Дипломная работа: Расчет параметров режимов и оборудования электрических сетей и мероприятий энергосбережения

=117,64+j94,41 МВА.

2.6.8.Рассчитываем мощность SА :

SА = S16++∆SХТ1=117,64+j94,41++

+0,13+j1,2=118,08+j132,4 МВА.

2.7 Расчет напряжений нормального режима работы сети

(используя формулы [1], [2]).

2.7.1.Находим напряжение в точке 8:

U8’=U1- =

= 363 - = 352,84-j25,1кВ.

Модуль напряжения:

|U8’|=354 кВ.

Находим коэффициент трансформации, это отношение напряжения на обмотке высшего напряжения к напряжению на обмотке среднего напряжения:

nВН===3.

Используя коэффициент трансформации приводим полученное напряжение к напряжению на обмотке низшего напряжения:

U8= U8’/ nВН=354/3=118 кВ.

2.7.2.Находим напряжение в точке 7’:

U7’=U8-=

=118-=117,69-j0,147 кВ.

Модуль напряжения:

|U7’|=117,7 кВ.

2.7.3.Находим напряжение в точке 4:

U4’= U1-=

= 363 -  = 357,1+j13,13 кВ.

Модуль напряжения:

|U4’|=357,3 кВ.

Находим коэффициент трансформации, это отношение напряжения на обмотке высшего напряжения к напряжению на обмотке среднего напряжения:

nВН===1,5.

Используя коэффициент трансформации приводим полученное напряжение к напряжению на обмотке низшего напряжения:

U4= U4’/ nВН=357,3/1,5=238 кВ.

2.7.4.Находим напряжение в точке 7’’:

(U7’’)’= U4 - =

= 238 - = 237,9+j0,033 кВ.

Модуль напряжения:

|(U7’’)’| = 237,9 кВ.

Находим коэффициент трансформации, это отношение напряжения на обмотке высшего напряжения к напряжению на обмотке среднего напряжения:

nВН =  =  = 2.

Используя коэффициент трансформации приводим полученное напряжение к напряжению на обмотке низшего напряжения:

U7’’= (U7’’)’/ nВН=237,9/2=119кВ.

Напряжение в точке потокораздела, найденные в результате расчета обеих разомкнутых схем практически одинаковы: Погрешность:       (|U7’’|-|U7’|)*100/|U7’|=1,1%

Что соблюдает необходимую точность расчета 1,1<<10

Принимаем |U7|=118 кВ.

2.7.5.Находим напряжение в точке A:

UA=U1+=

= 363 +  = 371,7+j26,2 кВ.

Модуль напряжения:

|UA|=372,6 кВ.

2.7.6.Находим напряжение в точке 5:

U5’ = U4-=

= 238 - = 232,5+j7,5кВ.

Модуль напряжения:

|U5’| = 232,6 кВ.

Находим коэффициент трансформации, это отношение напряжения на обмотке высшего напряжения к напряжению на обмотке низшего напряжения:

nВН =  =  = 6,29.

Используя коэффициент трансформации приводим полученное напряжение к напряжению на обмотке низшего напряжения:

U5 = U5’/ nВН = 232,6/6,29 = 37 кВ.

2.7.7.Находим напряжение в точке 9:

U9’=U8-=

= 118 - = 108,2+j19,6 кВ.

Модуль напряжения:

|U9’|=109,9кВ.

Находим коэффициент трансформации, это отношение напряжения на обмотке высшего напряжения к напряжению на обмотке низшего напряжения:

nВН = =  = 3,14.

Используя коэффициент трансформации приводим полученное напряжение к напряжению на обмотке низшего напряжения:

U9 = U9’/ nВН =109,9/3,14 =35 кВ.

3 Расчет электрической части подстанции

Расчет электрической части подстанции включает в себя определение суммарной нагрузки подстанции, выбор силовых трансформаторов, выбор принципиальной схемы первичных соединений подстанции, выбор трансформаторов и схемы собственных нужд, выбор измерительных приборов для основных цепей подстанции и измерительных приборов.

Исходными данными являются:

1). Напряжение систем - UВН в кВ, которое соответствует стороне высокого напряжения (ВН) подстанции.

2). Мощность системы SНОМ в МВА.

3). Реактивное сопротивление системы Хс.

4). Число линий связи с системой указано на рис.1 и их длинна LW в км, и их параметры XW в Ом.

5). Мощность нагрузки, МВА (Указано в таблице №1).

Исходные данные согласно варианта

Тип трансформатора   ТМТН 10000/110

Мощность трансформатора S=10 МВА

Напряжение                            U=110 кВ

Сопротивление трансформатора Х=139 Ом

Длинна линии              LW1=15 км

Длинна линии              LW2=15 км

Сопротивление линии XW1=3,1 Ом

Сопротивление линии XW2=3,0 Ом

Мощность системы      SC=3100 КВА

Сопротивление системы XC=3,9 Ом

Таблица 3.1- Нагрузка потребителей в течении суток

3.1 Выбор мощности силовых трансформаторов

Для подстанций были выбраны трансформаторы мощности S МВА типа ТМН. Болем точно выбраны трансформаторы, учитывая график нагрузки.

Рисунок 3.1- График нагрузки подстанции.

Для проверки правильности выбора трансформатора реальный график нагрузки преобразуем в двухступенчатый. Начальная нагрузка эквивалентного графика определяется по формуле

==0,69

- собственно нагрузка первой, второй, n-ой ступени графика нагрузки, расположенной ниже линии номинальной мощности трансформатора.

 - длительность ступени, час.

Аналогично определяется вторая ступень эквивалентного графика, но при этом берутся ступени, расположенные выше линии номинальной мощности трансформатора.

==1,15

где - нагрузка выше линии номинальной мощности трансформатора.

Максимальный перегруз трансформатора составляет

==1,4

где - максимальная нагрузка трансформатора по графику нагрузки.

Предварительное значение  необходимо сравнить со значением ,

и если значение больше значения окончательно принимаем .

Так как =1,15<0.9*1,4=1.26 тогда принимаем =1.26

По ГОСТу 14209-85 с учетом эквивалентной температуры зимнего периода () и времени перегрузки , находим значение перегрузки допустимое = . Для трансформаторов с системой охлаждения Д. Сравниваем значением  по ГОСТу и реальное. Если значение  по ГОСТу меньше, чем реальное. Значит трансформатор выбран неправильно и необходимо выбрать трансформатор более мощный. Для надежности принимаем два трансформатора типа ТРДН. В случае выхода из строя одного трансформатора, второй обеспечит питание потребителя без ограничения.

Так как по ГОСТу 14209-85 =1,5>1,26 – трансформатор выбран правильно.

3.2    Выбор схемы электрических соединений подстанций

Главная схема электрических соединений должна удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечивать надежность электроснабжения в нормальных и послеаварийных режимах;

- учитывать перспективы развития;

- допускать возможность расширения;

- обеспечивать возможность выполнения ремонтных и эксплутационных работ на отдельных элементах схемы и без отключения присоединений.

При этом следует применять простейшие схемы. Для тупиковой схемы рекомендуется применять схему «два блока с выключателем в цепях трансформатора и неавтоматической перемычкой».

Так как рассматриваемое РУ имеет малое число присоединений – то целесообразно применить упрощенную схему без сборных шин с короткими перемычками между присоединениями.

Упрощенная принципиальная схема электрических присоединений приведена на рис.3.2.

Краткое описание работы схемы в нормальном и аварийных режимах:

В схеме предусмотрены выключатели на линиях, третий выключатель предусмотрен на перемычке (секционный). Отключение трансформаторов, в случае их повреждения, производится двумя выключателями 110 кВ (Q1и Q3 или Q2 и Q3) и соответствующего выключателя 10 кВ (Q11 или Q12).

Вместе с трансформатором будут отключены и две соответствующие линии 10 кВ. Их работу можно возобновить с помощью АВР выключателем Q13.

Рисунок 3.2 – Упрощенная схема электрических соединений

3.3 Выбор трансформаторов собственных нужд

Выбрать число и мощность трансформаторов собственных нужд. Выбрать измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Приёмниками собственных нужд являются оперативные цепи, электродвигатели системы охлаждения силовых трансформаторов, освещения и электроотопления помещений, электроподогрев коммутационной аппаратуры и т.д.

Суммарная расчётная мощность приёмника собственных нужд определяется с учётом коэффициента спроса. Расчёт мощности приёмника собственных нужд приведён в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Расчёт мощности приёмника собственных нужд         [7]

На подстанции предусматривается установка двух трансформаторов собственный нужд номинальная мощность выбирается из условий:

SТСН>SСН,

где SТСН – мощность трансформатора собственных нужд, кВА;

SСН – мощность потребителей собственных нужд, кВА.

Поскольку SСН=17,7 кВА, то берём мощность трансформатора собственных нужд равной 25 кВА. Ремонтную нагрузку подстанции берём равной 20 кВА. При подключении такой нагрузки на один трансформатор допускается его перегрузка на 20%. Мощность трансформатора для обеспечения питания нагрузки собственных нужд с учётом ремонтных нагрузок:

SТСН===31,42 кВА.

