Курсовая работа (т): Проектирование понизительной подстанции переменного тока

Проектирование понизительной подстанции переменного тока

Федеральное бюджетное государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра: «Электроснабжение транспорта»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Электрическая часть станций и подстанций»

на тему: «Проектирование понизительной подстанции переменного тока»

Выполнил: Бахарев И.Н.

Проверил: Григорьев Н.П.

Хабаровск

г.

Содержание

Введение

Исходные данные

. Разработка схемы главных электрических соединений

.1 Распределительное устройство 110 кВ промежуточной транзитной подстанции

.2 Распределительное устройство 38,5кВ

.3 Распределительное устройство 10 кВ

Расчет токов короткого замыкания

.1 Расчет эквивалентного сопротивления внешнего электроснабжения и сопротивлений обмоток силового трансформатора

.2 расчет токов короткого замыкания в точках КЗ

.3 Определение величины теплового импульса

.4 Расчет максимальных рабочих токов основных присоединений  подстанции

. Собственные нужды

.1 Выбор аккумуляторной батареи

.2 Выбор подзарядного и зарядного устройства аккумуляторной батареи

.3 Выбор трансформатора собственных нужд

. Выбор основного оборудования

.1 Выбор выключателей

.2 Выбор и проверка разъедениетелей

.3 Выбор измерительных трансформаторов тока

.4 Выбор изоляторов

.5 Выбор ограничителей напряжения (ОПН)

.6 Выбор измерительных трансформаторов напряжения

Расчет заземляющего устройства и выбор напряжения прикосновения

.1 Расчет заземляющего устройства

.2 Определение напряжения прикосновения

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Огромную роль в системах электроснабжения играют электрические подстанции - электроустановки, предназначенные для приёма, преобразования и распределения электроэнергии.

При разработке подстанции используют типовые решения, схемы и элементы, что приводит к унификации оборудования подстанции и как следствие к удешевлению обслуживания и проектировочной стоимости. Но на практике, при разработке подстанции приходится учитывать особенности месторасположения и другие исходные условия. Также необходимо учитывать постоянное усовершенствование электрооборудования, используемого на подстанции, так как внедрение передовых проектных решений будет обеспечивать соответствие разрабатываемой подстанции современному мировому техническому уровню.

Задачей данной курсовой работы является разработка электрической части подстанции. Основное внимание уделяется разработке схемы главных электрических соединений подстанции, расчёту параметров, таких как токи короткого замыкания, максимальные рабочие токи, тепловые импульсы, необходимых для выбора и проверки основного электрооборудования подстанции: выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения, изоляторов, шин и токоведущих частей. В работе имеются ссылки на литературу, которой руководствовались при описании определённого пункта.

Исходные данные

Таблица 1. Параметры питающей системы

электрический подстанция замыкание ток

Примечание:  - сверхпереходная мощность короткого замыкания на шинах источника питания;  - мощность питающей системы;

. Данные по понизительным трансформаторам, фидерам районной нагрузки понизительной подстанции общего назначения.

Рис. 1. Схема внешнего электроснабжения тяговых подстанций

Мощность транзита: S=50 МВт

Ячейки Кру: КТ-105

Вид шин: Гибкий.

1. Разработка схемы главных электрических соединений

На основании указанных в задании исходных данных и типовых решений, приведенных в учебной и справочной литературе, с соблюдением требуемых ГОСТов условных обозначений ([18], [19]) составляем схему главных электрических соединений подстанции. Схема представлена в приложении 1 работы.

Согласно [1] схема РУ выбирается с учетом количества присоединяемых ВЛ и трансформаторов, необходимости секционирования.

Согласно [4] с целью ограничения опасных для оборудования коммутационных перенапряжений следует применять ОПН. Для защиты трансформаторного оборудования от грозовых перенапряжений на стороне 6-10 кВ так же устанавливаются ОПН. ОПН, которые выпускает компания «Таврида Электрик», разработаны с использованием последних технологических достижений и опыта эксплуатации ОПН в отечественной и зарубежной практике.

Нейтрали обмоток 110 кВ трансформаторов, которые в процессе эксплуатации могут быть изолированы от земли, должны быть защищены ограничителями перенапряжений (согласно [2]).

Согласно [1] на всех ПС 110 кВ устанавливаются трансформаторы с устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), которое на схеме главных электрических соединений обозначается в виде стрелки, пересекающую обмотку ВН силовых трансформаторов.

.1 Структурная схема подстанции

Формирование схем главных электрических соединений электроустановок наиболее целесообразно производить, используя их структурные схемы. На рис. 1.1 приведена структурная схема расчётной понизительной подстанции. Основным элементом, связывающим между собой РУ различных напряжений, являются силовые трансформаторы.

Рис.1.1. Структурная схема ПС

.2 Распределительное устройство 110 кВ

РУ 110 кВ для расчётной проходной подстанции выполнено по схеме 5АН - мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов (согласно [1]). Мостиковые схемы применяются на стороне ВН ПС 110 кВ при 4-х присоединениях (2 воздушных линии+2 трансформатора) и необходимости осуществления секционирования сети.

