38870

Разработка однолинейной схемы электрической подстанции

Дипломная

Энергетика

Расчет параметров короткого замыкания. Расчет параметров цепи короткого замыкания необходим для дальнейшей проверки выбранных токоведущих частей и оборудования подстанции по режиму короткого замыкания на термическую и электродинамическую стойкость и для проверки чувствительности релейной защиты. Последствиями термического и электродинамического воздействия токов короткого замыкания могут быть: механическое разрушение сборных шин частей аппаратуры токоведущих частей генераторов и трансформаторов; перегрев и расплавление...

Русский

2013-09-30

561.5 KB

43 чел.

                              

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

  1.   Разработка однолинейной схемы электрической подстанции

 

 ГПТ-1 ГПТ-2

РУ-10 кВ

ТСН-1 ТСН-2

                                                   

                                                           Рис.1             

РУ-110 кВ

Подстанция получает питание по двум вводам от внешнего электроснабжения. Питающие напряжение подается на первичные обмотки главных понижающих двухобмоточных трансформаторов: - ГПТ-1

                                                                                                      - ГПТ-2

РУ-10 кВ

Вторичные обмотки трансформатора напряжением 10 кВ запитываются  для питания трансформаторов собственных нужд: - ТСН-1

                                                                                         - ТСН-2

Питание нетяговых потребителей:

- Рудники, относятся к 1 категории присоединяем к 1 и 2 секции;

 - Вагоноремонтное депо, относится ко 2 категории присоединяем к 1 секции;

 - Освещение и бытовая нагрузка, относится ко 2 категории присоединяем         к 1 секции;

  - Дорожно-ремонтные мастерские, относятся ко 2 категории присоединяем ко 2 секции.

Раздел 2. Расчет мощности подстанции и выбор силовых трансформаторов.

2.1 Расчет мощности на тягу поездов.

Осуществляется расчет для тяговых подстанций, у нас электрическая подстанция.

2.2 Рассчитываем максимальную активную мощность:

,

     где  Ру установленная мощность потребителя,

     Кс коэффициент спроса

- Рудники

                             кВт

- Вагоноремонтное депо

                                     кВт

- Освещение и бытовая нагрузка

                                     кВт

- Дорожно-ремонтные мастерские

                                       кВт

По типовым графикам нагрузки потребителей определяем нагрузки потребителей для каждого часа суток, рассчитываем суточный график нагрузки по формуле 1.5 и составляем таблицу 3

Таблица 1

Часы

Рудники

Вагоно

ремонтное депо

Освещение и быт. нагрузка

Дорожно-ремонтные мастерские

кВт

%

кВт

%

кВт

%

кВт

%

кВт

0-1

52

4326

40

160

50

975

40

424

5885

1-2

55

4576

34

136

24

468

40

424

5604

2-3

50

4160

30

120

24

468

40

424

5172

3-4

48

3993

37

148

24

468

40

424

5033

4-5

53

4409

34

136

24

468

40

424

5437

5-6

54

4492

35

140

24

468

40

424

5524

6-7

55

4576

34

136

40

780

40

424

5916

7-8

70

5824

38

152

56

1092

75

795

7863

8-9

95

7904

63

252

56

1092

100

1060

10308

9-10

100

8320

70

280

45

877

100

1060

10537

10-11

99

8236

100

400

45

877

95

1007

10520

11-12

83

6905

63

252

35

682

80

848

8687

12-13

85

7072

64

256

35

682

50

530

8540

13-14

90

7488

74

296

35

682

75

795

9261

14-15

88

7321

71

284

43

838

90

954

9397

15-16

85

7072

38

152

60

1170

92

975

9369

16-17

87

7238

77

308

95

1852

76

805

10203

17-18

89

7404

90

360

100

1950

80

848

10562

18-19

82

6822

74

296

100

1950

87

922

9990

19-20

70

5824

48

192

100

1950

82

869

8835

20-21

77

6406

        63

252

100

1950

100

1060

9688

21-22

75

6240

69

276

95

1852

96

1017

9835

22-23

65

5408

70

280

80

1560

65

689

7937

23-24

50

4160

62

248

50

975

52

551

5934

2.4 Рассчитываем реактивную мощность потребителя

- Рудники

                                    кВАР

                                         

- Вагоноремонтное депо

                                      кВАР

                                         

- Освещение и бытовая нагрузка

                                         кВАР

                                            

- Дорожно-ремонтные мастерские

                                         кВАР

                                            

2.5 Рассчитываем суммарную реактивную мощность

                  кВАР

2.6 Рассчитываем полную мощность районных потребителей

,

где Рпост. постоянные потери =2%

   Рпер.  переменные потери =8%

                         кВА

2.7 Расчет мощности силового понижающего трансформатора.

                                                 

где, Sтсн  мощность трансформатора собственных нужд

    Кр  коэффициент, учитывающий равномерность поступления максимумов тяговой и не тяговой нагрузок и нагрузки собственных нужд. Кр=0,95-0,98

                                     кА

,

КАВ коэффициент аварийной перегрузки =1,4

                                               =8706,5 кА

Выбираем два трансформатора высокое напряжение 110 кВ, низкое напряжение 10 кВ

Тип

Номи-

нальная

мощность

Sн,. кВт

Напряжение обмотки

Потери

Ток хол.

хода

Ixx , %

Напряже-ние КЗ между обмотками

Uк, %

Схема соедине-ния обмоток

ВН

U, кВ

НН

U,кВ

ХХ

Рxx,кВт

КЗ

Ркз,кВт

ТДН-10000/110

10000

115

11

14

60

0,9

10,5

Y*/-11

Таблица 2

2.8Рчет полной мощности подстанции

Полная мощность подстанции зависит от схемы внешнего электроснабжения, определяющей ее тип, и от количества и мощности главных понижающих трансформаторов

Sтп=(nтр* Sн тр+ Sтранз)*Кр,  [Л.1,С.46]

где: nтр – число установленных на проектируемой подстанции главных

понижающих трансформаторов;

            Sн тр – мощность главного понижающего трансформатора, кВА;

  Sтранз – сумма мощностей подстанции, питающихся через шины

проектируемой подстанции, кВА;

  Кр – коэффициент равномерности максимальных нагрузок, проектируемой

и соседних подстанций.

   

Sтп=(2*10000+20000)*0,95=38000 кВА

Раздел 3. Расчет максимальных рабочих токов.

Токоведущие части и электрическое оборудование подстанций будем выбирать по условию их длительной работы при номинальной и повышенной нагрузке, не превышающей максимальной рабочей. Для этих цепей необходимо рассчитать максимальные рабочие токи Iртах сборных шин и всех присоединений к ним. Эти значения тока необходимы для определения допустимых токов токоведущих частей и номинальных токов электрического оборудования подстанции.

При расчете максимальных рабочих токов сборных шин и присоединений учитывается запас на перспективу развития подстанции, принимаемый равным 30% расчетной мощности, возможные аварийные перегрузки до 40%, увеличение значений токов параллельно включенных трансформаторов и линий в случае отключения одного из трансформаторов или одной линии

Рассчитаем максимальные рабочие токи для следующих присоединений:

  1.  Вводы №1 и №2 110 кВ
  2.  Первичная обмотка ГПТ
  3.  Вторичная обмотка ГПТ
  4.  Сборные шины 10 кВ
  5.  Первичная обмотка ТСН-10 кВ
  6.  Районные потребители 10 кВ

- Рудники

- Вагоноремонтное депо

- Освещение и бытовая нагрузка

- Дорожно-ремонтные мастерские

3.2Расчет максимальных рабочих токов

Таблица 3

Наименование присоединений и

сборных шин

Формула для расчета

Ip max

Значение

Ip max

Резуль-тат

Вводы №1 и №2  110 кВ

(1.14)

248

Первичная обмотка ГПТ

(1.15)

      75

Вторичная обмотка ГПТ

(1.16)

789

Сборная шина 10 кВ

(1.18)

479

Первичная обмотка ТСН

(1.19)

31

Рудники

(1.20)

611

Вагоноремонтное депо

(1.21)

30

Освещение и бытовая нагрузка

(1.22)

140

Дорожно-ремонтные мастеркие

(1.23)

79

где: Кпр – коэффициент перспективы развития потребителей, равный 1,3;

        Sтп – максимальная полная мощность подстанции;

        Uн – номинальное напряжение на вводе подстанции;

        Кпер – коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов, равный

        1,4;

        Sнтр – номинальная мощность понижающего трансформатора;

            

        Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки силового понижающего

        трансформатора;

        Uн2 – номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора и его

        выводов;

        Крн – коэффициент распределения нагрузки на шинах вторичного

        напряжения, равный 0,5-0,7, при N=2 Крн=0,8;

        SТСН – мощность трансформатора собственных нужд;

        Рмах – активная максимальная мощность потребителя;

        Cos  - коэффициент мощности потребителя;

        Idн – номинальный выпрямленный ток преобразователя, равный 3200;

        Iмахфид – максимальный ток самого нагруженного фидера КС;

        N – число преобразовательных агрегатов.

\

Раздел 4.  Расчет параметров короткого замыкания.

4.1 Общие положения.

Расчет параметров цепи короткого замыкания необходим для дальнейшей проверки выбранных токоведущих частей и оборудования подстанции по

режиму короткого замыкания на термическую и электродинамическую

стойкость и для проверки чувствительности релейной защиты.

    Последствиями термического и электродинамического воздействия токов

короткого замыкания могут быть:

- механическое разрушение сборных шин, частей аппаратуры, токоведущих частей генераторов и трансформаторов;

- перегрев и расплавление проводов;

- оплавление контактов коммутационных аппаратов;

- поломка изоляторов в местах крепления жестких токоведущих частей.

    Для предотвращения возникновения коротких замыканий и обеспечения

          надежности электроснабжения следует делать правильный выбор:

- схемы электрических соединений электроустановки;

- оборудования, стойкого против термических и динамических действий

короткого замыкания;

- средств ограничения токов короткого замыкания;

- надежной релейной защиты;

- заземляющих устройств.

   

    Основными допущениями являются следующие:

  1.  Считается, что фазы ЭДС генераторов не изменяются в течение всего

периода короткого замыкания.

  1.  Не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать

постоянными и независящими от тока индуктивные сопротивления всех

элементов цепи короткого замыкания.

  1.  Не учитываются намагничивающие токи силовых трансформаторов

подстанций.

  1.  Не учитываются емкостные проводимости элементов короткозамкнутой

цепи на землю.

5. Считается, что трехфазная система является симметричной.

6. Влияние нагрузки на ток короткого замыкания учитывается приближенно.

7. При вычислении параметров цепи короткого замыкания учитывают только индуктивное сопротивление цепи, а активными сопротивлениями

пренебрегают ввиду их малой величины. Активное сопротивление

учитывается только в тех схемах, где отношение индуктивного

сопротивления к активному менее трех (в установках напряжением

свыше 1000 В).   

8. Не учитываются сопротивления шин распределительных устройств

подстанции, электрических аппаратов (выключателей, разъединителей,

измерительных трансформаторов тока и напряжения), кабельных и

воздушных перемычек небольшой длины из-за их малых значений.

9. При вычислении токов короткого замыкания все расчеты относят к одной фазе, которая может оказаться в наиболее тяжелых условиях при трехфазном  коротком замыкании. Все расчеты относятся ко всем трем фазам, так как

каждая может оказаться в самых тяжелых условиях при коротком замыкании.

4.2 Расчет относительных сопротивлений.

РП-1       110 кВ                                                                                                 РП-2

 L3 L4 L5 L6 L7

 L1   L2

 

ТП-2 ТП-3 ТП-4 ТП-5                                      ТП-7

10 кВ

ТП-6

Рис.2

Эквивалентная электрическая схема замещения.

На ней вместо РП, ЛЭП и трансформаторов показываем сопротивления.

Рис.3

4.2.1 Рассчитываем сопротивление ЛЭП.

4.2.2 Рассчитываем сопротивление трансформаторов.

    

4.2.3 Рассчитываем сопротивление районных подстанций.

,

 где  Sб  100

 Sкз  мощность короткого замыкания

4.2.4  Преобразовываем схемы замещения

Упрощаем схему замещения (рис.4)

                                Рис.4

Упрощаем схему замещения (рис. 5)

                               Рис. 5

Упрощаем схему замещения (рис. 6)

                             Рис.6

Упрощаем схему замещения (рис.7)

                           Рис.7

Упрощаем схему замещения (рис. 8)

Рис.8

Упрощаем схему замещения (рис. 9)

        Рис.9

Упрощаем схему замещения (рис. 10)

        Рис.10

Упрощаем схему замещения (рис.11)

     Рис.11

4.3 Расчет токов короткого  замыкания.

4.3.1 Расчет токов короткого замыкания до точки К1.

Рассчитываем базисный ток.

кА

Рассчитываем действующее значение тока короткого замыкания.

кА

Рассчитываем мгновенное значение ударного тока.

кА

Рассчитываем действующее значение ударного тока.

кА

Рассчитываем мощность короткого замыкания.

МВА

4.3.2 Расчет токов короткого замыкания до точки К2.

Рассчитываем базисный ток.

кА

Рассчитываем действующее значение тока короткого замыкания.

кА

Рассчитываем мгновенное значение ударного тока.

кА

Рассчитываем действующее значение ударного тока.

кА

Рассчитываем мощность короткого замыкания.

МВА

Раздел 5. Выбор и проверка оборудования подстанции.

5.1 Выбор и проверка токоведущих частей

Выбор токоведущих частей производится по условию  В        РУ-10 кВ применяются алюминиевые шины прямоугольного сечения типа А. В РУ-110 кВ и выше применяют изолированные провода типа АС.

Таблица выбора токоведущих частей

Таблица 4

Наименование присоединений и сборных шин

Максималь-ный рабочий ток, А

Тип токоведущих частей, мм2

Экономи-ческие

Допустимый ток, А

Вводы 1 и 2 на 110 кВ

248

АС-70

70

265

Первичная обмотка ГПТ110 кВ

75

АС-10

10

80

Вторичная обмотка ГПТ10 кВ

789

А-606

606

870

Сборная шина 10 кВ

479

А-404

404

480

Первичная обмотка ТСН

31

А-153

153

165

Рудники

611

А-505

505

665

Вагоноремонтное депо

30

А-153

153

165

Освещение и бытовая нагрузка

140

А-153

153

165

Дорожно-ремонтные мастерские

79

А-153

153

165

Проверка токоведущих частей  напряжением 35кВ и выше на отсутствие коронирования проводится по условию ,

где  - максимальное значение начальной критической напряженности электрического поля, при котором возникает разряд в виде короны,

,

где m  коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, принимаемый

для многопроволочных проводов равным 0,82

   rпр  радиус провода, см   rпр=4,8см

Напряженность электрического поля около поверхности провода,  ;

где U  линейное напряжение, кВ

   - среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см

При горизонтальном расположении проводов фаз расстояние между соседними фазами сборных шин и ошиновки (D) при напряжении 110кВ=300см. Среднее расстояние определяется см

Разряд в виде короны будет отсутствовать, так как выполнено условие

Проверка на электродинамическую стойкость жестких шин производится сравнением механического напряжения в шине , вызванного ударным током короткого замыкания с допустимым механическим напряжением для выбранного материала шины , МПа   

Для РУ-10 кВ расстояние между изоляторами одной фазы принимают равными  l=1,25м и расстояние между осями шин соседних фаз a=0,35 м

 Момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия определяется размерами шины, ее формой поперечного сечения и количеством полос в фазе. При двух полосах в одной фазе, поставленных на ребро

,

где  b  узкая сторона шины (ребро), м;

    h  широкая сторона шины

Механическое напряжение в материале шин, МПа

 

где i2  ударный ток трехфазного короткого замыкания, кА;

   l  расстояние между соседними изоляторами одной фазы, м;

  а расстояние между осями шин соседних фаз, м;

W  момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действую усилия, м3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8056. Национальная система образования РБ 23.12 KB
  Национальная система образования РБ В соответствии с действующим законодательством руководство образованием в Республике Беларусь осуществляют органы государственного управления (законодательство - Верховный Совет республики, исполнение законов...
8057. Процесс обучения, его сущность, структурные компоненты, их характеристика 23.21 KB
  Процесс обучения, его сущность, структурные компоненты, их характеристика. Обучение - это целенаправленный процесс, направленный на формирование личности посредством передачи научных знаний и усвоение культурного опыта общества. Уже в древности...
8058. Закономерности и функции процесса обучения 23.44 KB
  Закономерности и функции процесса обучения Процесс обучения может быть представлен следующими основными функциями: образовательная, воспитательная и развивающая. К функции образования относится овладение учащимися научными знаниями и умениями, а так...
8059. Принципы обучения. Характеристика принципа обучения 25.22 KB
  Принципы обучения. Характеристика принципа обучения Для организации учебного процесса необходимы конкретные указания, которые не содержаться в закономерностях обучения. Практические указания содержатся в принципах и правилах обучения. Дидактические ...
8060. Понятие метод обучения. Различные подходы к классификации 24.46 KB
  Понятие метод обучения. Различные подходы к классификации Сущность обучения состоит во взаимодействии учителя и учащихся с целью усвоения, учениками содержания социального опыта, их воспитания, формирования научного мировоззрения. Успех воспитания и...
8061. Истории возникновения и развития форм обучения 29.59 KB
  Истории возникновения и развития форм обучения Формы организации обучения имеют долгую историю. На заре человечества опыт и знания передавали детям в процессе разнообразной трудовой деятельности. Трудовая деятельность выступала универсальной формой ...
8062. Формы организации обучения и их характеристика 25.25 KB
  Формы организации обучения и их характеристика Форма организации обучения - это внешнее выражение согласованной деятельности учителя и учеников, упаковка для содержания обучения. Они возникают и совершенствуются в связи с развитием дидактичес...
8063. Классно-урочная система обучения и её признаки 24 KB
  Классно-урочная система обучения и её признаки Классно-урочная система обучения, возникшая еще в XVII веке, образовалась и развивалась благодаря деятельности великих деятелей педагогической науки И. Лойолы, И. Штурма, Я. А. Коменского. Классно-урочн...
8064. Понятие урок. Типология и структура урока 25.14 KB
  Понятие урок. Типология и структура урока Урок - это законченный в смысловом, временном и организационном отношении отрезок (этап, звено, элемент) учебного процесса. На каждом уроке решается триединая цель: обучить, воспитать, развить. Урок явл...