Подстанция 220/10 кВ

Введение.

При выполнении курсовой работы проектировалась подстанция 220/10 кВ. Данная ПС 220/10 кВ сооружается в республике Башкортостан. Субъект Российской Федерации, входит в состав Поволжского федерального округа Административный центр г. Уфа.

 Климат района умеренно с континентальный, со средними температурами дня в июле +19, в январе -15. Осадков больше получает восточная часть района - 500 600 мм, западная же - 400-500 мм. Преобладают ветры летом западных направлений, зимой южных.

Проектирование электрических подстанций заключается в составлении описаний ещё не существующих объектов, предназначенных для распределения электроэнергии.

     Для проектируемой подстанции 220/10 кВ выбирались силовые трансформаторы, коммуникационные аппараты, трансформаторы тока и напряжения, токоведущие части, конструкция РУ и рассчитывались токи короткого замыкания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Составление структурной схемы электрических соединений.

Распределительные устройства высшего (220 кВ) и низшего (10 кВ) напряжения связанны между собой двумя параллельно работающими трансформаторами с РПН. На подстанции устанавливается два двухобмоточных трансформатора с РПН. Электроэнергия поступает от энергосистемы в РУ 220 кВ подстанции,  трансформируется  и распределяется между потребителями в РУ 10 кВ.

Рис. 2.1. Структурная схема электрических соединений

 

2. Выбор основного оборудования

Основное оборудование всегда стремятся выбрать однотипным, так как при этом обеспечивается возможность максимальной индустриализации строительства и ремонта, а также сокращается количество обслуживающего персонала. Оборудование подстанций в основном представлено следующими элементами, главным и важным из них является, конечно, трансформатор

.

2.1 Выбор числа и мощности трансформаторов связи

Выбираем два параллельно работающих трансформатора с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). Трансформаторы должны обеспечивать питание всех потребителей при оптимальной их нагрузке а в аварийном режиме один трансформатор, оставшийся в работе обеспечить питанием потребителей с учётом перегрузки на 40%.

 

Выбор трансформаторов производится по следующим условиям:

Uном.ВН ≥ Uуст                                                (3.1)

Uном.НН ≥                                                 (3.2)

Sтранс. ≥ Sрасч                                                (3.3)

где Uном.ВН - номинальное напряжение обмотки ВН трансформатора, кВ;

- номинальное напряжение обмотки НН трансформатора, кВ кВ;

Sтранс - номинальная мощность трансформатора, МВА;

Uуст - напряжение распределяющего устройства, кВ;

Sрасч - расчетная мощность, передаваемая  через трансформатор,  МВА.

Расчетная мощность рассчитывается по формуле:

                                ,                      (3.4)

где , - мощность, передаваемая через трансформатор в режиме максимальных нагрузок, МВА.

Мощность, передаваемая через трансформатор в режиме максимальных нагрузок , определяется по формуле:

                                                            (3.5)

По формуле (3.5) определяется мощность, передаваемая через трансформатор в режиме максимальных нагрузок:

 

По формуле (2.4) определяется расчётная мощность трансформатора:

 

Трансформатор выбирается по [2.стр 156] типа ТРДН-63000/220.

Проверка выбранного трансформатора выполняется по условиям 3.1-3.3:

230 кВ 220 кВ,

11 кВ 10,5 кВ,

63 МВА 54,43 МВА.

Проверка выбранного трансформатора по перегрузке производится по формуле:

                                 ,                         (3.6)

 

 

Выбранный трансформатор ТРДН-63000/220 удовлетворяет всем условиям. Данный трансформатор является трёхфазным, двухобмоточным с расщеплённой обмоткой низкого напряжения; с принудительной циркуляцией воздуха и масла, с ненаправленным потоком масла; выполнение одной из обмоток с устройством регулирования под напряжением (РПН).

Таблица 3.1 Технические характеристики трансформатора. 

 

Тип трансформатора	Номинальная мощность,  МВА	Напряжение обмотки, кВ		Потери, кВт		Напряжение к.з., %	Ток х.х., %
		ВН	НН	х.х	к.з
ТРДН-63000/ 220	63	230	11-11	70	265	11,5	0,5

 

4 Расчет числа линий

4.1 Расчет числа линий на высоком напряжении

На подстанции число линий на высоком напряжении определяется по формуле:

                                                                 (4.1)

где - максимальная нагрузка на шинах ВН, МВт;

- пропускная способность 1 линии,МВт.

 

Выбирается  по заданию число линий 4.

4.2 Расчет числа линий на низком напряжении

Расчет числа линий на НН определяется по экономической плотности тока.

Определяется максимальный ток линий отходящих к потребителю по формуле:

                                                            (4.2)

где максимальная мощность потребителей 10кВ.

 

Определяется суммарное экономическое сечение всех отходящих линий по формуле:

                               ,                                  (4.3)

где  экономическая плотность тока [1. стр 187].

 

За экономическое сечение одного кабеля принимается и определяется число отходящих линий по формуле:

                                                               (4.4)

Полученное значение округляется в большую сторону, с таким расчетом, чтобы секции шин были загружены одинаково.

 

Принимается 24 линий для равномерной загрузки.

Определяется максимальный ток одной линии по формуле:

                                                               (4.5)

                             

Делается проверка по допустимому току по условию:

                                                               (4.6)

где допустимый ток, [5. стр 29. т 1.3.18] .

.

 

 Схема перетоков  мощности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.1. Схема перетоков мощности

 

5 Выбор схем РУ.

Распределительное устройство - это электроустановка, предназначенная для приёма и распределения электрической энергии, содержащая электрические аппараты, шины и вспомогательные устройства.Схемы РУ подстанций при конкретном проектировании разрабатываются на основании схем развития энергосистемы, схем электроснабжения района или объекта и других работ по развитию электрических сетей и должны:

- обеспечить требуемую  надежность электроснабжения потребителей  подстанции в соответствии с категориями электроприемников и транзитных перетоков мощности по межсистемным и магистральным связям в нормальном и послеаварийном режимах;

- учитывать требования  противоаварийной автоматики;

- обеспечивать возможность  и безопасность проведения ремонтных  и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения смежных присоединений;

- обеспечивать наглядность, экономичность и автоматичность.

 

 5.1 На РУ 220 кВ. Принимаем схему с одной рабочей и обходной системами шин. В нормальном режиме обходная система шин находится без напряжения, разъединители,  соединяющие линии и трансформаторы с обходной системой шин, отключены. Обходной выключатель отключён. Шины соединены между собой включённым шиносоединительным выключателем. С помощью обходной системы шин любой выключатель трансформаторов и линий может быть заменён обходным выключателем.

Рис. 5.1. Схема РУ

 

5.2 На РУ 10 кВ, принимаем схему с двумя одиночными секционированные выключателями системы шин. Данная схема применяется при двух трансформаторах с расщепленной обмоткой или сдвоенных реакторах, присоединенных каждый к двум секциям. Выбирая эту схему, мы учитываем возможность дальнейшего расширения схемы подстанции без реконструкции. Данная схема надёжна, т.к. системы секционируют, они между собой не связаны.

В нормальном режиме секционные выключатели QB1 иQB2 отключены с целью ограничения токов короткого замыкания. Обе системы шин нормально находятся под напряжением.

На отходящих линиях устанавливаются КРУ. Комплектное распределительное устройство - это распределительное устройство, состоящее из закрытых шкафов со встроенными в них аппаратами, измерительными и защитными приборами и вспомогательными устройствами. Установка КРУ снижает стоимость монтажа, позволяет широко применять механизацию и уменьшить время сооружения электроустановки.

 

6 Выбор схемы электроснабжения и трансформатора собственных нужд

Расчет нагрузки собственных нужд ПС производим согласно приложению П.6.1 и П.6.2 Л.Д. Рожков.

 

 

Таблица 6.1 Нагрузка собственных нужд подстанций.

Вид потребителя	Установ. мощность			tg	Нагрузка
	един, кВт*кол.	всего, кВт			Руст, кВт	Qуст,  кВАР
Охлаждение ТРДН-63000/220	2*5,5	11	0,85	0,62	11	6,82
Подогрев выкл-ей И приводов	8*1,7	13,6	1	0	13,6	0
Подогрев шкафов КРУ-10	1*10	10	1	0	10	0
Подогрев выводов разъединителей	0,6*29	14,4	1	0	14,4	0
Отопление, освещение, вентеля-ция ЗРУ и ОПУ	1*20	20	1	0	20	0
Освещение ОРУ	10*1	10	1	0	10	0
Мослохозяйство	1*200	200	1	0	200	0
Подзарядно-разрядный агрегат ВАЗП	2*23	46	1	0	46	0
Итого:					325	6,82

 

На подстанциях устанавливается два трансформатора собственных нужд.

Трансформаторы собственных нужд применяются для питания нужд подстанции. Сюда входят: освещение (рабочее и аварийное), компрессоры (нагнетают воздух для воздушных выключателей) и так далее.

Мощность трансформаторов собственных нужд выбирается по нагрузкам собственных нужд с учетом коэффициента загрузки и одновременности, при этом отдельно учитываются летние и зимние нагрузки, а так же нагрузка в период ремонтных работ на подстанции.

Мощность трансформаторов собственных нужд выбирается при двух трансформаторах собственных нужд на ПС с постоянным дежурством:

                                   ,                              (6.1.1)

где коэффициент допустимой аварийной перегрузки, его можно принять равным 1,4.

Расчетная нагрузка , определяется по формуле:

                           ,                       (6.1.2)

где коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты одновременности и загрузки. Принимаем

и расчетные нагрузки собственных нужд с учетом летних и зимних нагрузок, кВт и квар.

                          ,

По формуле (6.1.1) определяется мощность трансформаторов собственных нужд:

 

Выбирается 2 трансформатора по Б.Н. Неклепаеву типа ТСЗ-250/15.

Таблица 6.1 Технические характеристики трансформатора

Тип трансформатора	Номинальная мощность,  МВА	Напряжение обмотки, кВ		Потери, кВт		Напряжение к.з., %	Ток х.х., %
		ВН	НН	х.х	к.з
ТСЗ-250/15	250	10	0,4	0,1	4,4	5,5	3,5

Рис. 6.1 Схема питания с.н. подстанции с постоянным оперативным током

 

7 Расчет токов короткого замыкания

Расчеты токов КЗ необходимы:

для сопоставления, оценки и выбора главных схем электрических станций, сетей и подстанций;

выбора и проверки электрических аппаратов и проводников;