Курсовой_проект(исправлено)
.pdfМинистерство образования Российской Федерации ФГБОУ ВПО
"Ивановский Государственный Энергетический Университет им. В.И. Ленина"
Кафедра электрических станций и диагностики электрооборудования
Курсовой проект
“Понизительная подстанция 220/10 кВ”
Выполнил: студент гр. 4-29хх Буров А.В.
Проверил: Новоселов Е.М.
Иваново 2014
1
|
Содержание |
|
|
Введение .......................................................................………………………. |
3 |
1. |
Характеристика подстанции ..............................................………………..... |
5 |
1.1. |
Определение типа подстанции .............................................……………….. |
5 |
1.2. |
Характеристика нагрузки подстанции....................................……………... |
5 |
2. |
Выбор силовых трансформаторов......................................………………..... |
8 |
3. |
Расчет токов короткого замыкания.....................................………………… |
9 |
4.Выбор схемы соединения подстанции...........................……………............. 15
5. Выбор типов релейных защит и автоматики.................……………............. 18
6.Выбор оборудования и токоведущих частей...................……………........... 20
6.1.Выбор выключателей.......................................................……………………. 20
6.2.Выбор разъединителей....................................................……………………. 24
6.3. |
Выбор аппаратов в цепи трансформатора собственных нужд…………..... |
24 |
6.4. |
Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения.…………… |
25 |
6.5. |
Выбор ошиновки силового трансформатора......................................…........ |
31 |
6.6. |
Выбор кабельных линий 10 кВ, отходящих к потребителю........................ |
32 |
7. |
Оперативный ток.............................................................................................. |
35 |
8. |
Технико-экономические показатели подстанции.......…………….............. |
36 |
|
Литература................................................................……………………......... |
37 |
2
Аннотация
Темой данного курсового проекта является понизительная подстанция 220/10 кВ. Заданием на данный проект явились:
схема прилегающей сети;
суточный график использования нагрузки;
характеристика нагрузочного района (максимальная мощность нагрузки, категории потребителей питающихся от данной подстанции и т.д.).
Результатом проектирования явился:
выбор трансформаторов, использующихся на подстанции;
выбор схемы соединения подстанции;
выбор типов релейной защиты и автоматики;
выбор оборудования и токоведущих частей;
выбор типа оперативного тока;
обеспечение мероприятий по охране труда;
расчет технико-экономических показателей подстанции.
3
Исходные данные:
Часть исходных данных приведена в задании по курсовому проекту. Исходная схема:
Т-1,2,3
Система 1 |
ВЛ3 |
ВЛ1 |
|
|
ВЛ4
220 кВ
Г-1,2,3
ВЛ2
ПС1
Система 2
Рис. 1 Схема участка ЭЭС
Параметры элементов системы представлены в таблице 1.
Таблица.1
Система |
|
|
|
|
Генера- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трансформаторы |
Sкз, |
Линии: длина, км, худ, Ом/км |
торы, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
МВ*А |
МВ*А x0/x1 |
|
|
|
|
МВт |
|
|
Система 1 |
Система 2 |
ВЛ-1 |
ВЛ-2 |
ВЛ-3 |
ВЛ-4 |
Г-1,2,3 |
Т-1,2,3 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4500;3 |
4000;3 |
40;0.39 |
43;0.4 |
45;0,39 |
19;0,4 |
63 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Суточный график нагрузки представлен на рис.2. На графике нагрузка указана в %
отмаксимальной мощности (-- Р, - Q).
4
%
100 |
P |
|
Q
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
||||||||
|
|||||||||||||
|
|
Рис. 2 Суточный график нагрузки общего машиностроения
1.Характеристика подстанции и еѐ потребителей
1.1.Определение типа подстанции (ПС)
Проектируемая ПС является понизительной подстанцией напряжением 220/10 кВ.
ПС является ответвительной, по своему назначению относится к потребительской, т.к. от шин НН питаются потребители.
Ввиду того, что потребители I категории должны питаться от двух независимых источников питания, на ПС устанавливаем два трансформатора.
Подстанция обслуживается дежурными на щите управления совместно с распределительными сетями.
От подстанции на стороне низкого напряжения отходит 22 кабельных линий.
1.2.Характеристика нагрузки ПС
Кданной подстанции подключены потребители 1,2 и 3 категорий. В таблице 1.1 приведены данные о соотношении количества потребителей различных категорий.
|
|
|
Таблица 1.1. |
Категория потребителя |
1 |
2 |
3 |
Процентное отношение |
40 % |
20% |
40 % |
По заданию от шин 10 кВ питается район нагрузок с РMAX = 30 МВт, cosφмакс = 0,9. Полная мощность нагрузки шин 10 кВ для ступени с максимальной нагрузкой:
Sm ax Pмакс / cosмакс 30 / 0,9 33,3 (МВА); (1)
Реактивная мощность соответствующая максимальной полной мощности:
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
Q |
макс |
S |
Р |
|
33,32 302 |
14,45 (Мвар); |
(2) |
|||
|
|
|
макс |
|
макс |
|
|
|
|
5
В табл. 1.2 приведены данные для построения суточных графиков нагрузки.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
|
N |
|
Длина |
|
P |
|
Q |
S |
|
Wi |
|
Часы |
ступени |
|
|
|
||||||
ступе |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Час |
% |
МВт |
% |
|
Мвар |
МВА |
|
МВт*ч |
||
ни |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 - 7 |
7 |
30 |
9 |
20 |
|
2.89 |
9.45 |
|
63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
7-10 |
3 |
75 |
22.5 |
70 |
|
10.12 |
24.67 |
|
67.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
10-12 |
2 |
87.5 |
26.25 |
85 |
|
12.3 |
28.98 |
|
52.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
12-13 |
1 |
60 |
18 |
55 |
|
7.95 |
19.68 |
|
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
13-18 |
5 |
87.5 |
26.25 |
85 |
|
12.3 |
28.98 |
|
131.25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
18-22 |
4 |
100 |
30 |
100 |
|
14.45 |
33.3 |
|
120 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
22-24 |
2 |
75 |
22.5 |
70 |
|
10.12 |
24.67 |
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Текущее значение полной мощности для каждой ступени графика нагрузки подсчитывается по формуле:
S |
i |
|
P 2 |
Q 2 |
(3) |
|
|
i |
i |
|
Для каждой ступени графика определяется активная энергия по формуле:
Wi ti Pi |
(4) |
По полученным данным из табл.3 определим:
суточный отпуск энергии потребителям
24 |
|
Wсу т Wi |
63 + 67.5 + 52.5 + 18 + 131.25 + 120 + 45 = 497.25 (МВт*ч) (5) |
0 |
|
среднюю нагрузку
|
|
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
365 Si |
ti |
|
|
|
|
|
|
|||
S |
ср |
|
0 |
|
|
|
22.72 (МВА) |
(6) |
|
|||
|
8760 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
время использования максимальной активной нагрузки |
|||||||||||
T |
|
|
365 Wсу т |
|
|
365 497.25 |
6050 |
(ч/год) |
(7) |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
MAX |
|
PMAX |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коэффициент заполнения годового графика нагрузки
k |
|
|
S |
ср |
|
22.72 |
0.682 |
(8) |
|
c |
|
|
|
||||||
SMAX |
33.3 |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
По полученным данным построим суточный график полной мощности в именованных величинах и годовой график полной мощности по продолжительности в именованных величинах для нагрузки 10 кВ (рис.3).
6
S, МВА
50
40
30
20
10
t, ч
0 |
7 |
10 |
12 13 |
18 |
22 |
24 |
Суточный график полной мощности
S, МВА
50
40
30
20
10
t, ч
0 |
|
|
|
|
1460 |
4015 |
5840 |
6205 |
8760 |
Годовой график полной мощности
Рис. 3
7
2. Выбор силовых трансформаторов
Поскольку с шин подстанции ПС2 питается 60% потребителей 1 и 2 категорий, то по условиям надѐжности электроснабжения, необходима установка двух силовых трансформаторов.
Мощность каждого трансформатора выбирается так, чтобы при отключении одного трансформатора, оставшийся в работе обеспечивал с допустимой перегрузкой питание нагрузки подстанции. Расчѐтная мощность одного трансформатора выбирается из условия по формуле:
Sрасч 0.7 Sm ax 0.7 33.3 23.31 (МВА) |
(9) |
Исходя из полученного результата, выбираем трансформатор типа ТРДН – 25000/220.
2.1 Проверка трансформатора по перегрузочной способности.
S, МВА
50 |
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sном.т |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
t1 |
t2 |
|
h1 |
t3 |
h2 |
h3 |
t4 |
|
|
|
|
|
|
|
t, ч |
0 |
7 |
10 |
12 13 |
18 |
22 |
24 |
|
|
|
|
|
|
Суточный график полной |
||
|
|
|
|
|
мощности |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.4 |
|
Начальная загрузка трансформатора в долях от номинальной мощности трансформатора:
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Si 2 |
ti |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
9.45 |
2 |
7 24.67 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
|
||||
K1 |
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
3 19.68 |
1 24.67 |
|
0.706 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
S |
|
m |
|
25 |
|
|
|
7 3 1 2 |
|
|
|
|||||||||
|
|
ном.тр |
|
t i |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,где i – номер ступени графика, входящей в участок начальной нагрузки; |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
m – номер последней |
|
|
|
ступени графика, входящей в участок начальной |
нагрузки;
Si - значение текущей нагрузки;
∆ti – продолжительность ступени графика, входящей в участок начальной нагрузки; Предварительное значение коэффициент перегрузки:
|
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1 |
|
|
S3 |
h1 S5 |
h2 S6 |
h3 |
1 |
|
|
|
|
5 |
4 |
|
|
|
||||||
K'2 |
|
|
|
|
|
28.98 3 |
28.98 |
33.3 |
|
|
1 22 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Síîì.òð |
|
h1 h2 h3 |
|
|
|
|
25 |
|
3 5 |
4 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кмах= Sмах/Sном=33.3/25=1.33
8
Так как К`2 >0,9·Кmax, то принимаем К2 = К`2
Допустимая перегрузка (аварийная) при К1 = 0,706 , h = 12 ч равна К2доп = 1,4 , а расчѐтное
К`2 =1.22 ,т.е. и в перегрузочном режиме трансформатор будет работать не на полную загрузку .
Таким образом, получили, что выбранный трансформатор проходит по перегрузочной способности в аварийном режиме при отключении одного из работающих на ПС трансформаторов ,а ставим такой трансформатор с перспективой на расширение производства и увеличение нагрузки.
Паспортные данные трансформатора приведены в табл. 3.
таблица. 2.1
|
|
|
|
|
|
|
|
UK, |
|
|
|
Трансформатор |
SНОМ.ТР, |
UВН, |
UCН, |
UНН, |
∆PХХ, |
∆PКЗ, |
|
% |
|
IХХ, |
|
МВ·А |
кВ |
кВ |
кВ |
кВт |
кВт |
|
|
|
% |
||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТДТН–25000/220 |
|
|
|
|
|
|
ВН-СН |
ВН-НН |
СН-НН |
|
|
25 |
230 |
38,5 |
11 |
50 |
135 |
15 |
20 |
6,5 |
0,9 |
||
|
3. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.
На проектируемой ПС произведем расчет начального значения периодической составляющей тока короткого замыкания- Iпо: на шинах высшего напряжения ПС1 – трехфазного и однофазного КЗ, на шинах низшего напряжения ПС1 – трехфазного КЗ. Для ограничения токов КЗ на стороне 10 кВ следует принять следующие меры:
-обеспечить раздельную работу трансформаторов; -у трансформаторов мощностью 25 МВА расщепленные обмотки включить
раздельно; -заземлить нейтраль только одного трансформатора.
В курсовом проекте принято, что двигательная нагрузка потребителей на напряжение 10 кВ достаточно удалена от шин ПС. В связи с чем можно не учитывать ток подпитки от нее места КЗ.
Для определения Iпо, составим схемы замещения для протекания токов прямой и нулевой последовательностей.
При определении параметров схем замещения будем пользоваться системой относительных единиц, отнесенных к базовым условиям. За величину базовой мощности примем Sб=1000 МВА и выберем базовые напряжения в соответствии со школой средних напряжений: 10.5 и 230 кВ.
На Рис.5. приведена расчетная схема для определения токов КЗ.
9
Т-1,2,3
Система 1 |
ВЛ3 |
ВЛ1 |
|
|
|
ВЛ4 |
|
220 кВ |
ПС1 |
Г-1,2,3 |
|
|
|
|
|
ВЛ2 |
Система 2
Рис.5. Расчетная схема для определения токов КЗ.
Ниже приведены численные значения исходных данных по генераторам, системам, линиям и трансформаторам:
Система |
|
|
|
|
Генера- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трансформаторы |
Sкз, |
Линии: длина, км, худ, Ом/км |
торы, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
МВ*А |
МВ*А x0/x1 |
|
|
|
|
МВт |
|
|
Система 1 |
Система 2 |
ВЛ-1 |
ВЛ-2 |
ВЛ-3 |
ВЛ-4 |
Г-1,2,3 |
Т-1,2,3 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4500;3 |
4000;3 |
40;0.39 |
43;0.4 |
45;0,39 |
19;0,4 |
63 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
На Рис.6. представлена схема замещения для токов прямой последовательности.
10