Районная понизительная подстанция

0

Курсовая работа

Районная понизительная подстанция

Исходные данные

Нагрузка подстанции: Р_н = 27.3 МВт;

Напряжение с высокой стороны: U_ВН = 110 кВ;

Напряжение со средней стороны: U_СН = 35 кВ;

Напряжение с низкой стороны: U_НН = 10 кВ;

Коэффициент мощности:;

Категория потребителей: I, II, III;

25% - III категория потребителей;

Число зимних суток: 203;

Число летних суток: 163;

Число отходящих линий: 15;

Грунт: Ом/см;

Тип подстанции: транзитная;

Вид промышленности: Цветная металлургия;

Ток системы:I_*= 1.6.

Содержание

Введение……………………………………………………………………...........…

Исходные данные ……………………………………………………………..

1 Построение графика нагрузки ……………………………………………..…

2 Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов………………...

3 Выбор главной схемы электрических соединений …………………..….......

4 Расчёт токов короткого замыкания …………………………………………..

4.1 Расчет токов КЗ в точке №1 ……………………………………………..……

4.2 Расчет токов КЗ в точке №2 ………………………………………..…….……

4.3 Расчёт теплового импульса ………………………………………………..….

4.3.1 Определение времени теплового импульса на отходящих линиях …………

4.3.2 Определение времени теплового импульса для секционных

выключателей ………………………………..………….……………..….……

4.3.3 Определение времени теплового импульса для ячейки ввода ……..….……

4.3.4 Определение времени теплового импульса для аппаратов на высокой стороне ………………………………………………………………….………..……

4.4 Определение теплового импульса ………………………………….......…….

5 Выбор оборудования на стороне высокого напряжения ……………….…...

5.1 Выбор и проверка питающей линии ……………………………...…….……

5.2 Выбор и проверка подвесных изоляторов ……………………………………

5.3 Выбор ограничителей перенапряжения ………………………………....……

5.4 Выбор высокочастотных заградителей ……………………………..……......

5.5 Выбор и проверка разъединителей ……………………………...……...…….

5.6 Выбор и проверка выключателей ……………………………………...….....

5.7 Выбор трансформаторов тока в цепи выключателя ……………………......

5.8 Выбор трансформаторов тока в цепи выключателя …………………….....

5.9 Выбор аппаратов в нуле силового трансформатора ………………........….

6 Выбор оборудования на стороне низкого напряжения …………………....

6.1 Выбор и проверка шинного моста ……………………..………………...….

6.2 Выбор и проверка опорных изоляторов для наружной становки..…….......

6.3 Выбор и проверка проходных изоляторов ……………………………….....

6.4 Выбор и проверка сборных шин ………………………………..…...…........

6.5 Выбор и проверка ячейки ввода …………………………………..……........

6.6 Выбор и проверка выключателя ячейки ввода …………………………......

6.7 Выбор и проверка трансформаторов тока ячейки ввода ………………......

6.8 Выбор и проверка ячейки секционного выключателя ……………….....….

6.9 Выбор и проверка секционного выключателя ……………………..….…...

6.10 Выбор и проверка трансформаторов тока ячейки секционного

выключателя ..……..………………………………………..……….……..…

6.11 Выбор и проверка кабельных линий …………………………..….…......…

6.12 Выбор и проверка ячейки отходящей инии………………………………...

6.13 Выбор и проверка выключателя отходящей инии…………………….........

6.14 Выбор и проверка трансформаторов тока отходящей линии …………......

6.15 Выбор и проверка опорных изоляторов внутренней установки ………….

6.16 Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения ...….…

6.17 Выбор и проверка предохранителей для защиты трансформаторов напряжения …………..………………..…...…..........................................................

6.18 Собственные нужды и оперативный ток …………......………...………….

6.19 Выбор и проверка трансформаторов собственных нужд …………………

6.20 Выбор и проверка предохранителей для защиты трансформаторов собственных нужд ………………………......…………………………………..….

7 Расчёт устройств заземления и грозозащиты подстанции …………......…

7.1 Расчёт заземления подстанции……………………………………………...

7.2 Расчёт грозозащиты ……………..………………………………………… .

8 Техника безопасности, релейная защита и автоматика ………….....…..…

Заключение …………………………..……………………………………..…….…

Список использованной литературы ………………..………………...……

Введение

Цель работы – спроектировать районную понизительную подстанцию 110/10 кВ: рассчитать годовой расход электроэнергии, выбрать тип, число и мощность трансформаторов, выбрать главную схему электрических соединений, выполнить расчет токов короткого замыкания, выбор аппаратов, шин, кабелей; выбрать трансформатор собственных нужд, оперативный ток, расчет заземления, грозозащиты подстанции.

Электроэнергетика — отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная легкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления.

В настоящее время при постоянном росте электрических нагрузок строятся и вводятся в эксплуатацию новые подстанции, реконструируются старые. В связи с этим проектирование понизительных подстанций является актуальной темой.

1 Расчёт годового графика расхода электрической энергии,

построение годового графика нагрузки

P %









																									Тм, ч
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24ч

T

зимний график нагрузки

- - - - - - - - летний график нагрузки

Рисунок 1 – Суточный график нагрузки

Суточный расход электроэнергии W_с, МВт∙ч:

(1.1)

где P_i – мощность на i-той ступени суточного графика, МВт;

t_i – продолжительность i-той ступени суточного графика, час

Wc=27.3· (1·2+0.7·9+0.6·4+0.5·5)=360.36 МВт·ч

Среднесуточная нагрузка P_срс, МВт:

(1.2)

где t_с – продолжительность суток – 24 часа

Коэффициент заполнения графика K_зг, который показывает степень неравномерности графика работы установки:

, (1.3)

где P_ma_х – максимальная нагрузка подстанции, указанная в задании, МВт

Годовое потребление электроэнергии W_г, МВт∙ч:

(1.4)

где T_i = t_i_з∙n_з + t_i_л∙n_л;

t_iз, t_iл – продолжительности ступеней на зимнем и летнем графиках нагрузок, час;

n_з, n_л – количество зимних (203) и летних (163) суток в году

Располагаем ступени графика в порядке убывания:

100%: 2·203=406 (ч);

90%: 2·163=326 (ч);

70%: 9·203=1827 (ч);

60%: 4·203=812 (ч);

50%: 5·203+11163=2808 (ч);

40%: 11·163=2605 (ч);

Определение общего числа часов в году:

406+326+1827+812+2808+2605=8764 (ч);

W_г= Р·Т_год=27,3· (406·1+326·0,9+1827·0,7+812·0,6+2808·0,5+

+1793·0,4)=125216,91 (МВт·ч)

Продолжительность использования максимальной нагрузки, T_max, час:

Полная нагрузка подстанции:

, (1.5)

(МВА)

Построим годовой график нагрузки по продолжительности.

Для построения годового графика необходимо знать суточный график для осенне-весеннего периода и число суток в году. Построение начинают с максимальной мощности, и график имеет ступенчатый вид.

P %
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0							Тм, ч
	0	3000	4000	6000	7000	9000ч

T

Рисунок 2 – Годовой график по продолжительности

2 Выбор схемы электрических соединений

Схема электрических соединений выбирается на основании технического задания. Учитывая наличие потребителей 1 категории, для обеспечения бесперебойности питания принимаем двух трансформаторную подстанцию. Чтобы подстанция работала надёжно, принимаем её на выключателях на стороне высокого напряжения.

Рисунок 3 – Схема электрических соединений

3 Выбор типа, числа и мощности силового трансформатора

Силовые трансформаторы, установленные на подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое. Число трансформаторов на подстанции определяется категорийностью потребителей.

Выбор осуществляется на основании расчета среднеквадратичной мощности:

(3.1)

S_op=S_ск**S_п/с/n

S_ор=0.637*29.83/2=9.502 МВА

Расчетная мощность трансформаторов, полученная из формулы, округляется до стандартной мощности S_ном по шкале ГОСТ 11920-85, ГОСТ 12965-85.

Выбираем 2 трансформатора: ТДН-16000/110.

S_ном=16МВА U_вн=115кВ U_нн=11кВ U_к%_вн-нн=10.5%

Определяем к_нтав:

к*_нтав=S_ном/S_п/с=16/29.83=0.536

Так как к*_нтав<1,то трансформатор испытывает перегрузку по пересечению графика нагрузок. Определяем время перегрузки: t=15 ч

При

Принимаем к_2доп=1.4

Затем выбранный трансформатор проверяется на перегрузочную способность по ГОСТ 14209-97:

(3.2)

где к₂ – коэффициент аварийной перегрузки при отключении одного из трансформаторов во время аварии, определяется по таблицам аварийных перегрузок /8/

к₂=1.55

16·1.4=22.4МВА≤29.83МВА

Допустимая мощность трансформатора в аварийном режиме:

S_доп=S_ном*к₂=22.4 МВА

Необходимая мощность отключения нагрузки:

S_откл=S_max-S_доп=7.43МВА

Количество потребителей которых нужно отключить:

Трансформатор не проходит проверку на аварийную перегрузку

Выбираем трансформатор ТРДН 25000/110

S_ном=25МВА

Определяем к_нтав:

К*_нтав=S_ном/S_п/с=25/29.83=0.838 t_ав=2ч

Систематическая перегрузка:

К*_нт=S_тр*n/S_п/с=25*2/29.3=1.706 > 1, тоесть трансформатор выдерживает аварийную перегрузку

к_2доп=1.4

При к₂=1.5

При к₂=1.6

Принимаем к_2доп=1.4

К_2ав<к_2доп

1,193<1.4

0.9k_max=0.9*S/S_тр=0.9*29.83/25=1.074

К_2ав>0.9к_max

1.193>1.074

Условие проверки выполняется, выбранный нами трансформатор по перегрузочной способности проходит. Следовательно, оставшийся в работе трансформатор сможет обеспечить всех потребителей.

Все данные заносим в таблицу 1.

Таблица 1 – Данные выбранных трансформаторов

число

марка

S_нт,

МВА

U_вн,

кВ

U_сн,

кВ

U_нн,

кВ

длина

ширина

высота

I_х,

%

U_кз,

%

Р_кз,

кВт

Р_х.х,

кВт

м

2

ТРДН

25

115

38,5

10.5

5,9

4,6

5,4

0,65

10,5

120

25

4 Расчёт токов короткого замыкания и определение теплового импульса

Для выбора электрооборудования, аппаратов, шин, кабелей, токоограничивающих реакторов необходимо знать токи короткого замыкания. При расчете определяется периодическая составляющая тока короткого замыкания для наиболее тяжелого режима работы сети. Учет апериодической составляющей производится приближенно, допуская при этом, что она имеет максимальное значение в рассматриваемой фазе.

На основании электрической схемы соединения составляем схему замещения, которая составляется на основании расчётной схемы установки. Таким образом, мы должны иметь один источник питания одно сопротивление, что и отражено на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема замещения

Расчёт ведётся в относительных единицах. Для этого необходимо задать базовые величины. Считаем, что х_сист приведено к базовым условиям.

4.1 Расчёт токов короткого замыкания в точке К-1

S_б – базовая мощность;

U_б – базовое напряжение;

Определение базового тока:

По расчётным кривым для турбогенераторов, момента времени t=0 находим ток в относительных единицах:

;

Осуществляем переход из относительных единиц в именованные:

I^”_кА – сверхпереходный ток;

i _у – ударный ток;

S _КЗ – мощность короткого замыкания;

4.2 Расчёт токов короткого замыкания в точке К-2

По расчётным кривым для турбогенераторов, момента времени t=0; Х_*2=1.04 находим ток в относительных единицах:

;

Осуществляем переход из относительных единиц в именованные:

I^”_кА – сверхпереходный ток;

i _у – ударный ток;

S _КЗ – мощность короткого замыкания;

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчётные данные для точек короткого замыкания К-1, К-2

№ точки К.З.	, кА	, кА	, кА	, МВА
К-1	0,502	0.803	2.048	160
К-2	5.5	5.225	13.323	95

4.3 Определение теплового импульса

t_кз = t_рз + t_в + 0,05 ,

где t_рз – время срабатывания релейной защиты (0,02 с);

t_в – собственное время отключения выключателя (по каталогу). Для современных выключателей оно не превышает 0,1 с;

n – количество ступеней селективности;

– продолжительность ступени селективности (0,3 – 0,5 с)

Определение действительного времени:

а) для отходящей линии:

б) для выключателя секционного:

в) для выключателя ячейки ввода:

г) для выключателя на стороне высокого напряжения:

Определение теплового импульса:

а) для отходящей линии:

б) для выключателя секционного:

в) для выключателя ячейки ввода:

г) для выключателя на стороне высокого напряжения:

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Расчётные данные теплового импульса

Наименование ячейки	, кА²×с	tд, к.з., сек
Ячейка отходящей линии	4.641	0,17
Ячейка секционного выключателя	12.831	0,47
Ячейка ввода	21.021	0,77
Ячейка ВН	0.689	1,07

5 Выбор аппаратов на стороне высокого напряжения

5.1 Высокочастотный заградитель

Заградитель представляет собой высокочастотный заградительный фильтр и состоит из силового реактора и элемента настройки. Реактор заградителя рассчитан на длительное прохождение по нему рабочего тока линии и кратковременное - токов короткого замыкания. Элемент настройки включается параллельно реактору и служит для того, чтобы повысить сопротивление заградителя на определенной частоте или полосе частот. Высокочастотные заградители подвешивают на одноцепных, двухцепных гирляндах на траверсах порталов либо устанавливают на колонке конденсатора связи или шинной опоре.

Выбираем по таблице 5.19/2/ ВЗ-630-0,5У1

5.2 Питающая линия

Сечение F, мм² питающей линии выбирается по экономической плотности тока:

(5.1)

где I_раб – рабочий ток на стороне высокого напряжения подстанции, A;

j_э – экономическая плотность тока, определяемая материалом проводника, конструкцией сети, числом часов использования максимальной нагрузки, T_м, и т.д., A/мм²

Рабочий ток определяется:

(5.2)

где S_max – максимальная мощность подстанции, МВА;

n – количество цепей;

U_вн – напряжение подстанции с высокой стороны, кВ

J_э=1.1 А/мм²;

Выбираем провод марки АС сечением 120 мм²: АС-120.

I_{дл доп} для провода марки АС-120 составляет 390 А.

Выбранное сечение необходимо проверить по нагреву в аварийном режиме, когда одна из цепей отключена:

I`_{дл доп} ³ I_ав, (5.3)

где I`_{дл доп.} – длительно допустимый ток для выбранного сечения линии, A;

I_ав – аварийный ток, A

I`_{дл доп.} = I_{дл доп*}_К1*К2 , (5.4)

где К1- коэффициент учитывающий отличие температуры окружающей среды

от нормальной;

К2 - коэффициент учитывающий отличие расчетного напряжения от

стандартного

Аварийный ток приближенно определяется по формуле:

I_ав = 2∙I_раб

390 ³ 156.56 А

Условие проверки выполняется, следовательно, выбранный провод по длительно допустимому току проходит.

1)Многопроволочные провода напряжением 35 кВ и выше, выбранные по экономической плотности тока и проверенные по нагреву в аварийном режиме, дополнительно должны быть проверены на коронирование, поскольку на подстанции расстояние между проводами значительно меньше, чем на линии.

фазное напряжение

где m – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m = 0.82);

r – радиус провода, см( для АС-120 r=0.76 см )

а – расстояние между фазами а=(2.5÷4)м

136.59 > 63.51

Условие выполняется, следовательно, выбранный провод по условию возникновения короны проходит.

5.3 Подвесные изоляторы

Подвесные изоляторы выбирают:

- по номинальному напряжению: U_уст ≤ U_ном ;

- по допустимой нагрузке: F_расч ≤ F_доп ,

где F_расч – сила, действующая на изолятор;

F_доп – допустимая нагрузка на головку изолятора

F_доп=0.6∙F_разр

где F_разр – разрушающая нагрузка на изгиб, кН

Выбираем изоляторы типа АП 70/110AIV(полимерные изоляторы), для установок U=110кВ, F_расч= 70кН.

F_доп=0.6∙70000 = 42 кН

F_расч=29.527 Н < F_доп=42000 Н

Выбранные изоляторы проходят по условию проверки.

5.4 Разъединители и приводы к ним

Разъединители могут быть внутренней и наружной установок. Заземляющие ножи могут быть расположены со стороны шарнирного или разъемного контакта или с обеих сторон. Заземляющие ножи имеют механическую блокировку, не разрешающую включать их при включенных главных ножах.

Разъединители выбирают по:

- роду установки;

- величине номинального напряжения, ;

- величине номинального тока,

Проверяют:

- i_ап> i_укз

-термич. Стойкость

I²_тер*t_кз >B_к

I²_тер*t_кз=40²_*3=4800кА²_*с

-на отключающую способность: I_{отк в}> I”

S_{отк в} > S_кз

Выбираем разъединитель: РНДЗ-110/630 Т1 по таблице 5.5/2.

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.

Таблица 4 – Табличные и расчётные данные разъединителя

Величина	Данные РГП-110/1000 УХЛ1	Расчётные данные
U, кВ	110	110
I, А	630	78.28
i_у, кА	80	2,048
В_к,кА²с	3969	0,689

Сравнивая расчётные и табличные данные, делаем вывод, что выбранный разъединитель условиям выбора и проверки удовлетворяет.

Выбор выключателя на стороне высокого напряжения

Выключатель предназначен отключать токи нагрузки и токи к.з. т.е. это аппарат способный отключать цепь в аварийном режиме.

Выключатель выбирают по:

- роду установки;

- величине номинального напряжения, ;

- величине номинального тока,

Проверяют:

- i_ап > i_{у кз}

-термическую стойкость

I²_тер*t_кз> В_к

I²_тер*t_кз=40²_*3=4800 кА²_*с

-на отключающую способность:

I_{отк в} > I^”

S_{отк в} > S_кз

Выбираем по таблице 5.2 выключатель: ВГП-110У1.

Результаты расчетов сводим в таблицу 5

Таблица 5 – Табличные и расчётные данные выключателя

Величина	Данные ВГУ-110-40/3150 У1	Расчётные данные
U, кВ	110	110
I, А	2000	78.28
i_у, кА	102	2.048
B_к, кА²×с	4800	0,689
I_отв, А	40	0.803

Сравнивая расчётные и табличные данные, делаем вывод, что выбранный выключатель условиям выбора и проверки удовлетворяет.

5.6 Выбор трансформатора тока встроенного в силовой выключатель

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защит от первичных цепей высокого напряжения.

Выбираем по таблице 5.10 /2/ трансформатор тока встроенный в силовой выключатель типа: ТВ-110-I-300/5.

Таблица 6 – Табличные данные трансформатора тока

Величина	Данные ТВ-110-1-300/5
U, кВ	110
Iпер, А	300
Iвт, А	5
B_к, кА²×с	1200

5.7 Выбор трансформатора тока встроенного в силовой трансформатор

Выбираем по таблице 5.11 трансформатор тока встроенный в силовой трансформатор типа: ТВТ-110-1-300/5.

Таблица 7 – Табличные данные трансформатора тока

Величина	Данные ТВТ-110-1-300/5
U, кВ	110
Iпер, А	300
Iвт, А	5
B_к, кА²×с	1875

5.8 Ограничители перенапряжения

Ограничители перенапряжений применяют для защиты подстанционного оборудования открытых распределительных устройств.

Выбираем по таблице 5.21: ОПН-110У1.

5.9 Выбор аппаратов в нуле силового трансформатора

В установках 110 кВ в нейтрале трансформатора предусматривается заземлитесь нейтрали, который выбирается по тем же показателям, что и разъединитель.

Выбираем по таблице 5.6: ЗОН-110М-1-У-1, тип привода: ПРН-11У1.

Результаты расчетов сводим в таблицу 7.

Таблица 7 – Табличные и расчётные данные заземляющего ножа

Величина	Данные ЗОН-110М-1-У-1	Расчётные данные
U, кВ	110	110
I, А	400	83,65
i_у, кА	16	2,11
B_к, кА²×с	119,07	0,72

В нуле трансформатора устанавливается ограничитель перенапряжения, предназначенный для защиты нейтрали от коммутационных и атмосферных перенапряжений. Выбираем по таблице 5.21: ОПН-60.

6 Выбор аппаратов на стороне низкого напряжения

Рабочий ток на стороне НН:

. (39)

где– полная мощность подстанции, МВА;

n – количество секций;

- напряжение подстанции с низкой стороны.

6.1 Выбор и проверка шинного моста

Шинный мост - это соединение трансформатора с распределительным устройством низкого напряжения (РУ НН). В качестве шинного моста могут использоваться как гибкие, так и жесткие шины, а также комплектные токопроводы.

Шинный мост выбирается по экономической плотности тока (выражение (27)), проверяется по длительно допустимому току (выражение (28)).

Выбираем по таблице 7.2/4/:

Шина алюминиевая 60х6, S = 3,57 см², I_{дл. доп.} = 880 А.

Рисунок 6 - Расположение шин

В случае аварийного режима (при отключении одного из трансформаторов) ток будет определяться:

(40)

Условие проверки.

. (41)

788,08 < 880.

Шина по длительно-допустимому току проходит.

Проверка шин на термическую стойкость при коротком замыкании производится по условию:

(42)

где - минимальное сечение шины по термической стойкости;

- выбранное сечение шин.

Минимальное сечение шин, отвечающее требованиям термической стойкости при коротком замыкании, можно определить по формуле:

(43)

где Bk - тепловой импульс из таблицы 3;

C - постоянная (для алюминиевых шин С = 91), ;

Условие выполняется, следовательно, шинный мост по термической стойкости короткого замыкания проходит.

Проверка шин на динамическую стойкость при коротком замыкании производится по условию:

, (44)

где – напряжение в материале шин, МПА, возникающее при воздействии изгибающего момента;

– допустимое механическое напряжение в материале шины, МПА.

выбирается из таблицы 6.7 /12/. Для алюминиевых шин = 40 МПА.

Напряжение в материале шин, возникающее при воздействии изгибающего момента:

(45)

где i_У – ударный ток при трехфазном коротком замыкании;

l – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, м (рекомендуется l = 1-1,5 м);

а – расстояние между фазами (рекомендуется а = 0,6-0,8 м);

W – момент сопротивления шины относительно оси, перепендикулярнойдействию силы, см³.

(46)

где b – высота шины;

h – ширина шины.

i_У = 13,323 кА.

Принимаем:

l = 1 м. а = 0,6 м.

1,068 < 40.

Условие выполняется, следовательно, шинный мост по динамической стойкости проходит.

6.2 Выбор и проверка опорных изоляторов для наружной установки

Опорные изоляторы выбирают:

- по номинальному напряжению:

U_уст ≤ U_ном . (47)

- по допустимой нагрузке:

F_расч ≤ F_доп , (48)

где F_расч – сила, действующая на изолятор;

F_доп – допустимая нагрузка на головку изолятора.

F_доп = 0.6F_разр, (49)

где F_разр – разрушающая нагрузка на изгиб

Выбираем по таблице 5.7 /4/: С4-80 I УХЛ, Т1.

Расчетная сила F_расч, Н, определяется:

(50)

где i_у – ударный ток при трехфазном коротком замыкании, А;

l – длина пролета между опорными изоляторами (рекомендуется 1-1,5 м), м;

a– расстояние между фазами (рекомендуется 0,6-0,8 м), м;

k_h– поправочный коэффициент на высоту шины.

Если шина расположена плашмя, то k_h определяется:

(51)

где H_из – высота изолятора;

H – определяется исходя из размеров изолятора (рисунок 7).

H = H_из + h/2 . (52)

Рисунок 7 – Определение размеров изолятора

Выбранный изолятор по допустимой нагрузке проходит.

Выбор опорных изоляторов сведем в таблицу 12.

Таблица 12

Величина	Данные С4-80 I УХЛ, Т1	Расчетные данные
U,кВ	10	10
F_расч, Н	2400	51,75

6.3 Выбор и проверка проходных изоляторов

Проходные изоляторы выбирают:

1) по номинальному напряжению: U_из>U_сх ;

2) по номинальному току: I_из>I_сх,

3) по допустимой нагрузке:

F_paсч<F_доп, (53)

где F_pa_сч – сила, действующая на изолятор;

F_доп – допустимая нагрузка на головку изолятора.

F_доп определяется по формуле (45).

Расчетная сила F_pa_сч, H, определяется по формуле (50).

Выбираем: ИП-10/630-750 УХЛ1 /4/.

F_разр = 7500 Н.

F_доп=0,6 ∙F_разр = 0,6∙ 7500 = 4500 Н.

51,24 < 4500.

Выбранный изолятор по допустимой нагрузке проходит.

Выбор проходных изоляторов сводим в таблицу 13.

Таблица 13

Величина	Данные ИП-10/630-750 УХЛ1	Расчетные данные
U,кВ	10	10
I, А	630	394,04
F_расч, Н	4500	51,24

6.4 Выбор и проверка сборных шин

В установках напряжением до 35 кВ включительно применяют сборные шины прямоугольного сечения, которые более экономичны, нежели круглые шины сплошного сечения.

Выбираем по допустимому току нагрузки:

(54)

где – допустимый ток нагрузки шины (определяется по справочнику в зависимости от сечения);

- максимальный длительный ток нагрузки той цепи, для которой предназначена шина.

По таблице 7.2 /4/ выбираем: алюминиевые шины марки АДО, размер 60х6, сечение шины 3,57 мм². Допустимый ток I_доп = 880 А. Шины располагаются на ребро для более эффективного охлаждения.

880 А>788,08 А

Рисунок 8 – Расположение шины (1 – шина, 2 - изолятор)

Проверка выбранного сечения сборных шин:

по длительно-допустимому току:

Допустимый ток I_доп = 880 А.

788,08 < 880.

Сборные шины по длительно-допустимому току проходят.

на термическую стойкость осуществляется по формулам (42), (43).

Условие выполняется, следовательно, сборные шины по термической стойкости короткого замыкания проходят.

на динамическую стойкость при коротком замыкании производится, используя формулы, приведенные в пункте 6.1.

i_У = 13,323 кА.

Принимаем:

l = 1 м. а = 0,6 м.

1,423 < 40.

Условие выполняется, следовательно, сборные шины по динамической стойкости проходят.

6.5 Выбор и проверка ячейки ввода

Ячейку ввода выбирается по таблице 9.5 /4/, в зависимости от напряжения и тока.

Таблица 14

Параметр или аппарат	КВ-1
Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальный ток, А	1000
Выключатель	ВВТП-10-10/630У2
Тип привода к выключателю	Пружинный
Габариты шкафа, мм: ширина глубина высота	750 1200 2150

6.6 Выбор и проверка выключателя ячейки ввода

Выключатели выбирают по:

- роду установки;

- величине номинального напряжения, ;

- величине номинального тока, ;

По таблице 5.5 /5/ выбираем: ВВТП-10-10/630У2.

Проверяют:

- на электродинамическую стойкость:

- на термическую стойкость: ;;

- по отключающей способности: .

Таблица 15

Величина	Данные ВВТП-10-10/630У2	Расчётные данные
U, кВ	10	10
I, А	630	394,04
I_{отк в}, кА	10	5,225
B_к, кА²×с	300	21,021
i_у, кА	25	13,232

Сравнивая расчётные и табличные данные, делаем вывод, что выбранный выключатель условиям выбора и проверки удовлетворяет.

6.7 Выбор и проверка трансформаторов тока ячейки ввода

Рисунок 9 – Схема подключения приборов

Выбор трансформатора тока производится:

роду установки;
по номинальному напряжению:

U_тт≥ U_схнн, (56)

где U_тт - номинальное напряжение трансформатора тока, кВ;

по номинальному току:

I_1ном ≥ I_раб.нн, (57)

где I_1ном – номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока, А;

Выбирают трансформатор тока по таблице 5.24 /5/. Принимают проходной, одновитковый, с литой изоляцией трансформатор тока для внутренней установки типаТПОЛ-10. Все его данные заносим в таблицу 16.

Таблица 16

U_н, кВ	Номинальный ток, А		Класс точности	Номинальная нагрузка z, Ом	Ток электродинамической стойкости, кА	Допустимый ток термической стойкости кА/допустимое время, с
	первичный	вторичный
10	600	5	0,5/10Р	0,4	81	32/3

Трансформаторы тока проверяют:

1) на термическую стойкость:

I_т²·t_т ≥ В_к, (58)

где I_т – предельный ток термической стойкости, кА;

t_т – длительность протекания этого тока, с;

В_к – тепловой импульс тока короткого замыкания, кА²·с.

2) на динамическую стойкость:

I_{у тт} ≥ I_у, (59)

где I_{у тт} – ударный ток трансформатора тока, кА;

3) по вторичной мощности

S_тт ≥ S_расч, (60)

где S_тт – номинальная вторичная нагрузка, вар;

S_расч – расчетная мощность подключённой нагрузки к трансформатору тока, вар.

S_тт=I_2н²·r, (61)

где I_2н – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока, А;

r – номинальная нагрузка, Ом.

S_расч= I_2н²·r₂, (62)

где r₂ –сопротивление внешней цепи, Ом.

r₂= r_приб + r_пров + r_конт, (63)

где r_приб – сумма сопротивлений всех последовательно включённых обмоток приборов, Ом;

r_пров – сопротивление соединительных проводов, Ом;

r_конт – сопротивление контактных соединений (для трёх приборов r_конт= 0.1), Ом.

r_приб= S_приб/ I_2н², (64)

где S_приб – полная мощность всех приборов, присоединенных к трансформатору тока (расчёт ведётся по наиболее загруженной фазе), вар.

Выбираем измерительные приборы по таблице 6.26 /4/. Все данные приборов заносим в таблицу 17.

Таблица 17

Наименование прибора	Класс точности	Тип прибора	Нагрузка
Наименование прибора	Класс точности	Тип прибора	фаза А	фаза С
амперметр	1.5	Э377	0,1
счётчик активно-реактивной мощности	0,2S	ЕА	2*2	2*2
Итого			4,1	4

Счётчики активной и реактивной мощности выбираем типа ЕвроАльфа. Счётчики ЕА многофункциональные имеют микропроцессорный источник информации для АСУ потреблением и сбытом электроэнергии, предназначен для работы на перетоках генерации и распределительных сетях у производителей и потребителей электроэнергии. С помощью этих счётчиков ведётся многотарифный учёт активной и реактивной энергии.

r_пров= ρ·l_расч/q, (65)

где ρ – удельное сопротивление провода;

l_расч – расчётная длина провода, м;

q – сечение проводов, мм².

l_расч= m·l, (66)

где l – длина проводов, м;

m – коэффициент, зависящий от схемы включения (неполная звезда m=).

Принимаем для монтажа медные провода. l = 4 м. q = 4 мм². ρ = 4,6Ом·км (таблица 7.32 /4/);

l_расч=·4 = 6,93 м;

r_пров= 4,6·10^-6·6,93·10³/4 = 0,008 Ом;

r_приб=4,1/5²= 0,164 Ом;

r₂= 0,164 + 0,008 + 0,1 = 0,272 Ом;

S_расч= 5²·0,272 = 6,8 ВА;

Все данные выбора и проверки трансформаторов тока сводим в таблицу 18.

Таблица 18

Наименование величины	Данные ТПОЛ - 10	Расчетные данные
U, кВ	10	10
I, А	600	394,04
I_у, кА	81	13,232
I_т²·t_т, кА²с	3072	21,021
S, ВА	10	6,8

Сравнивая расчетные и табличные данные, делаем вывод, что трансформатор тока условиям выбора и проверки удовлетворяет.

6.8 Выбор и проверка ячейки секционного выключателя

Ячейка секционного выключателя выбирается аналогично ячейке ввода, в зависимости от напряжения и тока. Принимаем ячейку секционного выключателя комплектную выкатную типа КВ– 1.

Таблица 19

Параметр или аппарат	КВ-1
Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальный ток шкафа, А	630
Номинальный ток сборных шин, А	1000
Номинальный ток отключения выключателей, кА	20
Номинальный ток электродинамической стойкости, кА	52
Выключатель	ВВТП – 10 – 10/630У2
Тип привода к выключателю	Пружинный
Габариты шкафа, мм: ширина глубина высота	750 1200 2150

6.9Выбор и проверка секционного выключателя

Выбор секционного выключателя производится по тем же параметрам, что и выбор выключателя ввода (пункт 6.6). Выбирают выключатель по таблице 5.5 /5/. Принимаем вакуумный выключатель с пружинным приводом для внутренней установки типа ВВТП – 10 – 10/630У2.

Секционный выключатель проверяют по термической, динамической стойкости и по отключающей способности. Все данные выбора и проверки секционного выключателя сводим в таблицу 20.

Таблица 20

Данные ВВТП – 10-10/630У2	Расчетные данные
U_н=10 кВ	U_н= 10 кВ
I_н= 630 А	I_н= 394,04А
I_отк=10 кА	I^"= 5,225 кА
I_т²·t_т= 300 кА²·с	В_к= 12,831 кА²·с

Сравнивая расчетные и табличные данные, делаем вывод, что секционный выключатель условиям выбора и проверки удовлетворяет

6.10 Выбор и проверка трансформаторов тока ячейки секционного выключателя

Рисунок 10 – Схема подключения приборов

Выбор трансформатора тока производится: по номинальному напряжению, номинальному току, по роду установки.

Выбирают трансформатор тока по таблице 5.24 /5/. Принимаемтрансформатор тока с литой изоляцией для внутренней установки типа ТПОЛ-10. Все данные сводим в таблицу 21.

Таблица 21

U_н, кВ	Номинальный ток, А		Класс точности	Номинальная нагрузка z, Ом	Ток электродинамической стойкости, кА	Допустимый ток термической стойкости кА/допустимое время, с
	первичный	вторичный
10	600	5	0,5/10Р	0,4	81	32/3

Трансформаторы тока проверяют на термическую, динамическую стойкость, и по вторичной мощности. Для проверки трансформатора тока ячейки секционного выключателя используются формулы пункта 6.7. Для ячейки секционного выключателя выбирают только амперметр. Выбираем амперметр по таблице 6.26 /4/. Все его данные заносим в таблицу 22.

Таблица 22

Наименование прибора	Класс точности	Тип прибора	Нагрузка
			фаза А	фаза С
амперметр	1,5	Э377	0,1
Итого			0,1

Длина проводовl будет меньше, чем длина проводов ячейки ввода потому, что измерительных приборов меньше (принимаем l = 2 м), сопротивление контактных соединений примем также меньшим: для одного прибора r_к= 0,05 Ом. Коэффициент m = . Принимаем для монтажа медные провода. l = 4 м. q = 4 мм². ρ = 4,6Ом·км (таблица 7.32 /4/);

l_расч= ·2 = 4 м;

r_пров= 4,6·10^-6·4·10³/4 = 0,0046 Ом;

r_приб=0,1/5²=0,004 Ом;

r₂=0,004 + 0,0046 + 0,05 = 0,0586 Ом;

S_расч= 5²·0,0586 = 1,465 ВА.

Все данные выбора и проверки трансформаторов тока сводим в таблицу 23.

Таблица 23

Наименование величины	Данные ТПОЛ - 10	Расчетные данные
U, кВ	10	10
I, А	600	394,04
I_у, кА	81	13,323
I_т²·t_т, кА²с	3072	21,021
S, ВАр	10	1,465

Сравнивая расчетные и табличные данные, делаем вывод, что трансформатор тока условиям выбора и проверки удовлетворяет.

6.11 Выбор и проверка кабельных линий

Кабели выбирают:

1) по конструкции: выбираем кабели с алюминиевыми жилами, прокладка осуществляется в земле;

2) по экономической плотности тока.

(67)

где n – число отходящих линий. n = 15.

Принимаемпо таблице 2.13 /5/ кабель АВВГ (алюминиевые жилы, изоляция жил – ПВХ пластикат, оболочка – ПВХ пластикат без защитного покрова),F = 120 мм², I_дл.доп= 240 А.

Выбранные кабели проверяют:

по допустимому току:

I_доп>I_{прод.расч}=I_раб, (68)

где I_{прод.расч} – продолжительно допустимый расчетный ток;

I_доп - длительно допустимый ток с учетом поправочных коэффициентов;

I_доп= k₁∙k₂ ∙I_{доп.ном}, (69)

где k₁ – поправочный коэффициент на число рядом проложенных в земле кабелей, (k₁ = 1);

k₂ - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды,(k₂= 1).

I’_доп= 1∙1∙240 = 240 А.

105,078 < 240.

Так как неравенство верное, то делаем вывод, что кабели по допустимому току проходят.

По термической стойкости к токам короткого замыкания:

(70)

где - минимальное сечение кабеля по термической стойкости;

- выбранное сечение кабеля.

Минимальное сечение кабеля, отвечающее требованиям термической стойкости при коротком замыкании, можно определить по формуле:

(71)

где B_k - тепловой импульс из таблицы 3;

C - постоянная (для кабелей с алюминиевыми жилами С = 91), ;

Условие выполняется, следовательно, кабель по термической стойкости короткого замыкания проходит.

6.12 Выбор и проверка ячейки отходящих линий

Ячейка секционного выключателя выбирается аналогично ячейке ввода, в зависимости от напряжения и тока.

(72)

где n - число отходящих линий по заданию.

Принимаем ячейку секционного выключателя комплектную выкатную типа КВ– 1 (см таблицу 19).

6.13 Выбор и проверка выключателя отходящей линии

Выбор выключателя отходящей линии производится по тем же параметрам, что и выбор выключателя ввода. Выбирают выключатель по таблице 5.4 /5/. Принимают вакуумный выключатель с пружинным приводом для внутренней установки типа ВВТП –10–10/630У2. Все данные выбора и проверки выключателя отходящей линии сводим в таблицу 24.

Таблица 24

Данные ВВТП – 10-10/630У2	Расчетные данные
U_н=10 кВ	U_н= 10 кВ
I_н= 630 А	I_н=105,078 А
I_отк=10 кА	I^"= 5,225 кА
I_т²·t_т= 300 кА²·с	В_к= 4,641 кА²·с

Сравнивая расчетные и табличные данные, делаем вывод, что выключатель отходящей линии условиям выбора и проверки удовлетворяет.

6.14 Выбор и проверка трансформаторов тока отходящей линии

Рисунок 11 – Схема соединения приборов

Выбор трансформатора тока производится: по номинальному напряжению, номинальному току, по роду установки.

Выбирают трансформатор тока по таблице 5.9 /4/. Принимаемтрансформатор тока с литой изоляцией для внутренней установки типа ТПЛ-10. Все данные сводим в таблицу 25.

Таблица 25

U_н, кВ	Номинальный ток, А		Класс точности	Номинальная нагрузка r, Ом	Ток электродинамической стойкости, кА	Допустимый ток термической стойкости кА/допустимое время, с
	первичный	вторичный
10	400	5	0,5/10Р	0,4	165	35/3

Трансформаторы тока проверяют на термическую, динамическую стойкость, и по вторичной мощности. Для проверки трансформатора тока ячейки секционного выключателя используются формулы пункта 6.7. Для ячейки отходящей линии устанавливается амперметр и счетчик активной мощности. Выбираем измерительные приборы по таблице 6.26 /4/. Все данные приборов заносим в таблицу 26.

Таблица 26

Наименование прибора	Класс точности	Тип прибора	Нагрузка
Наименование прибора	Класс точности	Тип прибора	фаза А	фаза С
амперметр	1.5	Э377	0,1
счётчик активно-реактивной мощности	0.5	ЕА	2*2	2*2
Итого			4,1	4

Длина проводов (l) будет меньше, чем длина проводов ячейки ввода потому, что измерительных приборов меньше (принимаем l = 3 м). Cопротивление контактных соединений для двух приборов r_конт= 0,1 Ом.

Принимаем для монтажа алюминиевые провода. q = 4 мм². ρ = 4,6Ом·км (таблица 7.32 /4/);

l_расч= ·3 = 5,196 м;

r_пров= 4,6·10^-6·5,196·10³/4 = 0,006 Ом;

r_приб=4,1/5²=0,164 Ом;

r₂=0,164 + 0,006 + 0,1 = 0,19 Ом;

S_расч= 5²·0,19 = 4,75 ВА.

Все данные выбора и проверки трансформаторов тока сводим в таблицу 27.

Таблица 27

Наименование величины	Данные ТПЛ - 10	Расчетные данные
U, кВ	10	10
I, А	400	105,078
I_у, кА	165	13,323
I_т²·t_т, кА²с	3675	4,641
S, ВАр	10	4,75

Сравнивая расчетные и табличные данные, делаем вывод, что трансформатор тока условиям выбора и проверки удовлетворяет.

6.15 Выбор и проверка опорных изоляторов внутренней установки

Опорные изоляторы внутренней установки выбирают:

1) по номинальному напряжению: U_из>U_сх ;

2) по допустимой нагрузке:

F_расч<F_разр, (73)

где F_расч - сила, действующая на изолятор;

F_разр - допустимая нагрузка на головку изолятора.

Выбираем по таблице 5.7 /4/ ИО-10-3,75 I У3. F_доп = 3750 Н.

Расчетная сила F_pac_ч, H, определяется:

(74)

где i_y_д – ударный ток при трехфазном коротком замыкании, А;

l – длина пролета между опорными изоляторами, м;

а – расстояние между фазами, м;

k_h– поправочный коэффициент на высоту шины.

Если шина расположена на ребро, то k_h определяется:

k_h= H/H_из, (75)

где H_из – высота изолятора;

Н – определяется исходя из размеров изолятора.

Н = Н_из + b + h/2 .

k_h=(0,12 +0,006 +0,08/2)/0,12=1,38.

Принимаем l = 1 м. a = 0,6 м.

0,6 ∙F_доп = 0,6∙3750 = 2250 Н.

70,712 < 2250.

Выбранный изолятор по допустимой нагрузке проходит.

6.16 Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения

Рисунок 12 – Принципиальная электрическая схема соединения обмоток ТН НАМИТ

Выбор трансформаторов напряжения производится:

по номинальному напряжению: U_тн≥ U_сх;
по конструкции и схеме соединения обмоток;
по классу точности (в зависимости от классов точности подключаемых приборов).

Выбираем 2 трансформатора напряжения по таблице 5.13 /4/. Принимаем трёхфазный трансформатор напряжения с естественным масляным охлаждением для измерительных приборов для внутренней установки типа НАМИТ-10-2 УХЛ. Все его данные заносим в таблицу 28.

Таблица 28

U_н, кВ	Номинальное напряжение обмоток, В			Номинальная мощность, В·А, в классе точности 0,5
U_н, кВ	первичной	Основной вторичной	Дополнительной вторичной	Номинальная мощность, В·А, в классе точности 0,5
10	10000	100	100/3	200

Трансформаторы напряжения проверяют по вторичной мощности:

S_тн ≥ S_расч, (76)

где S_тн – номинальная вторичная нагрузка, ВА;

S_расч – расчетная мощность подключённых приборов к трансформатору напряжению (для наиболее загруженной секции), ВА.

S_расч= √P²+Q², (77)

где P – активная мощность прибора, Вт;

Q – реактивная мощность прибора, вар.

Q= P·tφ. (78)

Выбираем измерительные приборы по таблице 6.26 /4/. Отходящих линий 12.Две секции, на каждую приходится по 6 линий. Все данные приборов и расчёта заносим в таблицу 29.

Таблица 29

Наименование прибора	Число приборов	Тип прибора	Число катушек	Нагрузка прибора			Общее
Наименование прибора	Число приборов	Тип прибора	Число катушек	cosφ	sinφ	P	P	Q
Вольтметр	4	Э377	1			2	8
Счётчик	11	ЕА	2	0,38	0,925	2	44	107,1
Итого							52	107,1

S_расч= =119 ВА.

Все данные выбора и проверки трансформаторов напряжения сводим в таблицу 30.

Таблица 30

Наименование величины	Данные НАМИТ –10-2 УХЛ	Расчетные данные
U, кВ	10	10
S, ВА	150	119

Сравнивая расчетные и табличные данные, делаем вывод, что трансформатор напряжения условиям выбора и проверки удовлетворяет.

6.17Выбор и проверка предохранителей для защиты трансформаторов напряжения

Предохранители выбираются:

- по номинальному напряжению сети: ;

- по отключающей способности: ().

Для защиты трансформаторов напряжения выбирается по таблице 5.4/4/ предохранитель типа ПКН 001-10 У3, со следующими данными:

- номинальное напряжение: Uном. = 10 кВ;

- максимальное рабочее напряжение: U_max_раб= 12 кВ;

- ток отключения: I_откл = 8 кА.

Данный предохранитель условиям проверки удовлетворяет.

6.18 Собственные нужды и оперативный ток

Приемники собственных нужд подстанций делятся на три группы по степени надежности. Приемники 1 группы - это приемники, отключение которых приводит к нарушению нормального режима эксплуатации, к частичному иди полному отключению или к авариям с повреждением основного оборудования. Для питания этой группы необходимо два источника с автоматическим включением резерва.

Приемники 2 группы - это приемники, отключение которых допустимо на 20 - 40 мин для подстанций с обслуживающим персоналом или до приезда обслуживающего персонала, если дежурного на подстанции нет. Восстановление питания у приемников этой группы осуществляется вручную.

К 3 группе относятся приемники, отключение которых допустимо на более длительное время.

По режиму включения в работу электроприемники собственных нужд подстанций разделяются на постоянно включенные в сеть; включаемые периодически в зависимости от температуры окружающего воздуха; включаемые во время ремонтов.

Постоянно включенные приемники 1 группы: оперативные цепи, электродвигатели системы охлаждения трансформаторов, аппаратура связи и телемеханики, электродвигатели системы смазки и охлаждения.

Периодически включаемые приемники 2 группы: электродвигатели компрессоров, зарядно-подзарядные устройства аккумуляторных батарей, освещение, электроотопление помещения, электроподогрев аппаратуры и шкафов высокого напряжения.

Приемники 3 группы: вентиляция и технологическая нагрузка вспомогательного здания, мастерские.

Мощность потребителей собственных нужд невелика, поэтому они питаются от сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов. Предельная мощность ТСН - 630-1000кВА.

Присоединение ТСН к сети зависит от системы оперативного тока. Постоянный оперативный ток используют на всех подстанциях 330-750 кВ и выше и на подстанциях с РУ 110-220 кВсо сборными шинами, переменный или выпрямленный - на подстанциях 35-220 кВ без выключателей высокого напряжения. На рисунке 13 показана схема питания ТСН подстанции на переменном оперативном токе.

Здесь предусматривается непосредственное подключение ТСН к выводам низшего напряжения главных трансформаторов. Такое подключение обеспечивает питание сети оперативного тока и производство операции выключателями при отключении шин 6-10 кВ.

Рисунок 13 – Питание ТСН подстанции на переменном оперативном токе

6.19 Выбор и проверка трансформаторов собственных нужд

На подстанции мощность на собственные нужды расходуется на освещение подстанции, на вентиляцию, подогрев масла трансформатора и выключателей в зимний период времени; летом – на принудительную вентиляцию и обдув масла; на обогрев привода шкафов и ячеек ЗРУ.

Мощность, расходуемая на собственные нужды подстанции, составляет приблизительно 1 процент от полной мощности подстанции:

, (79)

где - мощность собственных нужд подстанции;

- полная мощность подстанции;

МВА.

Мощность ТСН с учетом коэффициента спроса составит:

, (80)

где k_c - коэффициент спроса, равный (0,7-0,8);

Выбирается 2 трансформатора типа ТМ-160/10/0,4 номинальной мощностью 100кВА.

6.20 Выбор и проверка предохранителей для защиты трансформаторов собственных нужд

Предохранители выбираются:

- по номинальному напряжению сети: ;

- по отключающей способности:().

Для защиты трансформаторов собственных нужд выбирается по таблице 5.4/4/ предохранитель типа ПКТ 104-10-200-12,5 У3, со следующими данными:

- номинальное напряжение: U_ном = 10 кВ;

- максимальное рабочее напряжение: U_{max раб.}= 12 кВ;

- номинальный ток предохранителя: I_ном.пр.= 200 А;

- ток отключения: I_откл = 12,5 кА.

Данный предохранитель условиям проверки удовлетворяет.

7 Собственные нужды и оперативный ток

Приемники собственных нужд подстанций делятся на три группы по степени надежности. Приемники 1 группы - это приемники, отключение которых приводит к нарушению нормального режима эксплуатации, к частичному иди полному отключению или к авариям с повреждением основного оборудования. Для питания этой группы необходимо два источника с автоматическим включением резерва.

Приемники 2 группы - это приемники, отключение которых допустимо на 20 - 40 мин для подстанций с обслуживающим персоналом или до приезда обслуживающего персонала, если дежурного на подстанции нет. Восстановление питания у приемников этой группы осуществляется вручную.

К 3 группе относятся приемники, отключение которых допустимо на более длительное время.

По режиму включения в работу электроприемники собственных нужд подстанций разделяются на постоянно включенные в сеть; включаемые периодически в зависимости от температуры окружающего воздуха; включаемые во время ремонтов.

Постоянно включенные приемники 1 группы: оперативные цепи, электродвигатели системы охлаждения трансформаторов, аппаратура связи и телемеханики, электродвигатели системы смазки и охлаждения.

Периодически включаемые приемники 2 группы: электродвигатели компрессоров, зарядно-подзарядные устройства аккумуляторных батарей, освещение, электроотопление помещения, электроподогрев аппаратуры и шкафов высокого напряжения.

Приемники 3 группы: вентиляция и технологическая нагрузка вспомогательного здания, мастерские.

Мощность потребителей собственных нужд невелика, поэтому они питаются от сети 380/220В, которая получает питание от понижающих трансформаторов. Предельная мощность ТСН - 630-1000 кВА.

Присоединение ТСН к сети зависит от системы оперативного тока. Постоянный оперативный ток используют на всех подстанциях 330-750 кВ и выше и на подстанциях с РУ 110-220 кВ со сборными шинами, переменный или выпрямленный - на подстанциях 35-220 кВ без выключателей высокого напряжения. На рисунке 10 показана схема питания ТСН подстанции на переменном оперативном токе.

Здесь предусматривается непосредственное подключение ТСН к выводам низшего напряжения главных трансформаторов. Такое подключение обеспечивает питание сети оперативного тока и производство операции выключателями при отключении шин 6-10 кВ.

Рисунок 10 – Питание ТСН подстанции на переменном оперативном токе

8 Расчёт грозозащиты и заземления подстанции

8.1 Расчёт заземления подстанции

Расчетное удельное сопротивление грунта:

где повышающий коэффициент, зависящий от климатических условий;

эквивалентное удельное сопротивление грунта, .

В качестве заземлителя применяются трубы длиной 2.5 м и диаметром 60 мм. Сопротивление одиночного заземлителя:

Количество заземлителей без учета соединительных полос определяется по формуле:

где сопротивление одиночного заземлителя, Ом;

сопротивление заземляющего устройства, Ом;

коэффициент использования заземлителей [11].

Сопротивление земли [9].

Максимально возможное число заземлителей:

где – периметр подстанции, м;

и соответственно ширина и длина заземляющего контура, м;

минимальное расстояние между электродами, м.

Принимается .

Суммарное сопротивление всех вертикальных заземлителей:

Сопротивление соединительной полосы:

где – длина соединительных полос, м;

– коэффициент использования соединительных полос [11];

– ширина полосы, м;

– глубина залегания полосы, м.

Суммарное сопротивление заземляющего устройства:

Суммарное сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 0.5 Ом:

Условие выполняется.

Расстояние между соседними вертикальными заземлителями:

8.2 Расчёт грозозащиты

На рисунке 13 показано расположение грозозащиты.

где h_a - активная часть молниеотвода (превышение молниеотвода над защищаемым уровнем), м;

h - полная высота молниеотвода, м;

h_x - высота защищаемых объектов, м;

Р - постоянная (для молниеотводов при h < 30 м, Р= 1)

Рисунок 13 - Грозозащита

Необходимым условием защищенности всей площади, подстанции на высоте h_x является:

, (8.3)

где D - наибольшая диагональ четырехугольника (при четырех молниеотводах - показано на рисунке 14), м

Рисунок 14– Подстанция при четырех молниеотводах

Принимаем высоту молниеотвода h=22 м.

Высота защищаемых объектов h_x =5,5м.

Превышение молниеотвода над защищаемым уровнем

h_a = h-h_x = 17-5,5=16,5 м

8∙hа∙P = 8∙16.5∙1= 132 м

68 < 132

Условие проверки выполняется.

9 Техника безопасности и релейная защита

Для защиты оборудования подстанции по периметру подстанции устанавливается сетчатый забор высотой не менее 1.8 м. Данный забор должен иметь съёмные секции для въезда крупногабаритного транспорта. Для защиты подстанционного оборудования открытых распределительных устройств от атмосферных перенапряжений применяют: ограничители перенапряжения, трубчатые разрядники на подходах воздушных линий электропередач к подстанции, тросовые подходы к подстанциям, стержневые молниеотводы. Все аппараты на подстанции в обязательном порядке должны располагаться на основание стульев высотой не менее 2.5 м. Под силовыми трансформаторами на подстанции должны быть маслоуловители, для предотвращения попадания масла на территорию подстанции при аварии или перегрева трансформатора.

Для обеспечения безопасных условий работы обслуживающего персонала от поражения напряжением прикосновения и шаговым напряжением необходимо все части электрооборудования, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под таковым при повреждении изоляции, надежно заземлять. Так же на подстанции должно иметься переносное заземление для ремонтных работ. Территория подстанции должна освещаться для большей безопасности обслуживающего персонала. Так же на случай пожара на подстанции должно быть предусмотрено: ящики с песком, лопаты, вёдра и огнетушители. Для безопасной работы обслуживающего персонала на подстанции надо использовать резиновые перчатки, боты и специальные костюмы.

9.1 Релейная защита

Релейная защита является важнейшей частью автоматики электроустановок и энергосистем. Её основная задача состоит в том, чтобы обнаружить поврежденный участок электрической системы и возможно выдать как можно быстрее управляющий сигнал на его отключение. Дополнительная задача релейной защиты заключается в сигнализации о возникновение анормальных режимов.

Релейная защита выполняется с помощью реле различных типов. Электрическое реле – это электрический аппарат, замыкающий или размыкающий свою выходную цепь при достижении входной величиной заданного значения или условия, называемого уставкой реле. В настоящее время в эксплуатации применяются электромеханические реле с замыкающимися или размыкающимися контактами, а так же бесконтактные реле на полупроводниковых, ферромагнитных или магнитоуправляемых элементах.

Реле подразделяются на первичные и вторичные, а так же на реле прямого и косвенного действия. Первичные реле включаются непосредственно в первичную цепь, а вторичные реле – через трансформаторы тока и напряжения. Реле прямого действия воздействуют непосредственно на расцепляющий механизм привода выключателя, а реле косвенного действия – косвенно, через электромагнит отключения. Вторичные реле косвенного действия различают на основные (измерительные) и вспомогательные (логические) реле.

В качестве основных реле используют реле тока, напряжения, направления мощности, частоты и сопротивления. В качестве вспомогательных реле, выполняющих логические функции защиты, применяют реле времени, промежуточные и указательные реле.

Релейные защиты подразделяются на основные и резервные. Основной называется защита, предназначенная для работы при всех видах повреждений или части из них в пределах всего защищаемого элемента энергосистемы, причём со временем, меньшем, чем у других установленных защит. Резервной называется защита, резервирующая основную в случае её отказа или вывода из работы, а так же защиты смежных элементов при их отказе или отказе выключателей смежных элементов.

К устройствам релейной защиты, действующим на отключение, до последнего времени предъявлялись следующие требования: селективность действия, быстрота действия, чувствительность, надёжность работы.

Селективное действие – это такое действие релейной защиты, при котором обеспечивается отключение только повреждённого элемента системы.

Релейная защита должна быть достаточно чувствительной (т.е. реагирующей) к повреждениям на защищаемом элементе энергосистемы.

Требование надёжности работы релейной защиты, как свойства выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплутационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Заключение

В данном проекте приведено проектирование районной понизительной подстанции U_н=110/10 кВ. Приведён выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов. На основании задания выбрана главная схема электрических соединений.

Здесь на основании расчёта токов короткого замыкания и определения теплового импульса были выбраны и проверены все аппараты на стороне ВН и НН. С учётом годового расхода электроэнергии были выбраны сечения проводов питающей и отходящей линии, сечения сборных шин и шинного моста. Так же выбраны и проверены опорные, подвесные и проходные изоляторы.

В этом проекте были учтены собственные нужды подстанции, а так же приведены расчёты по защите подстанции (расчёт заземления и грозозащиты).

Список использованных источников

Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. В 2-хт./ Под ред. А.А. Федорова, Т.В. Сербиновского. М.: Энергия, 1985. - 820с.
ГОСТ 14209-97.
Неклепаев Б.Н. и др. Электрическая часть электростанций и подстанций. –Москва, 1987. – 443с.
Неклепаев Б.Н., Крючков Н.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы. – изд.4-е. М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608с.
Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: Справочные материалы по электрооборудованию: Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. – Томск, 2005. – 168 с.
Правила устройства электроустановок – изд.7-е.- М.: Энергоатомиздат, 2003. – 646с.
Идельчик В.И. Электрические системы и сети : Учебник для вузов, - М.: Энергоатомиздат, 1989. – 522с.
Рожкова Л.Д. , Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648с.
Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания по выбору электрооборудования. РД 153-34. 0-20 527. –98 – М.; НЦЭНАС, 2002, 152с.
Кудрин В.И. Электроснабжение промышленных предприятий. – М.: Интермент инженеринг, 2005. – 672с.
Абрамова Е. Я., Алешина С. К., Чиндяскин В. И. Проектирование понижающих подстанций 35-220/6-10 кВ электропитающих систем. ГОУ ОГУ. – Оренбург, 2005. – 89с.
Электротехнический справочник в 3-х т. т.2 Электрические изделия и устройства /Под общ.ред. профессоров МЭИ (гл.ред. И.Н.Орлов) – М: Энергоатомиздат, 1996.-712 с.
www.ielectro.ru – Все об электротехнике.

ЧЕРТЕЖИ

Скачать: echs.rar

Категория: Курсовые / Электроэнергетика курсовые

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Привет студент

Наверх