Проектирование ответвительной подстанции

 

 

Министерство образования и науки РФ

Охинский филиал федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

"Сахалинский государственный  университет".

 

Специальность № 140206 «Электрические станции, сети и системы».

 

Допущен к защите

дипломного проекта

Заместитель директора

по УР:

__________________ Чубарова Н.И.

«______»________________2013г.

 

 

 

 

 

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Тема: «Проектирование ответвительной подстанции».

ОФ СахГУ О. 140206 01.Э49 ПЗ

 

 

 

Руководитель дипломного  проекта                                                     Коренев А.С.

Выполнил студент группы Э49                                                             Руденко Д.Д.

 

 

 

Консультанты:

По технической части: Коренев А.С.

По экономической части: Манжурина А.В.

Рецензент:

 

 

 

 

 

 

 

2013г.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

Электроэнергетика - составляющая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию хозяйства страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии. Она имеет очень важное преимущество перед энергией других видов - относительную легкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, преобразования в другие виды энергии (механическую, химическую, тепловую, свет). 

Специфической особенностью электроэнергетики является то, что ее продукция не может накапливаться для последующего использования, поэтому потребление соответствует производству электроэнергии и во времени, и по количеству (с учетом потерь).

Последние 50 лет электроэнергетика является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей народного хозяйства России. Основное потребление электроэнергии в настоящее время приходится на долю промышленности, в частности тяжелой индустрии (машиностроения, металлургии, химической и лесной промышленности). 

В промышленности электроэнергия применяется в действие различных механизмов и самих технологических процессах; без нее невозможно действие современных средств связи и развитие кибернетики, вычислительной и космической техники.  
Так же велико значение электроэнергии в сельском хозяйстве, транспортном комплексе и в быту. 

Электроэнергетика отличается большим районообразующим значением. Обеспечивая научно-технический прогресс, она решающим образом воздействует не только на развитие, но и на территориальную организацию производительных сил, в первую очередь промышленности. 

Передача энергии на большие расстояния способствует более эффективному освоению топливно-энергетических ресурсов независимо от их удаленности от места потребления. 

Проектирование электрической части электростанций и подстанций представляет собой сложный процесс выработки и принятия решений по схемам электрических соединений, составу электрооборудования и его размещению, связанный с производством расчетов, поиском пространственных компоновок, оптимизацией фрагментов и объекта в целом. Этот процесс на современном этапе требует системного подхода при изучении объекта проектирования, математизации и автоматизации и автоматизации проектных работ с помощью ЭВМ, а также при использовании результатов новейших достижений науки и техники и передового опыта проектных, строительно-монтажных и эксплуатирующих организаций.

Целью курсового проекта является выбор схемы тупиковой подстанции, силового оборудования, составления плана и разработка конструкции подстанции.

 

 

1.Расчет электрических нагрузок подстанции.

 

Согласно заданию активная  потребляемая мощность:

;

Где: n— число потребителей,P— мощность потребителей.

 

Pmax = 2 * 20 = 40MBт

 

Максимальная реактивная мощность:

 

 

 

 

 

Qmax=40 * 1,02=40,8 МВАр

 

Так как трансформаторы и другое оборудование выбирается по средней нагрузке в наиболее загруженную смену, то для начала построим график нагрузки в графической (Рис. 1) и табличной формах  (Таблица 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Суточный график электрической нагрузки для подстанции ремонтно-механического завода.

 

Активная нагрузка потребителя  за час выраженная в именованных единицах.

1. ,

гдеPi%– активная нагрузка потребителя за час выраженная в процентах.

 

Реактивная  нагрузка потребителя за час выраженная вименованных единицах

2. ,

гдеQi%– реактивная нагрузка потребителя за час выраженная в процентах.

 

Полная  нагрузка потребителя за час выраженная вименованных единицах

3. (мВА).

 

Таблица 1. Нагрузка потребители на подстанции

Интервал времени, ∆ti ч	Pi, %	Pi, MBт	Pimax, MBт	Qi, %	Qмах, MBт	Qi, MBАp	Si, MBA
0...1	35,00	14,28	40,80	55,00	40,80	22,44	26,60
1…2	35,00	14,28	40,80	55,00	40,80	22,44	26,60
2…3	35,00	14,28	40,80	55,00	40,80	22,44	26,60
3…4	35,00	14,28	40,80	55,00	40,80	22,44	26,60
4…5	35,00	14,28	40,80	55,00	40,80	22,44	26,60
5…6	35,00	14,28	40,80	55,00	40,80	22,44	26,60
6…7	35,00	14,28	40,80	55,00	40,80	22,44	26,60
7…8	80,00	32,64	40,80	85,00	40,80	34,68	47,62
8…9	100,00	40,80	40,80	100,00	40,80	40,80	57,70
9…10	95,00	38,76	40,80	95,00	40,80	38,76	54,81
10…11	95,00	38,76	40,80	95,00	40,80	38,76	54,81
11…12	80,00	32,64	40,80	80,00	40,80	32,64	46,16
12…13	50,00	20,40	40,80	70,00	40,80	28,56	35,10
13…14	70,00	28,56	40,80	85,00	40,80	34,68	44,93
14…15	90,00	36,72	40,80	95,00	40,80	38,76	53,39
15…16	85,00	34,68	40,80	90,00	40,80	36,72	50,51
16…17	75,00	30,60	40,80	85,00	40,80	34,68	46,25
17…18	80,00	32,64	40,80	90,00	40,80	36,72	49,13
18…19	90,00	36,72	40,80	95,00	40,80	38,76	53,39
19…20	85,00	34,68	40,80	80,00	40,80	32,64	47,62
20…21	100,00	40,80	40,80	100,00	40,80	40,80	57,70
21…22	95,00	38,76	40,80	95,00	40,80	38,76	54,81
22…23	65,00	26,52	40,80	80,00	40,80	32,64	42,06
23…24	55,00	22,44	40,80	70,00	40,80	28,56	36,32

 

На основе расчетных данных, мы можем составить суточный график нагрузки (Рис. 2):

Рисунок 2. Суточный график активной и реактивной нагрузки потребителей на подстанции.

 

1) Полня средняя мощность:

(1.6) ;

где период изменения времени равный 1час.

 

2) Активная  средняя мощность: 

(1.7) .

 

3) Число часов использования максимума:

(1.8)   * 365 .

 

= 42,4 МВАр;

= 27,8 МВт;

= 6095,5 ч

 

2. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПОДСТАНЦИИ.

 

Электрическая подстанция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств.

Функционально подстанции делятся на:

Трансформаторные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов.

Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты.

Электрическое распределительное устройство, не входящее в состав подстанции, называется распределительным пунктом. Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты называется вставкой постоянного тока.

Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока.

Необходимость в повышении передаваемого напряжения возникает в целях многократной экономии металла, используемого в проводах ЛЭП, и уменьшения потерь на активном сопротивлении. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется только силой проходящего тока и отсутствием возникновения коронного разряда. Также уменьшение силы проходящего тока влечёт за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. Основная же причина повышения напряжения состоит в том, что чем выше напряжение, тем большую мощность и на большее расстояние можно передать по линии электропередачи.

 

Мощность подстанции рассчитывается по формуле:

(2.1)

Где Sср— полная средняя мощность подстанции;Sс.н.— полная мощность потребляемая для собственных нужд.

 

Sп/ст = 42,4 + 1,6 = 44 МВА.

 

Мощность собственных нужд потребляется с низкого напряжения подстанции (10кВ), нагрузка собственных нужд составляет 4 % от мощности потребителей:

(2.2)  ;

где Sср— полная средняя мощность подстанции

Sс.н. = 0,04 ∙ 42,4 = 1,7 МВА.

 

3.ВЫБОР ЧИСЛА, МОЩНОСТИ И ТИПА  ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОДСТАНЦИИ.

 

Число трансформаторов на подстанциях выбирается в зависимости от мощности и ответственности потребителей, также наличия резервных источников питания в сетях среднего и низшего напряжений. Таким образом, выбор количества трансформаторов является технико-экономической задачей.

Если потребители, подключенные к проектируемой подстанции, имеют I или II категорию по надежности электропитания, то, согласно ПУЭ, эти потребители должны получать питание от двух независимых источников питания. Такими источниками для районной подстанции является два трансформатора. Если на подстанции нет потребителей I категории, а нагрузка потребителей II категории не превышает 20%, то, как первый этап проектирования на подстанциях, предусматривается установка одного трансформатора. Потребители II категории получают резервное питание по линиям 10 кВ от соседних подстанций или от автономных источников электроснабжения.

По условию задания, проектируемая подстанция является тупиковой. С  учетом выше изложенного выбираем подстанцию двухтрансформаторную.

Установленная мощность двухтрансформаторной подстанции

Kпав= 1,4 – дополнительный коэффициент перегрузки (ГОСТ 1429-85).

Такая перегрузка допустима не более 5 суток при условии, что длительность максимальной нагрузки не более 6 часов.

 

Заданные параметры:

ВН = 35 кВ

НН = 10 кВ

 

Выбор мощности трансформатора

 

Выбор силового трансформатора будет производиться по трём основным параметрам, таким как: Высшее напряжение (ВН), Низшее напряжение (НН) и номинальная мощность трансформатора. Выбор будет производиться с учётом типа подстанции. Согласно заданию тип подстанции – тупиковая. Для расчёта номинальной мощности трансформатора нам необходимо рассчитать мощность потребителей первой категории по формуле (3.1) и третий категории по формуле (3.2).

Число трансформаторов, ;

(3.1)

=57,7 *8%= 4,6мВА.

(3.2)   ;

где Smaxiзначение полной мощности соответствующие 100% нагрузки.

= 57,7 – 4,6 = 53,1мВА.

Номинальную мощность определяем по формуле (3.3):

(3.3)  

= 0,8 * 53,1 = 42,48мВА.

 

Ориентировочный выбор трансформатора производится с учётом того, что номинальная мощность трансформатора должна быть больше или ровна расчётной мощности (формула 3.3).