Проектирование ответвительной подстанции

По следующим формулам определяем коэффициенты загрузки:

(3.4)   ≤0,7- в нормальном режиме

(3.5)   ≤ 1,4- в аварийном режиме

 

Тип трансформатора	Номинальная мощность, МВА	Высшее напряжение, кВ	Низшее напряжение, кВ
ТРДНС 40000/35	40	35	10,5
ТРДНС 63000/35	63	35	10,5
ТДЦ 80000/35	80	35	10,5

 

1)ТРДНС 40000/35 а)

б)

2)ТРДНС 63000/35 а)

б)

3)ТДЦ 80000/35 а)

 б)

В данном случае лучше выбрать трансформаторТРДНС 63000/35- Трансформаторы трехфазные силовые масляные двухобмоточные с расщепленной обмоткой НН.

 

 

 

 

 

Таблица №2 Параметры трансформатора.

Тип	Мощность, кВА	Номинальные напряжения, кВ		Потери, кВт		Напряжение КЗ на номинальной ступени, %	Ток XX, %	Схема и группа соединений обмоток	Цена, тыс.руб.
		ВН	НН	XX	КЗ
ТРДНС-63000/35	63000	20; 24; 27	6,3-6,3; 6,3-10,5	50	250	ВН-НН 12,7 НН,-НН2 не менее 40	0,35	Д/Д-Д-0-0	90 700
		36,75	6,3-6,3; 10,5-10,5; 6,3-10,5					Ун/Д-Д-11-11; Д/Д-Д-0-0

 

 

 

4. ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ  СХЕМЫ ПОДСТАНЦИИ.

 

Электрическая схема — это чертеж, на котором показано упрощенное и наглядное изображение связи между отдельными элементами электрической цепи, выполненной с применением условных графических обозначений, и позволяющий понять принцип действия устройства. В отличие от машиностроительных и строительных чертежей электрические схемы выполняют без соблюдения масштаба, а действительное пространственное расположение составных частей установки не учитывают или учитывают приближенно.

К схемам электрических соединений электрических станций и подстанций предъявляются следующие общие требования:

1) надежность  работы;

2) экономичность;

3) техническая  гибкость и удобство эксплуатации;

4) безопасное  обслуживание;

5) возможность  расширения.

Главная схема электрических соединений подстанции — это совокупность основного электрооборудования (трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями.

Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части подстанции, так как он определяет полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальной схемы электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и так далее.

При выборе схемы электроустановок должны учитываться различные факторы: значение и роль подстанции для энергосистемы; положение подстанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей; категория потребителей по степени надежности электроснабжения; перспектива расширения подстанции и прилегающего участка сети. Из всего комплекса условий, влияющих на выбор главной схемы подстанции, можно выделить основные требования:

- надежность электроснабжения потребителей;

- приспособленность к проведению  ремонтных работ;

- оперативная гибкость электрической  схемы;

- экономическая целесообразность.

 

Рисунок 3 Схема электрических соединений  подстанции

 

Данная схема является более простой по сравнению непосредственно со схемой электрических соединений подстанций, которая является наиболее расширенной версией структурной схемы. В ней (рис. 4) мы будем рассматривать устройство, положительные и отрицательные черты РУ (Распределительных устройств).

 

 

Рисунок 4. Схема электрических соединений подстанций.

 

На стороне РУ ВН 35кВ применяется система с одной рабочей и обходной системой сборных шин.

В нормальном режиме работы обходная система шин А0 находится без напряжения, разъединители QS1, QS6, QS9, QS12 и QS15 соединяющие линию и трансформатор с обходной системой шин А0 отключены. В схеме предусмотрен обходной выключатель Q0, который может быть присоединен к любой секции с помощью развилки из двух разъединителей. Секции в этом случае расположены параллельно друг другу. Выключатель Q0 может заменить собой любой другой выключатель, для чего надо произвести следующие действия: включить обходной выключатель Q0 для проверки исправности обходной системы шин А0; отключить Q0; включить QS9; включить Q0; отключить Q3; отключить разъединители QS10 и QS11.

После указанных операций линия получает питание через обходную систему шин А0 и выключатель Q0 от первой секции. Все эти операции производятся без нарушения электроснабжения по линии, хотя и связаны с большим количеством переключений. 

С целью экономии функции обходного и секционного выключателей могут быть совмещены. Кроме выключателя Q0 есть перемычка из 2 разъединителей QS2 и QS4. В нормальном режиме она включена, обходной выключатель присоединен к секции B2 и также включен. Таким образом, секции B1 и B2 соединены между собой, и обходной выключатель выполняет функции секционного выключателя. При замене любого линейного выключателя обходным необходимо отключить Q0, отключить разъединитель перемычки (QS2), а затем использовать Q0 по его назначению. На все время ремонта линейного выключателя параллельная работа секций и линий нарушается.

На стороне РУ НН 10кВ применяется система сборных шин, которые секционируются выключателем.

Выбор данной схемы производится из следующих соображений:  Схема проста, наглядна, экономична и достаточно высоконадежна. Источник питания 6-10 кВ присоединяется к сборным шинам помощью выключателей и разъединителей. На каждую линию необходим один выключатель, который служит для отключения и включения этой цепи в нормальных и аварийных режимах. Схема с одной системой сборных шин позволяет использовать комплектные распределительные устройства (КРУ), что снижает стоимость монтажа, позволяет широко применять механизацию и уменьшает время сооружения подстанции. Кроме того, авария на сборных шинах приводит к отключению только одного источника и половины потребителей, вторая секция и все присоединения остаются в работе.

Однако схема имеет ряд недостатков: При повреждении и последующем ремонте одной секции ответственные потребители, нормально питающиеся с обеих сторон, остаются без резерва, а потребители, нерезервированные по сети, отключаются на всё время ремонта. Также источник питания, подключенный к ремонтируемой секции, отключается на все время ремонта.

 

Этот недостаток можно устранить, присоединив источник питания одновременно к двум секциям, но это усложнит конструкцию РУ и увеличит число секций (по две на каждый источник)

На подстанциях секционный выключатель Q1 в нормальном режиме отключен в целях ограничения токов КЗ

 

5. ВЫБОР ПРОВОДОВ ВН  КАБЕЛЕЙ И ШИН НН.

 

Провод— электротехническое изделие, служащее для соединения источника электрического тока с потребителем, а так же компонентов электрической схемы. Провод состоит их проводящей жилы и изоляции.

В качестве проводящей жилы как правило используется медная или алюминиевая проволока. Жила может состоять из нескольких проводников (обычно скрученных) - многожильный провод. Тип жилы выбирается из условий применения. Одножильные провода обладают большей жесткостью. Многожильные обладают лучшей гибкостью и на высоких частотах обеспечивают меньшее электрическое сопротивление за счёт более однородного распределения плотности тока в поперечном сечении жилы.

В качество изоляции используются лаковое покрытие, полимеры, бумага, волокнистые материалы (шёлк, хлопок). А так же их комбинации. Иногда в качестве изолятора медного проводника используется оксидная плёнка. У голых проводов изоляция отсутствует.

Провода классифицируются по проводимости, площади поперечного сечения или диаметру, материалу проводника, типу изоляции, гибкости, теплостойкости и т. п.

Шинопровод — устройство, представляющее собой систему проводников, состоящее из шин, установленных на опорах из изоляционного материала и в каналах, коробах или подобных оболочках, и прошедшее типовые испытания.

В линиях электропередачи, как правило, используется провод марки АС. Выбор сечений проводников производится на основании: технико-экономических расчетов по экономической плотности тока и расчётных токов протекающих по проводнику.

 

Выбор проводов ВЛ ВН.

 

Воздушная линия электропередачи — устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс, изоляторов и арматуры к опорам.

 

Таблица №3. Экономическая плотность тока

Проводники	Экономическая плотность тока, А/мм2, при числе часов использования максимума нагрузки, ч/год
	1000-3000	3000-5000	более 5000
Неизолированные провода и шины:
Медные	2,5	2,1	1,8
Алюминиевые	1,3	1,1	1,0
Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами:
Медными	3,0	2,5	2,0
Алюминиевыми	1,6	1,4	1,2
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:
Медными	3,5	3,1	2,7
Алюминиевыми	1,9	1,7	1,6

 

 

Выбор проводов начинают с расчёта максимального тока:

 

где:Smax-максимальная мощность, (мВА), -напряжение (кВ),n – количество кабелей.

 

После этого определяют экономическое сечение проводника по формуле (5.1).

(5.3)    Fэк = ,

Где: Iрасч – расчетный ток;

jэк – экономическая плотность тока (2,5 А/ для алюминиевого провода).

Fэк = =877()

Близкое стандартное сечение 600. Таким образом приравниваем и остальные значения.

При выборе провода нужного сечения провода, необходимо руководствоваться правилам:

1. необходимо чтобы провода проходили по условиям короны;
2. длительно допустимый ток, должен быть больше расчётного;
3. выбранный провод должен быть экономически выгоден.

Выбираем провод марки AC - 600/72. Жила — состоит из стального сердечника и скрученных алюминиевых проволок.

Электрические характеристики провода АС 600/72:удельное электрическое сопротивление материала проволок при температуре 20 °С, Ом•мм2/м — не более 0,0283;температурный коэффициент электросопротивления при неизменной массе, на 1 °С — 0,00403.

Условия прокладки провода АС 600/72:  -по воздуху на опорах ЛЭП в соответствии с правилами устройства электроустановок и правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей.

Условия эксплуатации: рабочая температура эксплуатации — от -60 до +40°С; длительно допустимая температура нагрева жил в процессе эксплуатации — не более 90 °С; временное сопротивление разрыву, МПа (Н/мм2) — 160–195;минимальный срок службы провода АС 600/72— не менее 45 лет.- гарантийный срок эксплуатации4 года с момента ввода проводов в эксплуатацию. 

 

(5.4)   Iд.≥Iрасч.(А)

Условие выполняется

Выбор на стороне НН

 

где:Smax-максимальная мощность, (мВА), -напряжение (кВ),n – количество кабелей.

 

После этого определяют экономическое сечение проводника по формуле:

Fэк = ,

Где: Iрасч – расчетный ток;jэк – экономическая плотность тока (2,5 А/ для медного провода).

Fэк = = 444,4 ()

Близкое стандартное сечение 500 . Таким образом приравниваем и остальные значения.

Выбираем провод АС – 700/86.Жила состоит из стального сердечника и скрученных алюминиевых проволок.

Электрические характеристики провода АС 700/86: удельное электрическое сопротивление материала проволок при температуре 20 °С, Ом•мм2/м — не более 0,0283; температурный коэффициент электросопротивления при неизменной массе, на 1 °С — 0,00403.

Условия прокладки провода АС 700/86:по воздуху на опорах ЛЭП в соответствии с правилами устройства электроустановок и правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей.