Счётчик активной энергии СА4У-И672М 2 6 8 2 0,38/2,76 36 99 Счётчик реактивной энергии СА4У-И673М 2 4 8 2 0,38/2,76 24 66 Суммарные величины 78 165,6

/> ВА

(1)

где /> – полная мощностьподключённых приборов, /> – активнаямощность подключённых приборов, /> –реактивная мощность подключённых приборов.

Таблица 20 Паспортныеданные ТН

Тип Номинальное напряжение обмоток Номинальная мощность, ВА в классе точности Предельная мощность, ВА Схема соединения Первичное, кВ Вторичное, В 0,2 0,5 1 3 НТМК-10-71У3 10 100 - 120 200 500 960

Y/Y0-0

Трансформаторы напряженияпроверяются только по номинальному напряжению и нагрузке приборов всоответствующем классе точности. По напряжению ТН проходит, по допустимоймощности в классе точности «1» тоже.

Устанавливаем на каждуюсекцию шин НТМК-10-71У3.

Выбор шин

/> А

(1)

где /> – расчётная мощностьнагрузки на подстанции, /> –номинальное напряжение сети.

Выбираем алюминиевые шиныпрямоугольного сечения размером 120х8 с допустимым током 1900 А, расположение –плашмя.

/> мм2

(1)

где /> –минимальное сечение шины,С – постоянный коэффициент.

/> мм2

(1)

где /> –расчётное сечениевыбранной шины, a и b – размеры шины.

/> мм3 =19,2*10-6 м3

(1)

где /> – момент сопротивлениявыбранной шины, a и b – размеры шины.

/> мм4 =115-9 м4

(1)

где /> – момент сопротивлениявыбранной шины, a и b – размеры шины.

/> м

(1)

где /> – длина шины.

/> Н

(1)

где /> – расстояние между шинами,/>-.коэффициент формы,принимаем равный 1, /> — ударный токкороткого замыкания, F-сила, действующая на среднюю фазу.

/> Нм

(1)

где /> – момент изгибающий шину, F- сила, действующая на среднюю фазу, /> – длина шины.

/> Нм

(1)

где /> – момент, изгибающий шину,F- сила, действующая на среднюю фазу, /> – длина шины.

/> МПа

(1)

где /> – момент, изгибающий шину,/> – момент сопротивлениявыбранной шины, /> – расчётнаявеличина механического сопротивления шины.

/> МПа, как видно расчётная величина непревышает допустимой для данного материала, значит, данную шину можноиспользовать.

Выбор трансформатора собственных нужд

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

Выбор изоляторов

/> Н

(1)

где /> – расстояние между шинами,/>-.коэффициент формы,принимаем равный 1, /> — ударный токкороткого замыкания, F-сила, действующая на изолятор.

Устанавливаем опорныйизолятор типа ИОСПК-2-10/75-II-УХЛ1.

В качестве опорногоизолятора для шин устанавливаем ИП-10/2000-3000У

Таблица 21Параметры опорного изолятора

Паспорт Расчённое Upmax, кВ 12 >  Uраб, кВ 10,5 Fдоп, Н 2000 >  Fрасч, Н 1234

Таблица 22Параметры проходного изолятора

Паспорт Расчённое Upmax, кВ 12 >  Uраб, кВ 10,5 Fдоп, Н 3000 >  Fрасч, Н 1234 Imax, А 2000 >  Iраб, А 1737
Выбор аккумуляторных батарей

/> А

(1)

где /> – ток в аварийном режиме, />-ток потребляемый релейнойзащитой, /> — ток потребляемыйаварийным освещением.

/> А

(1)

где /> – ток в аварийном режиме, />-ток потребляемый приводомвыключателя, /> — толчковый ток.

/> шт

(1)

где /> – напряжение на шинах врежиме постоянного подзаряда, />-напряжение подзаряда принимаем 2,15 В, n0 — число элементов.

/> шт

(1)

где /> – напряжение на шинах врежиме постоянного подзаряда, />-напряжение разряда принимаем 1,75 В, n- число элементов при разрядке.

/> шт

(1)

где N – добавка АБ, n- число элементов при разрядке, n0 — число элементов.

/>

(1)

где W – марка АБ.

Необходимо использовать АБ СК-2.

/> А

(1)

где /> – ток максимальногоразряда.

Вывод

Данная работапредставляла собой прикладную задачу по выбору оборудования ГПП предприятия. Входе выполнения работы был получен опыт проектирования и выбора оборудованиядля электроэнергетической отрасли и закреплены знания полученные на лекциях.

Список литературы

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

2. Васильев «Электрическая часть станций и подстанций»