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

Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения. ТН предназначены для понижения ВН до стандартного значения 100В или 100/В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей ВН.

Количество отходящих линий - 12. В соответствии с выбранной схемой электрических соединений подстанции размещают необходимые приборы.

Измерительные приборы, их количество, технические данные для удобства расчета вносятся в таблицу 2.7. Расчет ведется для наиболее загруженной секции шин.

На каждой секции шин будет присоединено n отходящих линий: = 20/2 = 10.

На каждой секции шин устанавливается по 10 ячеек.

Вторичная нагрузка ТН приводится в таблице 2.7.

Таблица 2.4 Данные расчета и выбора ТН

.

Выбирается ТН типа НТМИ-10 УХЛ3.н = 200 ВА при классе точности 0,5 [10].

Следовательно, трансформаторы напряжения будут работать в выбранном классе точности.

2.5 Расчет сети напряжением до 1 кВ

Выполним расчет для ТП 859, светильники примем Tornado PC T5 1x80W. Вычислим расстояние от светильника до рабочей поверхности, м:р = 3,2 - 0,2 - 0,5=2,5 м,

Рассчитаем расстояние между рядами светильников, м:

LB=λ · h = 0,8 · 2,5 = 2 м

Количество рядов светильников, шт.:

nB=B/LB=7/2=3;

Рассчитаем число светильников в ряду:

nA=B/LA=5/2=2 ;

Расчетный индекс помещения i:= (7 · 5) / (2,5 · (7+ 5))=1,16,

Коэффициент использования помещения, о.е.:

где ηс - кпд светильника, ηс =87 %;

η = η п · η с = 0,653

Рисунок 3 Расположение светильников

Расчётный световой поток одной лампы, лм.

 лм

где коэффициент запаса kз=1,5; поправочный коэффициент z=1,15, нормированная освещенность Ем= 400 лк. Принимаем к установке светильники Tornado PC T5с лампами1 x T5 80W с Фном=6150 лм.

Итоговые значения расчётного и фактического светового потока, лм,

 лм

лм

Относительная разность действительного светового потока и требуемого, %,

что допустимо (-10%;+20%).

Расчет ТКЗ

Коротким замыканием (КЗ) называется замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Замыканием (3) называется всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землей.

Электрическое соединение фаз на землю в глухо-заземленных сетях напряжением 0,38 - 0,66 кВ, а также 110 кВ и выше обычно называется КЗ на землю.

Электрическое соединение одной фазы с землей в сетях с изолированной нейтралью напряжением 6 -10-35 кВ называется замыканием с землей.

В месте КЗ обычно возникает электрическая дуга. В ряде случаев переходным сопротивлением дуги можно пренебречь, тогда КЗ называется металлическим или глухим.

При КЗ в СЭС сопротивление электрической цепи уменьшается, что приводит к увеличению токов по сравнению с токами нормального режима. В случае трехфазного КЗ напряжение в точке повреждения равно нулю. Ток короткого замыкания (ТКЗ), отключаемый устройствами релейной защиты, существует в СЭС в течение 0,5 - 5 с.

Чаще всего КЗ возникают при:

) нарушении изоляции токоведущих частей, происходящем в результате старения или износа изоляции, перенапряжений, плохого ухода за оборудованием, механических повреждений;

) создании преднамеренных КЗ на подстанциях с упрощенными схемами при помощи короткозамыкателей;

) неправильных действий обслуживающего персонала. Как правило, до 50 - 70 % всех КЗ возникает по вине обслуживающего персонала.

Наибольшая частота возникновения КЗ приходится на ЛЭП - 47 %, на электрическую часть электростанций - 19 %, цепи собственных нужд электростанций - 26 %, другие элементы системы - около 8 %.

В трехфазной сети различают следующие виды КЗ: трех-, двух-, однофазные и двойные замыкания на землю. Трехфазные КЗ рассчитываются для выбора и проверки параметров электрооборудования, а несимметричные КЗ для расчетов уставок, параметров срабатывания и проверки чувствительности РЗ.

КЗ сопровождаются увеличением тока в поврежденных фазах, что вызывает различные последствия:

) ухудшение показателей качества электроэнергии - снижение напряжения на зажимах электроприемников, уменьшение частоты, несимметрия фазных напряжений сети, изменение синусоидальности формы кривой напряжения и тока, провалы питающего напряжения;

) термическое действие - недопустимый нагрев проводников и электрооборудования током, превышающим номинальное значение в 10 - 15 раз, ускоряет их старение, разрушает изоляцию, вызывает сваривание и выгорание контактов, потерю механической прочности;

) электродинамическое воздействие - сила, действующая на токоведущие части , приводит к разрушению изоляции, механическим повреждениям и деформациям;

) влияние на линии связи, устройства релейной защиты, автоматики и телемеханики - наведение ЭДС в соседних линиях вызывает ложные срабатывания аппаратуры и приводит к отключению нормально работающих электроустановок;

) ухудшение электробезопасности - появление опасного потенциала на электропроводящих частях электроустановок ;

) появление возможности пожаро- и взрывоопасности - перегрев токоведущих частей и электрическая дуга могут привести к воспламенению горючих изоляционных материалов и взрывоопасных смесей;

) нарушение устойчивости работы элементов СЭС в результате резкого снижения напряжения - опрокидывание двигателей, механический момент на валах которых зависит от квадрата величины напряжения.

Наиболее опасные последствия проявляются обычно в элементах СЭС, прилегающих к месту КЗ. КЗ на удаленных участках СЭС или за силовыми трансформаторами воспринимается генераторами как некоторое повышение нагрузки, а сильное снижение напряжения происходит только вблизи места КЗ. В точке трехфазного КЗ напряжение равно нулю.

Расчет ТКЗ при трехфазном КЗ выполняется в следующем порядке:

) для рассматриваемой СЭС составить расчетную схему;

) по расчетной схеме составить схему замещения;

) путем последовательного преобразования упростить схему замещения;

) по закону Ом определить начальное (сверхпереходное) значение периодической составляющей ТКЗ;

) определить апериодические составляющие ТКЗ для каждой ветви схемы или найти эквивалентное значение;

) рассчитать ударный ТКЗ и его действующее значение.

Схема замещения по исходным данным соответствует расчетной схеме. В ней все трансформаторные связи заменены электрическими, а каждый элемент расчетной схемы заменен соответствующим сопротивлением. На расчетной схеме намечаются точки КЗ. Затем для каждой точки составляется отдельная схема замещения.

При упрощении схемы замещения следует придерживаться определенной последовательности операций.

Преобразование схемы замещения выполняется в направлении от источника питания к месту КЗ.

Каждому сопротивлению схемы замещения присваивается определенный номер или индекс, которые сохраняются до конца расчета. Например, номер сопротивления и его численное значение проставляются около соответствующего элемента в виде дроби.

Преобразование схемы замещения к наиболее простому виду сводится к тому, чтобы каждый источник питания был связан с местом КЗ через одно результирующее сопротивление.

Считается, что ток подпитки от электродвигателей возникает при непосредственном трехфазном КЗ на их зажимах (напряжение).

Допускается не учитывать электродвигатели, если они отделены от места КЗ одной или несколькими ступенями трансформации.

Полученная путем окончательного преобразования схема замещения содержит несколько генерирующих ветвей, например, питающихся от: системы, ТЭЦ, синхронных и асинхронных двигателей, комплексной нагрузки.

Для практических расчетов наиболее часто используются следующие методы преобразования схем замещения:

) замена нескольких сопротивлений, соединенных последовательно или параллельно, одним эквивалентным;

) преобразование сопротивлений в эквивалентные треугольник или звезду;

) преобразование многолучевой звезды в многоугольник с диагоналями;

) замена нескольких источников питания эквивалентным;

) совмещение точек одинакового потенциала;

) использование метода коэффициентов токораспределения.

В практике преобразования сложных схем замещения часто встречается симметрия схемы относительно места КЗ или какого-либо участка схемы относительно некоторой точки.

Использование таких исходных данных позволяет применить простой, но эффективный метод преобразования.

Метод преобразования заключается в объединении точек одного потенциала. Дальнейшее преобразование полученной схемы значительно упрощается.

Расчет токов КЗ используется для выбора и проверки электрооборудования по условиям КЗ, выбора установок и возможного действия релейной защиты и автоматики, определения влияния токов нулевой последовательности воздушных линий (ВЛ) на линии связи, для выбора заземляющих устройств.

При расчетах токов КЗ допускается не учитывать:

. Сдвиг по фазе ЭДС и изменение частоты вращения роторов синхронных генераторов в системе;

. Ток намагничивания трансформаторов;

. Насыщение магнитных систем электрических машин;

. Поперечную емкость ВЛ-110 кВ;

. Подпитку от двигателей, если они находятся за ступенью трансформации.

Расчет тока КЗ производится в условиях аварийного режима на подстанции (один трансформатор отключен), в этом случае секционный выключатель включен.

Расчётная схема и схема замещения представлена на рисунках 2.3 и 2.4. Определяем сопротивления элементов схемы.

Рисунок 4 расчетная схема электроснабжения насоса

Рисунок 5 схема замещения электроснабжения насоса

Определение сопротивления элементов схемы

Определяем индуктивное сопротивление системы, приведённое к стороне 0,4 кВ.

,      

Определяем активное и индуктивное сопротивления высоковольтной кабельной линии длиной l = 386 м и S = 3х185 мм2

,

,

где R0 - удельное активное сопротивление высоковольтной кабельной линии;

Х0 - удельное реактивное сопротивление высоковольтной кабельной линии;- длина высоковольтной кабельной линии.

Определяем активное сопротивление трансформатора ТМЗ-1000/10:

,    

Определяем полное сопротивление трансформатора:

,    

Определяем реактивное сопротивление трансформатора:

,      

Определяем активное и индуктивное сопротивление магистрального шинопровода КТА2500, l = 24 м:

ШМА = R0 · l = 0,02 · 24 = 0,48 мОм;     

ХШМА = Х0 · l = 0,02 · 24 = 0,48 мОм.   

где R0 - удельное активное сопротивление магистрального шинопровода;

Х0 - удельное реактивное сопротивление магистрального шинопровода;- длина магистрального шинопровода.

Определяем активное и индуктивное сопротивление распределительного шинопровода KSA-50, l = 35 м:

ШРА = R0 · l = 0,142 · 35 = 4,97 мОм;    

ХШРА = Х0 · l = 0,112 · 35 = 3,92 мОм.  

где R0 - удельное активное сопротивление распределительного шинопровода;

Х0 - удельное реактивное сопротивление распределительного шинопровода;- длина распределительного шинопровода.

Определяем активное и индуктивное сопротивление питающего провода АПВ (4х6), l = 8 м:

кл= R0 · l = 5,21 · 8 = 41,68 мОм;   

Хкл= Х0 · l = 0,09 · 8 = 0,72 мОм.  

где R0 - удельное активное сопротивление питающего кабеля;

Х0 - удельное реактивное сопротивление питающего кабеля;- длина питающего кабеля.

Переходные сопротивления согласно [8] принимаются равными:А1 =30 мОм - переходное сопротивление для точки К1;А2 =25 мОм - переходное сопротивление для точки К2;А3 =15 мОм - переходное сопротивление для точки К3.

Расчёт начального действующего значения периодической составляющей тока трёхфазного короткого замыкания без учёта сопротивления электрической дуги производится по формуле:

,      

где Uном - среднее номинальное линейное напряжение в сети, кВ;

RΣ, ХΣ - суммарные активное и индуктивное сопротивления до точки КЗ без учёта сопротивления электрической дуги, мОм.

Результаты расчетов суммарных сопротивлений сведем в таблицу 2.9.

Таблица 2.5 Определение суммарных сопротивлений сети до точки К.З. и тока К.З. без учета сопротивления дуги