99541

Понизительная подстанция 110-6,3 кВ

Курсовая

Энергетика

Заданием на данный проект явились: схема прилегающей сети суточный график использования нагрузки характеристика нагрузочного района максимальная мощность нагрузки категории потребителей питающихся от данной подстанции и т. Результатом проектирования явился: выбор трансформаторов использующихся на подстанции выбор схемы соединения подстанции выбор типов релейной защиты и автоматики выбор оборудования и токоведущих частей рассчитаны технико-экономические показатели подстанции Содержание стр. Характеристика...

Русский

2016-09-22

1.18 MB

2 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра ЭСДЭ

Курсовой проект

Понизительная подстанция 110/6,3 кВ

Выполнил студент гр. IV-23

Соколова К.А.

Принял

Скоробогатов А.А.

Иваново 2004
Аннотация

Темой данного курсового проекта является понизительная подстанция

110/6,3 кВ. Заданием на данный проект явились:

схема прилегающей сети

суточный график использования нагрузки

характеристика нагрузочного района (максимальная мощность нагрузки, категории потребителей питающихся от данной   подстанции и т.д.)

Результатом проектирования явился:

выбор трансформаторов использующихся на подстанции

выбор схемы соединения подстанции

выбор типов релейной защиты и автоматики

выбор оборудования и токоведущих частей

рассчитаны технико-экономические показатели подстанции

Содержание

                      стр.

Аннотация

I. Исходные данные для проекта

II.Схема системы

1. Характеристика проектируемой подстанции

2. Выбор трансформаторов на подстанции (число, мощность, тип, регулирование напряжения,      условия охлаждения)

3. Расчет токов короткого замыкания

4. Выбор схем соединений подстанции

5. Выбор типов релейных защит и электрической автоматики

6. Выбор аппаратов и токоведущих частей.

7. Оперативный ток

8.Выбор и обоснование конструкций распределительных устройств

9. Меры по технике безопасности и противопожарной технике

10. Технико-экономические показатели подстанции

I. Исходные данные для проекта

1. Характеристика проектируемой подстанции:

а) от шин 6,3 кВ питается район нагрузок с  Pmax=11 МВт     cos φ max= 0,91

б) категории потребителей                 

Сеть

Потребители, %

1 кат.

2 кат.

3 кат.

Сеть 6 кВ

10

80

10

2. Суточный график нагрузки  № 14

Нефтеперерабатывающий район.

3. Принципиальная схема распределительной сети 6,3 кВ

а) шины подстанции 6,3 кВ      tр.з. = 1,1 сек

                                                       Рmax =0,9 МВт.

б) число отходящих линий (кабельных) на 6,3 кВ  -  28

4. Дополнительные данные для проектирования: заменить трансформаторы   Т-5,6 с п/ст 2 на проектируемые трансформаторы.

II. Схема системы

Задание №2, вариант №4, п/ст. №2

Система: Sкз, МВ*А; Х0/Х1

Линии: длина, Худ, Ом/км

Трансформаторы МВ*А

Система 1

Система 2

ВЛ1

ВЛ 2

ВЛ 3

ВЛ 4

ВЛ 5

ВЛ 6

Т-1,2

Т-3,4

Т-5,6

6250;2.85

2200;3.8

33; 0,43

43; 0,44

45; 0,41

44; 0,4

17; 0,41

32; 0,4

25

25

16                 

1. Характеристика проектируемой подстанции

  1.     Определение типа подстанции (ПС)

Проектируемая подстанция является упрощенной, без выключателей на стороне ВН .

По способу присоединения к сети подстанция является тупиковой. Ее питание осуществляется по линии ВЛ6.

По назначению подстанция потребительская, для электроснабжения потребителей.

Подстанция обслуживается дежурными на щите управления совместно с распределительными сетями.

  1.    Характеристика нагрузки подстанции

Максимальные значения полной и реактивной мощности

 МВ*А

Мвар

Принимаем Pmax и Qmax за 100 % графика нагрузки.

Полная мощность для каждой ступени графика:

Активная энергия для каждой ступени графика:

Таблица 1.1.

№ ступени

Часы

t

P

Q

S

W

Ч

ч

%

МВт

%

Мвар

МВ*А

МВт*ч

1

0 – 4

4

80

8,8

85

4,24

9,76

35,2

2

4 – 7

3

75

8,25

80

3,99

9,16

24,75

3

7 – 10

3

100

11

100

4,99

12,07

33

4

10 – 19

9

75

8,25

80

3,99

9,16

74,25

5

19 – 23

4

100

11

100

4,99

12,07

44

6

23 – 24

1

75

8,25

80

3,99

9,16

8,25

Суточный отпуск энергии потребителям:

 МВт*ч

Средняя нагрузка:

 МВ*А

Время использования максимальной активной нагрузки:

 час

Коэффициент заполнения годового графика нагрузки:

Рис 1.1. Суточный график полной мощности  

                                                                                            Рис 1.2. Годовой график полной мощности

                                                                                  по продолжительности

2. Выбор трансформаторов на подстанции

(число, мощность, тип, регулирование напряжения, условия охлаждения)

Так как в числе потребителей, питающихся с шин ПС, имеются потребители 1-й и 2-й категории, то на ПС2 установим два трансформатора.

Для двухтрансформаторных подстанций при отсутствии достаточного резерва по сети низшего напряжения мощность каждого трансформатора выбирается с учетом загрузки в нормальном режиме не более чем на 65÷70% от суммарной максимальной нагрузки ПС.  Тогда расчетную мощность каждого из них определим из условия:                                .  МВ*А. Это обеспечит перегрузку в аварийном режиме не более чем на 40%, что составляет допустимую аварийную перегрузку для большинства реальных графиков нагрузок, а также наивысшую экономичность работы трансформаторов.

По каталогу [2, с.150] на силовые трансформаторы выбираем ТДН-10000/110 с номинальной мощностью МВ*А в трехфазном исполнении, с системой охлаждения типа "Д", двухобмоточный, с номинальными напряжениями обмоток 110/6,3 кВ и оборудованный устройством РПН.

Для определения допустимой перегрузки преобразуем исходный график в эквивалентный двухступенчатый прямоугольный график нагрузки.

Для этого на исходном графике проведем линию номинальной мощности трансформаторов.

2.1. Преобразование исходного графика в эквивалентный  двухступенчатый прямоугольный

Пересечение линии номинальной мощности с исходным графиком выделяет участок перегрузки продолжительностью h`= 4, что соответствует работе одного из трансформаторов в аварийном режиме (второй трансформатор отключен).

Предварительное значение коэффициента перегрузки в долях от номинальной мощности трансформатора:

Предварительное значение коэффициента перегрузки рассчитывается по формуле:

Максимальное значение перегрузки исходного графика:

При сравнении Kmax и K`2 видно, что 0.9*Kmax  K`2, следовательно, принимаем K'2 =  K2  = 1,207, h = h`= 4 ч [4, с. 9.].

Допустимая аварийная перегрузка трансформатора при:

  - продолжительности перегрузки в течении суток - 4 ч;

  - системе охлаждения "Д";

  - температуре охлаждающего воздуха 20° С;

составляет величину 1,4.

Условие проверки трансформаторов K2 =1,207  Kдоп=1,4  выполняется.

Окончательно выбираем силовой трансформатор ТДН-10000/110 с номинальной мощностью Sном = 10 МВ*А

3. Расчет токов короткого замыкания

Рассчитаем для проектируемой ПС начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания – Iп0:

  •  на шинах 6 кВ - трехфазного КЗ;
  •  на шинах 110 кВ - трехфазного и однофазного КЗ.

Для ограничения токов КЗ на стороне 6 кВ принимаем раздельную работу трансформаторов и то, что двигательная нагрузка потребителей на напряжение 6 кВ достаточно удалена от шин ПС, в связи с чем можно не учитывать ток подпитки от нее места КЗ.

Принимаем базовую мощность Sб=1000 МВ*А и базовое напряжение Uб = 115 кВ.

 

Рис 3.1. Расчетная схема

Расчет тока трехфазного короткого замыкания.

Рис. 3.2. Схема замещения сети для расчета трехфазного КЗ  на шинах 110 кВ.

Значения сопротивлений элементов схемы замещения в относительных единицах, отнесенные к базовым условиям.

Sб = 1000 МВ*А

Сопротивление прямой последовательности системы:

 

Сопротивление нулевой последовательности системы:

Сопротивления линий прямой последовательности:

    

 


Сопротивления линий нулевой последовательности:

где , так как линии являются двухцепными со стальными тросами;

Выбраны следующие трансформаторы [2, табл. 3.6.]:

Т-1,2,3,4:  ТДН-25000/110   Uк%=10,5

Т-5,6:           ТДН-16000/110   Uк%=10,5

         АТДЦТН-125000/220/110   Uк%=11,5

сопротивления трансформаторов

 

         

 

 

 

Приняв точки К1 и К2 удаленными, считаем Е``* = 1.

Для точки К1:

ES*(б) = 1

xS*(б) = 1,86

 

Рис. 3.3. Схема замещения сети при трехфазном КЗ на шинах 6 кВ.

Для точки К2:

ES*(б) = 1

xS*(б) = 8,865

 

Расчет тока однофазного короткого замыкания на шинах 110 кВ.

Рис. 3.4. Схема замещения нулевой последовательности.

X0S*(б) = 1,764

ток КЗ поврежденной фазы:

Определение ударного тока КЗ на шинах ВН и НН.

Воспользуемся средними значениями Ку и Та: Ку = 1,8; Та= 0,05- для шин ВН, Ку = 1,85; Та= 0,06- для шин НН. [4, с.18.]

Результаты вычислений занесем в таблицу.

Табл. 3.1.

Место КЗ

Ток 3-фазного КЗ, кА

Ток 1-фазного КЗ, кА

Ударный ток 3-фазного КЗ, кА

Ударный ток 1-фазного КЗ, кА

Шины ВН

2,698

2,746

           6,8

6,99

Шины НН

10,35

-

27,07

-

 

4. Выбор схем распределительных устройств ВН и НН подстанции

Исходя из того, что подстанция является тупиковой, на подстанции установлены трансформаторы ТДН-10000/110, выбираем по таблице 4.1(7,стр.19) выбираем схему РУВН, в соответствии с пунктом 1 данного курсового(с малым числом выключателей на стороне ВН).

Вариант- два блока с ОД и неавтоматической перемычкой со стороны линии не рекомендуется к использованию ГОСТом.

Выбираем вариант- два блока с выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны линии.

 

Рис. 4.1. Схема РУ подстанции на РУ ВН



ОЭ

Норм

Q1

Q2

Q1

W1 - 0.5

Т1 - Тп

X

П Пс

Тп 

Q2

W2 - 0.5

Т2 - Тп

П Пс

Тп

X

W1

Т1 - 0,5

Т1 – Тп

П Пс – 0,5

W2

Т2 - 0,5

П Пс – 0,5

W2 - Тп

4.1Таблица надежности

Рис. 4.2. Схема РУ подстанции на РУ НН.

Мощность трансформатора 10 МВ*А – присоединение выполняется без расщепления.

Ток КЗ на шинах НН менее 30 кА – это значит, что мы не ставим токоограничивающий реактор.


5. Выбор типов релейных защит и электрической автоматики

На силовом трансформаторе устанавливаем следующие типы релейных защит:

  1.  Продольная дифференциальная защита от коротких замыканий трансформатора, включая его выводы (tр.з.= 0,1 с).
  2.  Газовая защита от внутренних повреждений в трансформаторе и от понижения уровня масла в трансформаторе (tр.з.= 0,1 с).
  3.  Максимальная токовая защита от сверхтоков короткого замыкания (tр.з.= 2,1 с) на стороне высшего напряжения.
  4.  Максимальная токовая защита от сверхтоков перегрузки с действием на сигнал.

Максимальную токовую защиту устанавливаем со стороны питания.

На секционном выключателе 6 кВ устанавливается комплект МТЗ (tр.з.= 1,1 + 0,5 = 1,6 с)

На кабелях, отходящих к потребителю, устанавливаем следующие виды релейной защиты:

  1.  Максимальная токовая защита от сверхтоков короткого замыкания (tр.з.=1,1 с).
  2.  Токовая защита, сигнализирующая замыкание на землю в кабеле (в случае если кабель не пройдет по термической стойкости).

На шинах 6 кВ предусматриваем контроль изоляции с использованием трансформатора напряжения. Контроль изоляции выполняем в виде комплекта из реле напряжения, включаемого на обмотку разомкнутого треугольника, и реле времени с действием на сигнал. Кроме того предусматриваем возможность определения поврежденной фазы с помощью вольтметра, подключаемого на фазные напряжения.

На стороне высшего напряжения устанавливаем быстродействующие защиты tр.з.= 0,1 с.

На проектируемой подстанции предусматриваем следующие виды автоматики:

  1.  Автоматическое включение резерва на секционном выключателе 6 кВ и на автомате 0,4 кВ трансформатора собственных нужд.
  2.  Автоматическое повторное включение линий ВН.
  3.  Автоматическое включение охлаждающих устройств трансформатора.

Таблица 5.1

Место установки приборов

Перечень приборов

Примечание

1

Трансформатор двухобмоточный

Амперметр, счетчики активной и реактивной энергии

Так как трансформатор имеет две обмотки НН, то в каждой цепи устанавливаем отдельные измерительные приборы

2

Секционный выключатель 6 кВ

Амперметр в одной фазе

3

Секция шин

6 кВ

Вольтметр

Вольтметр имеет переключатель для измерения линейных и фазных напряжений

4

Кабельная линия 6 кВ

Амперметр, счетчики активной и реактивной энергии

Счетчики активной и реактивной энергии расчетные

5

Линия 110 кВ

Амперметр в одной фазе. Ваттметр и варметр, счетчик активной энергии.

6

Трансформатор собственных нужд

Амперметр, счетчики активной энергии

  1.  Приборы устанавливаются со стороны низшего напряжения ТСН
  2.  Счетчик расчетный


10. Технико-экономические показатели подстанции

1) Установленная мощность подстанции

 Sуст=n*Sном.т.=2*10=20 МВ*А=20000 кВ*А , где

 Sном.т.  -  номинальная мощность одного трансформатора

 n - количество трансформаторов на подстанции

2) КПД подстанции средневзвешенный

, где

Wгод - годовой отпуск энергии потребителям

Wгод - годовые потери энергии в трансформаторах

Wгод=365*Wсут=365*219,45 = 80099,25 МВт*ч.

Wгод=, где

Pхх и Pкз - потери в трансформаторе;

Si - мощность на i - й ступени графика;

ti - продолжительность  i - й ступени графика.

для ТДН – 10000/110:   Pхх=14 кВт; Pкз=58 кВт.

Wгод = 1375,472 MВт*ч.

=80099,25/(80099,25+1375,472)*100%= 98.31 %.

3) время использования установленной мощности

Туст==365*244,0756/20=4454,38 ч

                                                                                                                                    Таблица 10.1

Установленная мощность ПС

, ср.взв.о.е.

W, кВт*ч/год

Туст, час

20

0,9831

1375,472

4454,38


Список литературы

  1.  Правила устройства электроустановок (ПУЭ). -М.: Энергоатомиздат, 1985, - 640 с.
  2.  Нормы технологического проектирования подстанции напряжением 35-750 кВ.-М,:Энергосетьпроект, 1979
  3.  Справочник по проектированию подстанций 35-750 кВ. /под общей ред. С.С.  Рокотяна , -М.:Энергоиздат, 1982. -352с.
  4.  Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и  дипломного проектирования/под ред. В.Н. Неклепаева. – М.: Энергоатомиздат, -1989.
  5.  Схемы принципиальные электрические распределительных устройств 6-750 кВ подстанций. Альбом 1: схемы и указания по их применению .-Л: Энергосетьпроект, 1978.
  6.  Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. Учебник для техникумов. 2-е изд., перераб.-М:Энергия,1980.-600с.

.

EMBED Equation.3  

EMBED PBrush  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50671. Изучение законов динамики вращательного движения твёрдого тела вокруг неподвижной оси на маятнике Овербека 292.5 KB
  В этой модели считается что трение в оси неподвижного блока отсутствует этот блок невесом а момент сил трения в оси блока с крестовиной не зависит от угловой скорости вращения В этих условиях ускорение груза массой m постоянно на всём отрезке движения H. Тогда рассмотрим систему состоящую из блока 1 с моментом инерции который может вращаться вокруг неподвижной горизонтальной оси и блока 2 с моментом инерции вращающегося вокруг оси . Запишем основное уравнение динамики вращательного движения для каждого блока учитывая что...
50673. Изучение метода последовательного анализа при испытании на надежность элементов и устройств информационной техники 71.5 KB
  В результате исследования процесса возникновения отказов в аппаратуре ИИС убедимся в простоте метода последовательного анализа при испытаниях на надежность который опираясь на данных о границах надежности и рисках потребителя и изготовителя позволяет принять решение о принадлежности партии изделий к принимаемой или бракуемой группе.
50675. Функции системы MATLAB 108 KB
  Изучение основных функций системы MATLAB. Создание новых функций и построение их графиков в среде MATLAB. Решение систем линейных уравнений. Изучение генератора базовой случайной величины.
50676. Изучение методов структурного резервирования 95.5 KB
  Требуется с помощью различных видов резервирования обеспечить надежность системы в течении T = 1000 часов c вероятностью безотказной работы не менее Pдоп = 0.95 задавая кратность резервирования определяя её стоимость. Необходимо определить какой тип резервирования наиболее эффективен.
50678. Определение теплоёмкости металлов методом охлаждения 91 KB
  В данной работе мы измеряли теплоёмкость трёх элементов: меди алюминия и стали. Изначально мы предполагали что максимальная теплоёмкость у стали а минимальная у алюминия моё предположение основывалось на зависимости теплоёмкости от плотности это оказалось не верно. После проведения эксперимента выяснилось что максимальная теплоёмкость у алюминия091001 Дж гК а минимальная у меди ССu = 0.