Курсовая работа (т): Проектирование подстанции 35/10 кВ

Проектирование подстанции 35/10 кВ

Министерство образования и науки Украины

Черниговский национальный технологический университет

Факультет электронных и информационных технологий

Кафедра электрических систем и сетей

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине:

„Электрические станции и подстанции”

на тему:

«Проектирование подстанции 35/10 кВ»

Выполнил

студ. гр. ЗЕМ-101 Евстигнеев О.В.

Руководитель проекта

к.т.н. Буйный Р.А.

Чернигов ЧНТУ 2014

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

В схеме фрагмента электроэнергетической системы, приведенной в задании на КП по дисциплине «Электрические системы и сети» (рисунок 1) спроектировать подстанцию № 2 в соответствии с вариантом. При выборе электротехнического оборудования воспользоваться параметрами нормального и аварийных режимов электрической сети, рассчитанными в КП по дисциплине «Электрические системы и сети».

Рисунок 1 - Схема замещения расчетного фрагмента электроэнергетической системы

В курсовом проекте необходимо выполнить:

. Выбор схем электрических соединений на стороне ВН и НН.

Согласно действующим нормативным документам обосновать выбор схем соединений на высокой и низкой стороне проектируемой подстанции.

. Расчет токов короткого замыкания.

Определить установившийся и ударный токи короткого замыкания в необходимых точках электрической сети для выбора электрооборудования на проектируемой подстанции. Обосновать выбор расчетных точек короткого замыкания.

. Выбор коммутационного оборудования на проектируемой подстанции.

Выбрать коммутационную аппаратуру на стороне ВН и НН - для проектируемой подстанции с учетом требований НТД. При этом необходимо использовать новейшее оборудование мировых и отечественных лидеров электротехнической промышленности с учетом требований варианта (классическая компоновка ВРУ концерна «Високовольтный союз»).

. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Выбрать типы и параметры измерительных трансформаторов тока и напряжения на стороне ВН и НН.

. Расчет молниезащиты подстанции.

Рассчитать необходимое количество и высоту молниеотводов для проектируемой ПС2.

. Выводы по курсовому проекту.

Графическая часть курсового проекта должна включать:

схему электрических соединений проектируемой подстанции;

план и разрезы спроектированной подстанции;

перечень (спецификацию) выбранной КА и элементов;

плакат, посвященный молниезащите.

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

. ВЫБОР СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА СТОРОНЕ 35 И 10 кВ

. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

. ВЫБОР АППАРАТУРЫ НА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ПОДСТАНЦИИ

.1 Выбор аппаратуры на стороне 35 кВ

.1.1 Выбор выключателей мощности

.1.2 Выбор разъединителей с заземляющими ножами

.1.3 Выбор трансформаторов тока

.1.4 Выбор трансформаторов напряжения

.1.5 Выбор ОПН на стороне 35 кВ

.2 Выбор аппаратуры на стороне 10 кВ

.2.1 Выбор выключателей мощности

.2.2 Выбор выключателей мощности в ячейках подстанции

.2.3 Выбор трансформаторов тока

.2.4 Выбор трансформаторов напряжения

.2.5 Выбор трансформаторов собственных нужд

.2.6 Выбор ОПН на стороне 10 кВ

.2.7 Выбор предохранителей

. РАСЧЕТ МОЛНИЕЗАЩИТЫ ПОДСТАНЦИИ

.1 Общие положения охраны труда

.2 Молниезащита подстанции ПС2

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

Список сокращений

ЗРУ - закрытое распределительное устройство;

КЗ - короткое замыкание;

ЛЭП - линия электропередачи;

НН - низкое напряжение;

ОПН - ограничитель перенапряжений;

ОРУ - открытое распределительное устройство;

ОЭС - объединенная энергосистема;

ПС - подстанция;

СШ - секция шин;

ТН - трансформатор напряжения;

ТСН - трансформатор собственных нужд;

ТТ - трансформатор тока;

ЭЭС - электроэнергетическая система.

ВВЕДЕНИЕ

Подстанции классифицируются по назначению их в электрической сети энергосистемы: по мощности установленных трансформаторов и высшему напряжению, а также по количеству распределительных устройств более низких напряжений, по главным схемам электрических соединений, по схеме подключения ПС к электрической сети и конструктивному исполнению.

По назначению ПС разделяются: на более ответственные межсистемные - ПС с высшим напряжением 330-750 кВ, через которые осуществляются перетоки электрической мощности между энергосистемами и прием мощности удаленных генерирующих источников питания в центре потребления; на узловые - ПС напряжением 110-330 кВ, которые являются центрами распределения потока электрических мощностей в отдельных энергосистемах; районные - ПС напряжением 110-220 кВ, которые являются центрами питания отдельных промышленных районов; промышленные (потребительские) - ПС напряжением 35-220 кВ, расположенные возле или на территории потребителей электрической энергии; глубокого ввода - ПС напряжением 35-220 кВ, расположенных в центре потребления электрической энергии в крупных городах и промышленных районах.

По напряжению и мощности трансформаторов, установленных на ПС. Высшее напряжение и мощность трансформаторов определяют значимость и ответственность ПС в данной точке электросети; в характеристике ПС указывается высшее напряжение (110,220 кВ) и все ступени низшего напряжения, а также мощность трансформаторов (автотрансформаторов).

По главной схеме электрических соединений ПС делятся на подстанции: с простыми схемами электрических соединений - блок-линия-трансформатор, мостики без выключателей и с выключателями, упрощенные схемы с одиночными системами шин - секционированными и не секционированными; со сложными схемами - две системы шин с обходной системой, различные варианты схем многоугольников, две системы шин с двумя выключателями на присоединение, схемы с 1,5 выключателями на присоединение (полуторные) и др.

По схеме подключения к электрической сети ПС делятся: на тупиковые, питающихся по одной или двум линиям от одного источника питания; проходные - с входом и выходом линии, питающей ПС; ПС питающихся отпайки от одной или двух линий, при этом на шинах ПС энергия распределяется на том же напряжении без трансформации и отбор мощности через трансформаторы на более низком напряжении незначительный, с многосторонним питанием на разных напряжениях и распределение энергии нескольких напряжений.

По конструктивному исполнению ПС делятся на: открытые - на которых все оборудование РУ высокого напряжения и трансформаторы установлены на открытом воздухе; закрытые - на которых оборудования РУ высокого напряжения и трансформаторы установлены в помещении; смешанные - на которых РУ высокого напряжения могут быть открытыми, а трансформаторы находятся в закрытых камерах или наоборот; комплектные - поставляемые заводами полностью смонтированными, или укомплектованными строительными материалами и собранным оборудованием в виде узлов, блоков; блочные - поставляемые в виде смонтированных блоков, а на месте монтажа ведется сборка блоков.

При проектировании электрических станций и подстанций в ходе реализации алгоритма проектирования появляется большое количество допустимых технических решений, фрагментов и подсистем объектов. Допустимая совокупность решений определяет множество допустимых по техническим условиям вариантов проектов станций и подстанций.

1. Выбор схем электрических соединений на стороне 35 и 10 КВ

Схема электрических соединений подстанции выбирается с использованием типовых схем РУ 35 - 750 кВ. Нетипичная схема может применяться только при наличии технико-экономических обоснований. Обычно нетипичные схемы применяются при реконструкции действующих подстанций [1].

При двух линиях 35-110 кВ и двух трансформаторах возможно применение схемы мостиков (рисунок 1.1).

а) б)

Рисунок 1.1 - Схемы мостиков с выключателями

а) - перемычка в сторону трансформаторов б) - перемычка в сторону линий

В схеме для четырех присоединений устанавливается три выключатели В1, В2, В3 (рисунок 1.1, а). Нормально выключатель В3 на перемычке между двумя линиями Л1 и Л2 включен. При повреждении на линии Л1 отключается выключатель В1, трансформаторы Т1 и Т2 остаются в работе, связь с энергосистемой осуществляется по линии Л2. При повреждении в трансформаторе Т1 отключается выключатель В4 со стороны 6-10 кВ и выключатели В1 и В3. В этом случае линия Л1 оказалась выключенной, хотя никаких повреждений на ней нет, что является недостатком схемы мостика.

Если учесть, что аварийное отключение трансформаторов случается редко, то такой недостаток схемы является несущественным, тем более что после отключения В1 и В3 и при необходимости вывода в ремонт поврежденного трансформатора отключают разъединитель Р1 и включают В1, В3, возвращает линию Л1 в работу. Более существенным недостатком схемы является отключение соответствующих линий при ревизии выключателя В1 и В2 на все время проведения ремонта.

Плановые отключения трансформатора проводятся так же, как в схеме блока трансформатор-линия: отключают выключатель В4 и разъединителем Р1 отключают ток намагничивания трансформатора, если это допустимо по его мощности.

Для удобства проведения операции разъединители Р1, Р2 могут быть заменены отделителями.

Основным преимуществом схемы является экономичность (три выключатели на четыре присоединения) и простота. Конструкция распределительного устройства должна предусматривать возможность перехода от мостовой схемы к другим схемам при расширении подстанции.

Возможно применение второго варианта схемы мостика (рисунок 1.1, б) с перемычкой в сторону линий. В такой схеме аварийное отключение линии приведет к отключению неповрежденного трансформатора. Аварийность линий значительно выше, чем трансформаторов, поэтому второй вариант схемы мостика применяется при коротких линиях.

Для сохранения в работе обеих линий при ревизии любого из выключателей (В1, В2, В3) предусматривается дополнительная перемычка из двух разъединителей Р3, Р4 (рисунок 1.1, а).

Один из разъединителей (Р3) перемычки нормально выключен. Для ревизии выключателя В1 предварительно включают Р3, затем отключают В1 и разъединители по обе стороны выключателя. В результате оба трансформатора и обе линии остались в работе. Если в этом режиме произойдет КЗ на одной линии, то отключится В2, т.е. обе линии останутся без напряжения.

Для ревизии выключателя В3 также предварительно включают перемычку, а затем отключают В3. Этот режим имеет тот же недостаток: при КЗ на одной из линий отключаются обе линии.

Вероятность совпадения аварии с ревизией одного из выключателей возрастает с увеличением продолжительности ремонта выключателя.

Схема мостика с выключателями рекомендуется на подстанциях на среднем напряжении при двух выходных линиях и на высоком напряжении при необходимости секционирования сети или возможности перехода к другим схемам с выключателями.

Одной из упрощенных схем является схема блока трансформатор - линия с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Общий вид схемы двух блоков линия-трансформатор с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий

В блочных схемах элементы электроустановки соединяются последовательно без поперечных связей с другими блоками. В рассматриваемой схеме трансформатор Т1 соединен с линией выключателем В1. При аварии в линии отключается выключатель В1, работа трансформатора прекращается, при аварии в трансформаторе отключаются выключатели В1 и вводный выключатель 10 кВ. Релейной защитой включается АВР на стороне 10 кВ, чем обеспечивается бесперебойное электроснабжение потребителей первой и второй категории по надежности электроснабжения.

Основным преимуществом данной схемы является экономичность, что привело к ее широкому применению для двухтрансформаторных подстанций, включаемых глухой отпайки к транзитной линии.

Надежность работы рассматриваемой схемы зависит от четкости и надежности работы релейной защиты, т.е. от своевременной работы АВР при аварии. Поэтому сегодня отдают большее предпочтение современным микропроцессорным устройствам РЗА, более быстро реагирующим на аварийную ситуацию и дающим команду на оперативные переключения.

Итак, из всех перечисленных выше схем электрических соединений на стороне 35 кВ для подстанции ПС2 больше подходит схема, изображенная на рисунке 1.2.

В связи с тем, что ПС2 имеет 2 класса напряжений, схема (рисунок 1.2) примет следующий вид (рисунок 1.3):

Рисунок 1.3 - Схема электрических соединений на стороне 35 кВ ПС2

Распределительные устройства (РУ) напряжением 10(6) кВ применяют в распределительной электросети местных и промышленных потребителей электроэнергии, а также для питания силовых трансформаторов собственных нужд подстанций.

В РУ напряжением 10(6) кВ применяют преимущественно схемы с одним или несколькими системами сборных шин, секционированные выключателями или разъединителями с одним коммутационным аппаратом на присоединение (выключателем, выключателем нагрузки или системой предохранитель-разъединитель).

В РУ напряжением 10(6) кВ на низком напряжении предусматривают преимущественно раздельную работу секций с целью ограничения токов КЗ. В случае раздельной работы секций возможна работа силовых трансформаторов с разной нагрузкой и секций шин с отличным напряжением, но эти ситуации не могут быть определяющими при выборе режима работы схемы на низком напряжении. Режим с параллельной работой секций не является желаемый, исходя из того, что при КЗ в электросети 10(6) кВ напряжение на обеих секциях падает до нуля с нарушением нормальной работы всех потребителей. Кроме того, при значительной мощности силовых трансформаторов ток КЗ возрастает до величин, требующих применения электрооборудования с повышенными параметрами и применения силовых кабелей в сети с жилами больших сечений.

Схемы РУ напряжением 10 кВ простые, наглядные и малозатратные, что позволяет широко использовать комплектные распределительные устройства заводского изготовления (КРУ, КРУН, КСО). Операции с разъединителями необходимы только для обеспечения эксплуатационных работ. Вследствие однотипности и простоты операций с разъединителями практически исключена аварийность из-за неправильных действий оперативного персонала.

В случае повреждения или ремонта одной секции ответственные потребители, которых нормально питают от двух секций, остаются без резерва, а нерезервируемые потребители отключаются на время ликвидации повреждения или проведения ремонтных работ на секции.

Схемы позволяют выводить из работы (оперативно или аварийно) всякое присоединение без нарушения основной функции подстанции (РУ). При сооружении однотрансформаторные подстанции применяют схему с одной несекционированною системой шин, надежность которой соответствует категории потребителя электроэнергии по надежности.