Электроснабжжение подстанции

Так как от подстанции питаются потребители всех категорий, и питание от системы имеется лишь со стороны ВН, то как правило, требуется установка не мене двух трансформаторов. Поэтому выбираем два трансформатора. Структурная схема подстанции с тремя напряжениями приведена на рис.1.3.

 

Структурная схема подстанции

Рис. 1.3

Для двухтрансформаторной подстанции:

.

Для двухтрансформаторной подстанции 220/110/10 кВ выберем трёхфазных автотрансформатор:

 АТДЦТН – 125000/230/121/11.

Проверяем возможность  работы в аварийном режиме Коэффициент перегрузки в аварийном режиме, т.к. 3-я категория надёжности то 30% нагрузок может быть отключён:

;

  .

Условия выполняются, значит, работа в аварийном режиме возможна.

 

Технические данные трансформаторов

Таблица 1.6

Тип тр-ра	Sн МВА	Uном кВ			кВт	кВт	Uк %			Ixx %	Цена т.р
		ВН	СН	НН			В - С	В - Н	С - Н
АТДЦТН	125	230	121	11	65	315	11	45	28	0,4	195

 

1.7 Технико-экономический расчёт трансформаторов (по приведённым затратам)

,

где -капитальные затраты;

-норма дисконта;   ;

-Амортизационные отчисления;     ;

-ежегодные издержки.

 

,

 

где -стоимость трансформатора по справочным данным 1985 года;

=65-величина дефлятора;

-коэф. затрат на транспортировку;

-коэф. затрат на строительство;

- коэф. затрат на монтаж.

 

,

 

где -затраты на обслуживание;

-стоимость потерь электроэнергии.

 

,

где =0,028-коэф. затрат для трансформаторов.

 

,

 

где -потери мощности в трансформаторе годовые;

=2.31 руб. за кВт –стоимость потерь электроэнергии.

 

,

 

где -число часов в году;

-потери холостого хода трансформатора;

-потери короткого замыкания;

-мощность трансформатора;

- номинальная мощность трансформатора.

 

 

Проведём расчёты 

 

АТДTН-125000/220/110

 

 тыс.руб.

 млн.руб

млн. руб.

 кВт^.ч

 млн.  руб.

 млн. руб.

 млн. руб

 

1.8 Схема распределительного устройства на стороне высшего напряжения.

 

Для РУ напряжения 220 кВ широко применяется схема с двумя  рабочими и одной обходной системами  шин с одним выключателем на цепь. На секциях устанавливается обходной выключатель.

Схема РУ на стороне ВН изображена на рис. 1.4

 

Рис. 1.4  Схема распределительного устройства на стороне высшего напряжения 

1.9 Схема распределительного устройства на стороне среднего напряжения.

 Схема с одной секционированной системой шин широко применяется в промышленных и городских сетях для электроснабжения потребителей любой категории на напряжениях до 35 включительно. Также можно применять данную схему в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии   возможности замены выключателей в эксплуатационный период. [7]

Схема РУ на стороне СН изображена на рис. 1.5

 

Рис. 1.5

 Схема распределительного устройства  на стороне среднего напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.10 Схема распределительного устройства на стороне низшего напряжения.

 

На подстанции на напряжение 10 кВ применяют схемы с двумя одиночными СШ, секционированной выключателями при числе линий более 10 на 1 секцию.

Схема РУ на стороне НН изображена на рис. 1.6.

Трансформаторы Т1 иТ2 и линий присоединяются к сборным  шинам с помощью выключателей и разъединителей. На каждую цепь необходим  один выключатель, который служит для  отключения и включения ее в нормальных и аварийных режимах.

Достоинством такой  схемы являются простота, наглядность, экономичность.

 

Рис. 1.6

Схема распределительного устройства на стороне среднего напряжения

 

1.11. Схема собственных  нужд на стороне низшего напряжения

Мощность потребителей СН подстанции невелика, поэтому они питаются от сети 380 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов.

Схема собственных нужд изображена на рис. 1.7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЁТ ТОКОВ  КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

 

Расчёт проводится для  выбора и проверки уставок релейной защиты и автоматики или проверки параметров оборудования

Введём ряд допущений, упрощающих расчёт и не вносящих существенных погрешностей.

1. Фазы ЭДС генератора не изменяются в течении всего процесса

2. Линейность всех элементов схемы

3. Приближенный учёт нагрузок

4. Симметричность всех элементов за исключением мест короткого замыкания

5. Пренебрежение активными сопротивлениями, если X/R>3

6. Токи намагничивания трансформаторов не учитываются. Погрешность расчётов при данных допущениях не превышает 2-5%

2.1 Составление расчётной схемы замещения

 

Расчет токов  КЗ упрощается если составить схемы замещения.

Исходная схема замещения  представлена на рис. 2.1.

Расчёт токов короткого  замыкания проводим в относительных  единицах. Принимаем нормальный режим работы подстанции. Расчёт проводим для двух режимов: максимального и минимального Расчётные точки короткого замыкания:

К1 - на шинах ВН,

К2 - на шинах СН,

К3 - на шинах НН,

К4- на конце линии, подключенной к шинам СН (L= 20.8 км),

К5 - на конце линии, подключенной к шинам СН (L= 30.5 км),

К6 - на конце воздушной  линии, подключенной к НН (L=5.2 км),

К7 - на конце воздушной  линии, подключенной к НН (L=16.7 км),

К8 - на конце кабельной линии, подключенной к НН (L=0.44 км),

К9 - на конце кабельной линии, подключенной к НН (L=0.95 км),

К10 - на шинах собственных  нужд.

Схема замещения представлена на рис.2.2.

 

 

 

2.2 Определение параметров схемы замещения

 

Расчёт производим в  относительных единицах. За базисную мощность принимаем мощность КЗ питающей системы:

.

Определим базисные напряжения и токи ступеней напряжения:

Напряжение основной ступени примем равным напряжению ступени 

ВН:                        ,

.

СН:                           ,

.

НН:                               ,

 

.

Параметры системы:

,

.

 

 

 

Исходная схема.

Рис. 2.1

 

 

Схема замещения для расчёта точек КЗ

      Рис. 2.2

 

Параметры воздушных  линий ВН:

Параметры линий находим  по формулам:

,

,

.

Для линий L_ВН = 95 км:

,

,

.

Для линий L_ВН = 135 км:

,

,

.

 

Параметры воздушных линий СН:

Для линий  Lсн = 65 км:

,

,

 Для линий  Lсн = 85 км:

,

,

.

 

Параметры кабельных линий НН:

Для линий  Lнн = 0.45 км:

,

,

Для линий  Lнн = 1.75 км:

 

,

,

Ом.

 

Параметры воздушных линий НН:

Для линий  Lнн = 4.5 км:

,

,

.

Для линий  Lнн = 12.2 км:

,

,

.

 

Параметры силовых трансформаторов:

,

,

.

 

Базисное индуктивное  сопротивление

,

,

,

.

 

Параметры КУ:

,

.

 

Параметры ТСН:

,

,

.

 

 

 

 

Параметры синхронных двигателей:

 Таблица 2.1

Тип двигателя	Кол-во	Рmax, кВт	Uном, кВ	nном, об/мин	cos φ	η, %
СДН-16-41-16	3	1000	6	375	0.9	94	0.9

 

,

.

Так как двигатели  на Uном=6 [кВ], то перед ними необходимо установить трансформаторы:                   ТМ – 1600 / 10 / 6,3

Технические данные трансформаторов

Таблица №2.2

Тип тран-ра	Sн кВА	Uном КВ		кВт	кВт	Uк %	Ixx %	Цена т.р	Кол-во
		ВН	НН
ТМ	1000	10	6,3	2,45	11,6	5,5	1,4	2,965	3

 

 

 

2.3 Расчет токов  КЗ

Расчёт проводится для  двух режимов: максимальный и минимальный.

За минимальный режим  принимаем режим с нормально  отключенными секционными выключателями.

За максимальный режим  принимаем режим со включенными  секционными выключателями.

ТочкаК1.

Для этой точки расчет проводим только для максимального  режима, когда подключены все линии  к РУ ВН.

Расчетная  схема замещения  для определения тока КЗ, а также  этапы преобразования этой схемы замещения представлены на рис.2.2-2.3. 

Этапы преобразования схемы  замещения для расчета тока к.з. в точке К1

 

 

Рис. 2.3

 

 

 

Начальное значение периодической  составляющей тока КЗ определяется:

кА

Ударный ток КЗ определяется:

кА

где =1.5 - ударный коэффициент

Аналогично производится расчёт токов К.З. и для остальных  точек. Аналогично эквалентируем схему  замещения относительно точки КЗ и по формулам определяем начальное  значение периодической составляющий тока КЗ и ударный ток КЗ.

 

 

 

Для точки К2,К4и К5: