Курсовая работа (т): Проектирование центральной распределительной подстанции 854-6 кВ и трансформаторной подстанции (859-0,4 кВ)

Минимальная мощность трансформаторов:

где β - коэффициент загрузки трансформаторов.

Принимая коэффициент загрузки 0,75 выбираем трансформаторы ТМ-100 10/0,4 кВ. Реактивная мощность, которую целесообразно пропустить через трансформатор в сеть напряжением до 1000 В:

квар;

Первая составляющая мощности батареи конденсаторов в сети напряжением до 1000 В:

 квар;

Так как Qнк1 практически равна расчетной реактивной нагрузке, то суммарная реактивная мощность КУ в сети низкого напряжения:

нк = Qнк1=640 квар.

По Qнк выбираем стандартные компенсирующие устройства КУ типа 7хУКМ-58-0,4-100 мощностью 100 квар.

Реальный коэффициент загрузки трансформатора с учётом КУ:

2.3 Выбор высоковольтных кабельных линий

Рассчитаем и выберем сечение кабельной линии (КЛ) по экономической плотности тока.

Кабели питающие ТП 859 подключены к разным шинам 10 кВ РП. Сечение кабелей выбирается по экономической плотности тока:

,

где  - ток нормального режима работы, А ,  - экономическая плотность тока, А/мм2.

Так как годовое использование часов максимума нагрузки составляет 3500 часов, то для бронированных кабелей с алюминиевыми жилами jе = 1,4 А/мм2.

Расчетный ток в подстанции в нормальном и послеаварийном режимах:

А

А

Тогда экономически целесообразное сечение рассчитывается как:

Ближайшее стандартное сечение 50 мм2. Принимаем высоковольтный кабель ААШв с алюминиевыми жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, в алюминиевой оболочке с шлангом защитным из пластмасса ААШв(3х50), допустимый ток 140 А.

Проверим выбранное сечение по допустимому току.

Проверяем кабель по нагреву в послеаварийном режиме работы в случае выхода со строя одного из кабелей и необходимости питания всей нагрузки по одному:

где  - ток послеаварийного режима, А ,  - допустимый ток, А.

,

где k1 = 1 - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (считаем, что температура почвы не отличается от нормальной = 20оС) k2 = 1 - коэффициент, учитывающий число рядом проложенных в земле кабелей (прокладывается 1 кабель в одной траншее); k3 - коэффициент, учитывающий допустимая перегрузка в послеаварийном режиме, k3 = 1,25 (6 часов в сутки в течение 5 дней).

Ток в послеаварийном режиме

,9<175 (А) - условие выполняется

Проверим сечение кабельной линии на стойкость к действию токов короткого замыкания. Проверяем кабельную линию на термическую стойкость при протикании токов короткого замыкания:

,

где Fmin - минимальное сечение проводника, отвечающее требованию его термической устойчивости при коротком замыкании, мм2.

,

где Iкз - ток КЗ, А; tоткл - время протекания тока КЗ, с; Tа - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, равная для распределительных сетей напряжением 10 кВ 0,01 с , С - постоянная, определяемая в зависимости от заданной ПУЭ конечной температуры нагрева жил и напряжения. Для кабелей с бумажной пропитанных изоляцией при напряжении 10 кВ С = 145 А ∙ с-1/2 /мм2 .

Согласно ПУЭ время действия тока КЗ состоит из времени действия основной релейной защиты данной цепи tрз и полного времени отключения выключателя tоткл.в. .Принимаем, что кабели подключены к РП через вакуумные выключатели типа BB/TEL-10-12,5/630 У2 по tоткл.в. = 0,1 с. Время действия релейной защиты принимаем равным t = 0,3 с. Тогда:

;

;

Выберем окончательное сечение кабельной линии.

Кабель проходит по всем проверкам. Окончательно принимаем питание КТП кабелями марки ААШв -3×50, Iдоп = 140 А, r0 = 0,641 Ом/км; x0 = 0,06 Ом/км, L=700 м.

Проверим кабельную линию по условию падения напряжения - ΔU, %. Принимаем cosφ=0,71.

Выбираем сечение жил кабеля, питающего преобразовательный трансформатор 1550 кВА.

Так как годовое использование часов максимума нагрузки составляет 5000 часов, то для бронированных кабелей с алюминиевыми жилами jе = 1 А/мм2.

Расчетный ток в подстанции в нормальном и послеаварийном режимах:

А

А

Тогда экономически целесообразное сечение рассчитывается как:

Ближайшее стандартное сечение 96 мм2. Принимаем высоковольтный кабель ААШв с алюминиевыми жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, в алюминиевой оболочке с шлангом защитным из пластмасса ААБ(3х95), допустимый ток 210 А.

Проверим выбранное сечение по допустимому току.

Проверяем кабель по нагреву в послеаварийном режиме работы в случае выхода со строя одного из кабелей и необходимости питания всей нагрузки по одному:

где  - ток послеаварийного режима, А ,  - допустимый ток, А.

,

где k1 = 1 - коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды (считаем, что температура почвы не отличается от нормальной = 20оС) k2 = 1 - коэффициент, учитывающий число рядом проложенных в земле кабелей (прокладывается 1 кабель в одной траншее); k3 - коэффициент, учитывающий допустимая перегрузка в послеаварийном режиме, k3 = 1,25 (6 часов в сутки в течение 5 дней).

Ток в послеаварийном режиме

<275 (А) - условие выполняется

Проверим сечение кабельной линии на стойкость к действию токов короткого замыкания. Проверяем кабельную линию на термическую стойкость при протикании токов короткого замыкания:

,

где Fmin - минимальное сечение проводника, отвечающее требованию его термической устойчивости при коротком замыкании, мм2.

,

где Iкз - ток КЗ, А; tоткл - время протекания тока КЗ, с; Tа - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, равная для распределительных сетей напряжением 10 кВ 0,01 с , С - постоянная, определяемая в зависимости от заданной ПУЭ конечной температуры нагрева жил и напряжения. Для кабелей с бумажной пропитанных изоляцией при напряжении 10 кВ С = 145 А ∙ с-1/2 /мм2 .

Согласно ПУЭ время действия тока КЗ состоит из времени действия основной релейной защиты данной цепи tрз и полного времени отключения выключателя tоткл.в. .Принимаем, что кабели подключены к РП через вакуумные выключатели типа BB/TEL-10-12,5/630 У2 по tоткл.в. = 0,1 с. Время действия релейной защиты принимаем равным t = 0,3 с. Тогда:

;

;

Выберем окончательное сечение кабельной линии.

Кабель проходит по всем проверкам. Окончательно принимаем питание КТП кабелями марки ААБ -3×50, Iдоп = 210 А, r0 = 0,341 Ом/км; x0 = 0,06 Ом/км, L=27 м.

Проверим кабельную линию по условию падения напряжения - ΔU, %. Принимаем cosφ=0,71.

Расчет КЗ высоковольтной сети

Вычисление токов короткого замыкания необходимо для:

1)     выбора аппаратов, шин, изоляторов и проверки их работы при коротком замыкании.

2)      выбора устройств ограничения токов короткого замыкания.

)        проектирования релейной защиты и ее настройки.

)        проектирования и расчета защитных заземлений.

В практических расчетах токов короткого замыкания существуют следующие допущения:

.        Считается, что трехфазная система симметрична.

.        Не учитываются переходные сопротивления в точке короткого замыкания, то есть короткое замыкание считается глухим.

.        Принимается, что в течение всего процесса короткого замыкания ЭДС всех генераторов системы совпадает по фазе.

.        Не учитывается насыщение магнитных систем, что позволяет считать постоянные, не зависящие от тока, индуктивные сопротивления всех элементов короткозамкнутой цепи.

.        Намагничивающими токами силовых трансформаторов пренебрегают.

.        Не учитываются емкости всех элементов цепи.

Расчет токов короткого замыкания проведен для нескольких точек (рисунок 8.1):

1)     точка К-1 за выключателем на высшей стороне ГПП;

2)      точка К-2 на шинах ГПП;

)        точка К-3 за выключателем на РП;

)        точка К-4 на шинах ТП;

Принимаем следующие базисные условия: базисная мощность Sб=16 МВА; базисное напряжение Uб1=115 кВ.

Тогда базисное напряжение (кВ) остальных ступеней можно определить по выражению, кВ:

,

Базисные напряжения:

,

Рис. 2 Точки определения тока короткого замыкания в сети

Базисный ток на трех ступенях напряжения определяется по выражению, кА:

. (

Базисные токи:

,

,

.

Расчет в относительных единицах при базисных условиях сопротивлений элементов системы электроснабжения.

Сопротивления воздушной линии 115 кВ:

,

.

где r0=0,422 Ом/км, x0=0,432 Ом/км - сопротивления 1 км длины воздушной линии АС-70 по [4]; l - длина воздушной линии, км.

Сопротивление трансформатора ГПП:

.

Сопротивление кабеля от ГПП до РП:

,

.

где RК, ХК - активное и индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом.

Сопротивление трансформатора ТП 3:

 (

.

Определение расчетных параметров асинхронного двигателя 46 МВт .

Сверхпереходное индуктивное сопротивление асинхронного двигателя в его собственных относительных единицах, для приближенных расчетов можно принять:

Индуктивное сопротивление асинхронного двигателя при принятых базисных условиях:

.

Сверхпереходная ЭДС двигателя в номинальном режиме в собственных относительных единицах:

Расчет К.З. в точке К-1

Сопротивление от источника питания до точки короткого замыкания:

,

где

- индуктивное сопротивление энергосистемы (при SКЗ=500 МВА).

,

Полное сопротивление до точки КЗ:

.

Ток К.З.:

,

где  - ЭДС энергосистемы.

Определим ударный ток КЗ в точке К-1.

Ударный коэффициент:

,

где , тогда

Ударный ток КЗ, кА:

Расчет К.З. в точке К-2

Сопротивление от источника питания до точки короткого замыкания:

,

Полное сопротивление до точки КЗ:

Ток К.З.:

,

Начальное действующее значение тока КЗ от АД: