Электроснабжжение подстанции

Федеральное агентство  по образованию РФ

 

 

Вологодский государственный  технический университет

 

Кафедра: Электроснабжения

Дисциплина: электрическая часть  станций и подстанций

Курсовая работа

Проектирование электрической подстанции 220/110/10 кВ

Вариант 1

 

 

 

Выполнил: ст.гр. ЭС-42

  Принял: преподаватель

 

 

 

Вологда

2009

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ             4

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ        5

 

1. РАСЧЁТ МОЩНОСТИ  И ВЫБОР ГЛАВНЫХ ПОНИЗИТЕЛЬНЫХ  ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

1.1 Определение максимальных  нагрузок 

(для каждой ступени напряжения)         6

1.2 Определение расчётной  мощности подстанции      7

1.3 Выбор ТСН            9

1.4 Построение годового  графика нагрузок подстанции     9

1.5 Расчёт средней нагрузки  и коэффициента заполнения графика  10

1.6 Составление структурной схемы и выбор силовых

трансформаторов          11

1.7 Технико-экономический  расчёт трансформаторов 

(по приведённым затратам)        13

1.8 Схема распределительного  устройства на стороне высшего

 напряжения           14

1.9 Схема распределительного устройства на стороне среднего напряжения.           15

1.10 Схема распределительного  устройства на стороне низшего  напряжения           15

1.11 Схема собственных нужд на стороне низшего напряжения  16

 

2. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

2.1 Составление расчётной схемы замещения     20

2.2 Определение параметров схемы замещения     21

2.3 Расчет токов КЗ         27

3. ВЫБОР  КОММУТАЦИОННОЙ, ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ  И  СБОРНЫХ ШИН

3.1 Выбор выключателей, разъединителей и отделителей

3.1.1 Выбор аппаратуры на стороне ВН     32

3.1.2 Выбор аппаратуры  на стороне СН     34

3.1.3 Выбор аппаратуры на стороне низшего напряжения  36

3.2 Выбор предохранителей,  трансформаторов тока и напряжения

3.2.1 Выбор предохранителей       40

3.2.2 Выбор трансформаторов  тока и напряжения    40

3.3 Выбор разрядников         43

3.4 Выбор гибких шин  и токопроводов

3.4.1 Выбор шин на  стороне 220 кВ      45

3.4.2 Выбор шин на  стороне 35 кВ      46

        3.4.3 Выбор шин на стороне 10 кВ                         46

3.5 Выбор кабельных  и воздушных линий на стороне 10 кВ   47

3.6 Выбор воздушных  линий на стороне 35 кВ     48

3.7 Выбор воздушных  линий на стороне 220 кВ     48

 

4. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ НА ПОДСТАНЦИИ    50

 

5. РАСЧЁТ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ И МОЛНИЕЗАЩИТЫ

5.1 Расчёт устройств заземления       51

5.2 Проектирование молниезащиты  электрической подстанции  53

 

Заключение           57

 

список  использованных источников     58

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование электрической  части станций и подстанций представляет собой сложный процесс выработки и принятия решений по схемам электрических соединений, составу электрооборудования и его размещению, связанный с выполнением расчетов, поиском пространственных компоновок, оптимизацией как отдельных функционально связанных между собой элементов так и всего проектируемого объекта в целом. В связи с этим процесс проектирования требует системного подхода при изучении объекта проектирования, при математизации и автоматизации проектных работ с помощью ЭВМ. При этом повышение качества проекта обеспечивается, с одной стороны, учетом опыта строительства и эксплуатации, с другой стороны, непрерывным потоком новых технических решений. Однако, ускорение и удешевление проектирования,  а также повышение качества проектов может быть достигнуто применением типовых решений проекта, которые разрабатываются для некоторых усредненных исходных условий при широкой номенклатуре элементов и узлов, что позволяет тем самым достаточно быстро составлять проект конкретной станции или подстанции. Однако недостатки и ошибки, допущенные в типовом проекте, могут принести большой ущерб, как при многократном его использовании, так и при недостаточной способности типовых решений к адаптации в некоторых заданных условиях. Поэтому представляется важным еще на ранней стадии проектирования  наиболее тщательно избирать  заданное направление, согласовывая его с точки зрения технической и экономической целесообразности, исключая, тем самым некоторые недостатки схем. В связи с этим наиболее точные и полные исходные данные на проект делают этот выбор наиболее верным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Мощность короткого  замыкания (КЗ) питающей системы: Sкc= 1550 MBA.

Напряжение распределительного устройства (РУ) высшего, среднего и  низшего напряжения  (ВН, СН, НН) соответственно:

Uвн=220 кВ;

Ucн=110 кB;

Uнн=10 кВ.

Количество линий ВН,СН,НН:

n_ВН=4;

n_CН=4;

n_НН(К)=20 (к-кабелъные);

n_НН(В)=10 (в-воздушные).

Длина линий:

Lвн=2х95; 2х135 км;

Lсн= 65÷85 км;

Lнн(к)= 0.45÷1.75 км;

Lнн(в)= 4.5÷12.2 км.

Активная максимальная мощность СН и НН:

Рсн=60 МВт;

Рнн=26 МВт.

Значение cosφ:

сos φ_СН=0.84;

сos φ_НН=0.81;

Удельное сопротивление  грунта:

Rгр=125 Ом·м.

Подстанция: узловая.

Тип двигателя, количество, мощность: СДН-17-36-20 3х1000 МВт

 

 

 

 

 

 

1. РАСЧЁТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ГЛАВНЫХ ПОНИЗИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1.1 Определение максимальных нагрузок (для каждой ступени напряжения)

 

По заданным Р_н и cosφ определяем полную и реактивную мощность по формулам:

; .

Для стороны СН:

;

.

Для стороны НН:

;

.

На стороне НН для  компенсации реактивной мощности ставим компенсирующие устройства: конденсаторные установки (КУ).

Источники реактивной мощности выбираются на основе баланса мощности в системе и распределяются по узлам сети в соответствии с минимумом затрат на их установку.

Так как отсутствуют  полные данные о потребителях, то зададимся  коэффициентом активной мощности на уровне 0.98, что соответствует значениям  

 для   кВ

В этом случае реактивная мощность компенсирующего устройства определится:

 

Выбираем КУ: 2 * УКЛ(П)57-6,3(10,5)-3150 У  и

                                УКЛ(П)57-6,3(10,5)-2250 У , тогда

.

Тогда полная мощность с  учетом компенсации:

  .

2. Определение расчётной мощности подстанции

 

При определении расчётной  мощности подстанции учитываются мощности трансформаторов собственных нужд, которые присоединяются к сборным шинам 10 кВ. Мощность собственных нужд выбирается в пределах 0,5% от мощности подстанции. Принимая Рмах и Qмах за 100% типового графика строим график для каждой ступени мощности, значения которой находим из выражений [1,стр.8] по формулам:

; ;

где pi, qi - ординаты типового графика для рассматриваемой ступени мощности в % .

Результаты расчёта сведены в таблицах:

Сторона 10 кВ

Таблица 1.1

Мощ-ность	Интервал времени, час
	0-4	4-8	8-14	14-21	21-24
Р, МВт	0.7·26=18.2	0.8·26=20.8	0.7·26=18.2	0.85·26=22.1	0.7·26=18.2
Q, МВар	0.35·18.8=6.58	0.4·18.8=7.52	0.35·18.8=6.58	0.5·18.8=9.4	0.35·18.8=6.58
S,  МВА	0.78·32.1=25	0.9·32.1=28.9	0.78·32.1=25	0.98·32.1=31.46	0.78·32.1=25

Ррасч=26 МВт               Qpaсч= 18.8 Мвар                 Spacч =32.1 МВА

 

Сторона 110 кВ

Таблица 1.2

Мощ-ность	Интервал времени, час
	0-4	4-8	8-14	14-21	21-24
Р, МВт	0.7·60=42	0.8·60=48	0.7·60=42	0.85·60=51	0.7·60=42
Q, МВар	0.35·38.7=13.5	0.4·38.7=15.48	0.35·38.7=13.5	0.5·38.7=19.35	0.35·38.7=13.5
S,  МВА	0.78·71.4=55.7	0.9·71.4=64.26	0.78·71.4=55.7	0.98·71.4=70	0.78·71.4=55.7

Ррасч=60 МВт               Qpaсч= 38.7 Мвар                 Spacч =71.4 МВА

График для стороны 220 кВ это результат сложения суточных графиков изменения нагрузки на сторонах 10кВ и 110 кВ.

Суточный график изменения нагрузки подстанции (сторона 220 кВ)

Таблица 1.3

Мощность	Интервал времени, час
	0-4	4-8	8-14	14-21	21-24
Р, МВт	60.2	68.8	60.2	73.1	60.2
Q, МВар	20.08	23	20.08	28.75	20.08
S,  МВА	80.7	93.16	80.7	101.46	80.7

Ррасч=86МВт               Qpaсч= 57.5 Мвар                Spacч =103.5 МВА

 

Суточный график нагрузок

Рис.1.2

При определении расчётной мощности подстанции следует учесть мощность трансформаторов собственных нужд (ТСН), которые обычно присоединяются к сборным шинам НН, а также коэффициент перспективы роста нагрузок на 5-10 лет (К=1.25). Тогда полная расчётная мощность подстанции будет равна:

3. Выбор ТСН

 

.

Исходя из условия  надёжности выбираем два трансформатора. Мощность одного трансформатора выбираем из условий:

.

Выбираем трансформатор  марки: ТСЗ–630 / 10 / 0,4 
Проверим условие надёжности:

                        условие выполняется

 

 

Таблица 1.4

Технические данные ТСН

Sном, кВА	Uвн, кВ	Uнн, кВ	, кВт	, кВт	Uк , %	Iхх, %
630	10	0,4	0.7	2.7	5.5	4

Коэффициент аварийной  перегрузки:

- условие выполняется.

1.4 Построение годового графика нагрузок подстанции

 

На рис.1.2 построен годовой график по продолжительности, результаты расчёта находятся в таблице 1.5

Таблица 1.5

Мощность	Интервал времени, час
	0 – 2555	2555 - 4015	4015 - 8760
Р,  МВт	55.9	48.16	28.38
S,  МВА	103.5	89.8	75.3

 

 

 

5.  Расчёт средней нагрузки и коэффициента заполнения графика.

 

Среднюю нагрузку определим  по данным годового графика:

,

где - полная потребляемая энергия за год

.

Коэффициент заполнения графика:

,

где .

 

Время использования  максимальной активной нагрузки за год:

; .

Наибольшее время работы в году с максимальной нагрузкой  определим по формуле [1]:

.

1.6 Составление структурной схемы и выбор силовых трансформаторов

 

Структурная схема электрической  части подстанции задает распределение  генераторов между РУ различных  напряжений, определяет электрические  связи между РУ.