Проектирование промышленных сетей напряжением 110/6 кВ

ВВЕДЕНИЕ

 

Основной задачей проектирования новых промышленных объектов является создание наиболее простой схемы энергоснабжения, наиболее полного использования всех видов энергии с наименьшими потерями.

Это достигается за счет выравнивания суточных графиков потребления электроэнергии, компенсации реактивной мощности, уменьшения простоя оборудования, повышение коэффициента мощности, сменности разработки мероприятий по экономии топливно-экономических ресурсов в перспективе.

В области энергоснабжения потребителей эти задачи предусматривают повышение уровня проектно-конструкторских разработок, внедрения высоконадежного электрооборудования, снижение непроизводительных расходов электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении. Безопасная и безаварийная эксплуатация систем энергоснабжения и многочисленных электроприемников ставит перед работником электрохозяйств разносторонние и сложные задачи, по охране труда и технике безопасности.

В современных условиях рыночной экономики одной из основных задач промышленного предприятия является повышение качества и уменьшение себестоимости продукции. В процессе решения поставленных задач, предприятию необходимо провести ряд изменений в структуре производства, таких как: применение современных технологий; повышение производительности труда; введение нового и модернизация устаревшего оборудования; экономия материалов, электроэнергии.

На сегодняшний день идет развитие новых технологических решений, которые, возможно помогут решить задачи высокого уровня развития экономики. Электрификация народного хозяйства Республики Казахстан развивается по пути разработки и внедрения электроустановок с использованием современных высокоэффективных электрических     машин и аппаратов, линий электропередач, разнообразного электротехнологического оборудования, средств автоматики и телемеханики. Поэтому наметилась тенденция к снижению энергопотребления и потерь электроэнергии у потребителей. В нашей Республике создан мощный высокоэффективный топливно-энергетический комплекс, экономное и рациональное использование которого должно обеспечивать успешное решение народнохозяйственных планов.

Целью данного курсового проекта является проектирование промышленных сетей напряжением 110/6 кВ.

Объект исследования: промышленные сети напряжением 110/6 кВ

Предмет исследования: электрооборудование промышленных сетей напряжением 110/6 кВ

Основной задачей проекта служит разработка наиболее надежного и экономичного электрооборудования.

 В курсовом проекте рассматриваются возможности применения новых видов электрооборудования электрических подстанций и распределительных пунктов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 

1.1 Краткая характеристика объекта

Для экономичной передачи и распределения электроэнергии требуется ее преобразование (повышение или понижение напряжения).

Электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электроэнергии, состоящая из трансформаторов, распределительных устройств, устройств управления и других вспомогательных сооружений называется трансформаторной подстанцией.

Часть подстанции, предназначенная непосредственно для приема и распределения электроэнергии, содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, устройства защиты, автоматики и измерительные приборы, а также другую вспомогательную аппаратуру, называется распределительным устройством.

В  электрических сетях применяют одно- и двухтрансформаторные подстанции. Двухтрансформаторные подстанции обеспечивают более надежное электроснабжение потребителей.

Питание потребителей 1 категории осуществляется по двум линиям через два силовых трансформатора.

Со стороны высшего напряжения цепь коммутируется неавтоматически – используются ручные разъединители QS1 и QS2 (что экономит средства: дешевле, чем масляные выключатели), выключаемые без нагрузки. Разъединители соединены с устройством заземления и включаются через привод, установленный на расстоянии от разъединителя (для электробезопасности обслуживающего персонала).

Между питающими линиями на стороне высшего напряжения установлена неавтоматическая перемычка с двумя разъединителями QS3 и QS4 (в нормальном режиме один из разъединителей разомкнут).

Со стороны высшего и низшего напряжения установлены разрядники FV1...FV12, защищающие оборудование от атмосферных (со стороны высшего) и коммутационных (со стороны низшего напряжения) перенапряжений, в результате которых происходит пробой искрового промежутка в разряднике и разряд уходит в землю через устройство заземления. При внутренних повреждениях (межвитковых к.з.) силового трансформатора Т1 сработает релейная защита, подающая сигнал на короткозамыкатель QN1, который создает искусственное к.з. и линия отключается. После этого отключается отделитель QR1 (за 0,2 секунды). Затем срабатывает автоматическое повторное включение линии (АПВ), при этом выключается масляный выключатель Q1 и включается автоматический ввод резерва (АВР) (масляный выключатель Q3).

Если возникает устойчивое к.з. на второй линии W2, то отключается Q2 и включается АВР. При этом все потребители питаются от трансформатора Т1, который работает с перегрузкой. Так как работа трансформатора с перегрузкой возможна лишь кратковременно, то вручную отключают разъединитель QS2 (без нагрузки!). Далее замыкают разъединители QS3 и QS4 на перемычке и от линии W1 запитывают трансформатор Т2. Затем включают масляный выключатель Q2 и отключают Q3 (АВР).

Трансформаторы собственных нужд Т3 и Т4 (типа ТМ160/6) необходимы для освещения подстанции и обогрева коммутирующей аппаратуры. Измерительные трансформаторы напряжения TV1..TV2 служат для питания параллельных катушек измерительных приборов.

Измерительные трансформаторы тока TА1..TА10 служат для питания последовательных катушек измерительных приборов и реле.

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

 

2.1 Определение количества и мощности силовых трансформаторов и трансформаторов собственных нужд

Для обеспечения надежности электроснабжения потребителей 1 категории на подстанциях устанавливают два силовых трансформатора (для случая аварийного отключения одного из них).

Мощность трансформаторов выбирается из условия:

1. при работе обоих трансформаторов  и резервировании этими трансформаторами  других подстанций

МВА,     (2.1)

где - расчетная мощность на шинах низкого напряжения, МВА; - требуемая резервируемая мощность для других подстанций, МВА; - коэффициент перегрузки.

2. при выходе из строя одного  из трансформаторов и резервировании рабочего трансформатора от других подстанций

МВА,    (2.2)

где - требуемая резервируемая мощность от другой подстанции, МВА.

При наибольшей из полученных мощностей выбираю трансформаторы:

ТМН-2500/35 с паспортными данными:

; м.

А;      (2.3)

А.      (2.4)

На всех двухтрансформаторных подстанциях 35...110 кВ необходимо установить не менее двух трансформаторов для питания оборудования собственных нужд подстанций:

- устройств обогрева выключателей и шкафов РУ с установленными в них электрическими аппаратами и приборами;

- электрического освещения;

- систем сигнализации и пожаротушения.

Номинальную мощность трансформаторов выбирают по расчетной мощности потребителей собственных нужд, составляющей около 5% от расчетной мощности подстанции:

кВА

Выбираю два трансформатора ТМ-100/6 с паспортными данными:

.

 

2.2 Расчет токов короткого замыкания

Произведу расчет токов короткого замыкания для:

- проверки чувствительности защит,

- выбора и проверки оборудования подстанции на термическую и электродинамическую стойкость.

Рис. 2.1. Расчетная эквивалентная схема сети

 

Величины напряжения при работе РПН (регулирование под нагрузкой):

( ; ; ; ).

кВ,     (2.5)

кВ,     (2.6)

кВ< кВ – условие выполнено.

Расчет сопротивления трансформатора:

Ом,   (2.7)

Ом,    (2.8)

Ом.   (2.9)

Расчет токов короткого замыкания в точке К1:

кА,       (2.10)

где кВ,

Ом.

кА.      (2.11)

Ударный ток:

кА,      (2.12)

где – постоянная времени, с,

 – ударный коэффициент.

Расчет токов короткого замыкания в точке К2:

кА,

где Ом.

кА.

Ток короткого замыкания, приведенный к высшему напряжению:

кА, кА,

кА.

Ток короткого замыкания, приведенный к низшему напряжению:

кА,

( кВ);

кА,

( кВ);

кВ.

Ударный ток:

кА,

где с, Ом,

.

2.3 Выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих частей на стороне высшего напряжения

 

Коммутационные аппараты.

Выбор разъединителей, отделителей и короткозамыкателей проводится по условиям:

- по напряжению: Uном ³ Uуст;

- по току: Iном ≥ Iрmax;

- по электродинамической стойкости: , где - предельный сквозной ток;

- по термической стойкости: , где - предельный ток термической стойкости, - время протекания тока , - приведенное время действия тока короткого замыкания (3 сек.).

1) Разъединитель – коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения линии без нагрузки (для обеспечения безопасного изоляционного промежутка между контактами), для создания видимого разрыва между частями, оставшимися под напряжением для проведения ремонтных работ. Выключается и включается с помощью ручного рычажного привода.

Выбираю разъединитель для наружной установки РДЗ-2-35 УХЛ1: Р – разъединитель, Д – двухколонковый, З – с заземляющими ножами, 2 – число разъединяющих ножей, У – для районов с умеренным климатом, ХЛ – для районов с холодным климатом.

Паспортные данные: Uном =35кВ, Iном=1000А, =63кА, =25кА, =3с.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.

2) Отделитель – отделяющий разъединитель для отключения поврежденного силового трансформатора при сохранении нормального питания исправного трансформатора. Выполняются однополюсными, соединяются на месте монтажа в трехполюсный аппарат. Отключаются автоматически, включаются ручным приводом.

Выбираю отделитель ОД-35/630У1: О – отделитель, Д – двухколонковый, У – для районов с умеренным климатом, 1 – для работы на открытом воздухе.

Паспортные данные: Uном =35кВ, Iном=630А, =80кА, =12,5кА, =3с.

3) Короткозамыкатель – короткозамыкающие  разъединители для создания мощных  искусственных к.з. на питающих  линиях, которые затем отключаются  выключателями. Выполняются двухполюсными. Включаются автоматически, выключаются ручным приводом.

Выбираю короткозамыкатель КРН-35У1: К – короткозамыкатель, Р – рубящего типа, Н – наружной установки, У – для районов с умеренным климатом, 1 – для работы на открытом воздухе.

Паспортные данные: Uном =35кВ, =42кА, =12,5кА, =3с.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2.1:

Таблица 2.1

Условия выбора и проверки	Расчетное значение	Паспортные данные
		Разъединитель РДЗ-1-35/1000УХЛ	Отделитель ОД-35/630У1	Короткозамыкатель КРН-35У1
Uном ³Uуст	35 кВ	35 кВ	35 кВ	35 кВ
Iном≥Iрmax	41,29 А	1000 А	630 А	без проверки
	6,524 А	63 кА	80 кА	42 кА
	=	=	=	=
Тип привода		ПВ-20У2	ПРО-1У1	ПРК-1У1