Стандартная мощность трансформатора 40 кВА. Окончательно для питания потребителей собственных нужд принимаем два трансформатора

ТМ-40/10.

Рисунок 3.3 - Силовой трансформатор ТМ.

1 — болт заземления, 2 — бак, 3 — воздухоочиститель, 4 — расширитель, 5 и 6 — проходные изоляторы вводов 6 и 0,4 кВ, 7 — термосифонный фильтр, 8 — выемная часть, 9 — радиатор

Рисунок 3.4 - Схема питания собственных нужд

3.4    Расчет токов короткого замыкания

Значения токов короткого замыкания необходимы для правильного выбора оборудования на сторона 110 кВ и 10 кВ. Подстанция питается по двум тупиковым линиям. схемы замещения для расчета токов короткого замыкания приведена на рис. 3.5.

Расчет токов короткого замыкания выполним в именованной системе единиц. Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ центра питания составляет

Рисунок 3.5 - Схема замещения для расчета токов короткого замыкания.

Сопротивления системы равно.

 Ом.

=== 110 кВ.

Сопротивление работающих линий 1,05 Ом; трансформаторов 75 Ом.

Периодическая составляющая ТКЗ в точке

 == 22,22 кА

тоже в точке  приведенная к напряжению высшей стороны

== 1,375 кА

реальный ТКЗ в точке

=1,375 = 15,13 кА

Ударный ток

В точке  =1,41·1,61·22,22= 50,44 кА

В точке =1,41·1,61·15,13= 34,35 кА

Допустим, что амплитуда ЭДС и периодическая составляющая ТКЗ неизменны по времени, поэтому через время, равное времени отключения

=22,22 кА для точки ;

=15,13 кА для точки ;

Апериодическая составляющая ТКЗ к моменту расхождения контактов выключателя;

=1,41·22,22·=3,45 кА

=1,41·15,13·=1,58 кА

где - постоянная времени затухания апериодической составляющей для =0,025 с для  =0,05 с.

Интеграл Джоуля

для =22,222·(0,06+0,025)= 41,96 к

для =15,132·(0,1+0,05)=34,33 к

Результаты расчета сведены в табл.3.3

Таблица 3.3 - Результаты расчетов токов КЗ       

3.5 Выбор высоковольтных аппаратов РУ электрических сетей

Высоковольтные электрические аппараты выбираются по условию длительного режима роботы и проверяются по условиям коротких замыканий. При этом для аппаратов производятся:

1)  выбор по напряжению;

2)  выбор по нагреву при длительных токов?

3)  проверка на электродинамическую стойкость;

4)  проверка на термическую стойкость;

5)  выбор по исполнению (для наружной или внутренней установки);

Выбору подлежат: выключатели на стороне высшего напряжения; вводные выключатели на стороне 10 кВ; секционные выключатели на стороне 10 кВ; выключатели отходящих линий 10 кВ; разъединители высшего напряжения; трансформаторы типа и напряжения 110 кВ и 10 кВ; ошиновка распределительных устройств 110 кВ и 10 кВ.

Для выбора аппаратов и токоведущих частей необходимо определить токи нормального и послеаварийного режима. Определение токов производится для случая установки на подстанции силового трансформатора. Рассчитанного согласно графику нагрузки подстанции.

Максимальный ток на внешней стороне

==73,48А.

Ток в цепи вводных выключателей на стороне 10 кВ

==404,1 А

ток в цепи секционного выключателя

==404,1 А

ток в цепи отходящей линии (если на одно присоединение приходится 3МВА)

=173,2 А

на стороне высшего напряжения рекомендуется установка элегазовых выключателей типа S1-145-F3/4031. выбор выключателей приведен в таблице 3.4. Каталожные параметры выключателя взяты из [5].

Таблица 3.4 - Выбор выключателя на стороне 110 кВ

Выбранный выключатель должен полностью удовлетворять условиям выбора.

Выбираем ВВБМ – 110Б – 31,5/2000У1 :

UНОМ=110 кВ, IНОМ= 2000 А, IНОМ.ОТКЛ.=31,5 кА,

IСКВ.Пр.=40 кА, IСКВ=102 кА, IТ=40 кА,

tоткл = 0,07 сек. =36%.

Iа ном.= ·IНОМ.ОТКЛ./100=1,41·36·31,5/100=15,99 кА,

=402·0,07=112 кА2с.

На стороне низкого напряжения рекомендуется выбирать вакуумные выключатели.

t – Расчетное время расхождения контактов после начала КЗ.

Для выключателей на высшей стороне t = 0,06 с, на низшей стороне t = 0,1 с.

В точке  кА

Страницы: 1, 2, 3, 4