Не используем схемы 5Н, так как предпочтительнее применять схему 5АН при необходимости секционирования сети на данной ПС в режиме ремонта выключателя и при необходимости частого отключения трансформаторов. Необходимость установки ремонтной перемычки в схеме 5АН определяется возможностью отключения одного из трансформаторов на время ремонта выключателя.

Схема распределительного устройства выполнена с ремонтной перемычкой со стороны ЛЭП. Ремонтная перемычка, выполненная двумя разъединителями с заземляющими ножами и участком шин с трансформаторами тока, включается тогда когда необходимо перевести оба трансформатора на питание от другой воздушной линии. Наличие двух разъединителей обеспечивает возможность безопасного осмотра и ремонта. Для подключения цепей защиты установлены трансформаторы тока в количестве 4 штук. Трансформаторы напряжения в количестве 2 штук устанавливаются для подключения релейной защиты, органов учета энергии и контроля уровня напряжения.

.3 Распределительное устройство 35 кВ

Выполнено по схеме 35-1 (одна, секционированная выключателем система шин). Количество присоединений равно 10 (2 ввода и 8 фидеров). Не можем использовать схему 35-9, т.к. в ней минимальное число вводов равно трём, а в нашем случае двум.

Для подключения цепей защиты установлены трансформаторы тока в количестве 10 штук (по 1 шт. на каждом вводе и на каждом из восьми фидеров). Трансформаторы напряжения устанавливаются в количестве 2 штук. Схемы соединения обмоток ТН: звезда-звезда-разомкнутый треугольник. Обмотка, соединённая по схеме разомкнутый треугольник, нужна для определения напряжения нулевой последовательности.

.4 Распределительное устройство 10 кВ

Выполнено по схеме 10-1 - одна, секционированная выключателем, система шин. Количество присоединений равно 12 (2 ввода и 10 фидеров).

Согласно [2] РУ 10 кВ для комплектных трансформаторных ПС могут быть закрытого типа или выполняться в виде КРУ.

РУ 10 кВ закрытого типа применяются:

в районах, где по климатическим условиям, условиям загрязнения атмосферы или наличия снежных заносов и пыльных уносов, невозможно применение КРУН;

при числе шкафов более 15;

на ПС напряжением 330-750 кВ.

Климатические условия не оговорены и разрабатываемая подстанция напряжения 110 кВ, поэтому РУ 10 кВ выполняем в виде КРУ. КРУ комплектуется из ячеек, которые ставят в ряд.

Согласно [2] на проектируемой подстанции устанавливаем два трансформатора собственных нужд, которые присоединяем к различным секциям РУ 10 кВ. ТСН должны работать раздельно с АВР. ТСН, подключаемый на низшее напряжение, будет иметь меньший уровень изоляции, чем если бы подключали его на высшее или среднее напряжение. Следовательно, подключение ТСН на низшее напряжение экономически выгодно.

2. Расчет токов короткого замыкания.

.1 Расчет эквивалентного сопротивления внешнего электроснабжения и сопротивлений омботок силового трансформатора

Согласно правил устройств электроустановок (ПУЭ[6]), выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих элементов по электродинамической и термической устойчивости производится по току трехфазного короткого замыкания Ik(3) , поэтому в проекте необходимо произвести расчет токов короткого замыкания для всех РУ. Для чего на основании схемы внешнего электроснабжения, исходных данных и принятой схемы главных электрических соединений подстанции составляется структурная и расчётная схема.

Рассчитываем токи короткого замыкания опираяь на справочную литературу [10].

Рис 2.1.- Структурная схема подстанции

Рис 2.2.- Упрощенная схема замещения внешнего электроснабжения

При расчете токов короткого замыкания для сетей напряжением 220 кВ принимаем хо=0,4 Ом/км.

Рассчитываем эквивалентные сопротивления участков ЛЭП:

Рассчитаем сопротивления источников питания:

Найдем эквивалентное сопротивление сети внешнего электроснабжения.

Рис 2.3.- Расчетная схема подстанции с токами КЗ

Для данного расчета примем следующие условия. Из задания заданы параметры трансформатора Uн=220/35/6 и Sтр=25 МВА. Выбираем трансформатор ТДТН 25000/110/35/10 [5]

Определим сопротивления в обмотках трансформатора.

Для этого необходимо расчитать напряжение короткого замыкания в каждой из обмоток:

Далее определим непосредственно сопротивления обмоток трансформатора:

.2 Расчет токов короткого замыкания в точках КЗ.

Определим трехфазный ток короткого замыкания для точки К1:

Для точки К1, что видно из расчетной схемы подстанции

Расчитаем сопротивления ступеней короткого замыкания для точек К2 и К3:

где,  и  - коэффициенты трансформации между соответствующими обмотками

Определим трехфазный ток короткого замыкания для точки К2:

Определим трехфазный ток короткого замыкания для точки К2:

Определим ударный ток для каждой точки КЗ: