Проект подстанции 500/110/10 киловольт в Ростовской области

Именно применение электроэнергии сделало возможным развитие самых передовых отраслей промышленности автоматизацию производства, внедрение и распространение компьютерных и информационных технологий. Именно электроэнергия неизмеримо повысила комфортность быта людей, все больше освобождая людей от рутинного домашнего труда. Темпы экономического роста в двадцатом столетии были очень высоки практически во всех регионах мира, хотя и в разное время. Рост производства и потребления электроэнергии был еще выше.

Дальнейшее проникновение электроэнергии в сферу быта и непроизводственных услуг увязывается с механизацией и автоматизацией труда в домашнем хозяйстве, с проникновением в быт людей телекоммуникаций и информационных технологий, повышением качества услуг образования, медицины, отдыха и развлечений.

К числу наиболее важных задач энергетической стратегии России относятся определение основных количественных и качественных механизмов достижения этих параметров, а также координация развития электроэнергетики с развитием других отраслей топливо - энергетического комплекса и потребности экономики страны.

Стратегическими целями развития отечественной электроэнергетики в перспективе до 2020 г. являются:

- надежное энергоснабжение населения и экономики страны;

- сохранение целостности и развитие Единой энергетической системы России, интеграция ЕЭС с другими энергообъединениями на Евразийском континенте;

- повышение эффективности функционирование и обеспечение устойчивого развития электроэнергетики на базе новых современных технологий;

- уменьшение вредного воздействия отрасли на окружающую среду.

В оптимистическом варианте развитие электроэнергетики России ориентировано на сценарий экономического развития страны, предполагающий форсированное проведение социально-экономических реформ с темпами роста производства валового внутреннего продукта. (1. www.ehighenergy.info)

Мною проектируемая подстанция 500/110/10 киловольт предназначена для потребления мощности и питания предприятий цветной металлургии и населения. Связь с системой осуществляется на напряжениях 500 и 110 киловольт. Установка синхронных компенсаторов заданием не предусмотрена. Выдача мощности осуществляется на напряжениях 110 и 10 киловольт. Подстанция строится в Ростовской области.

1. Выбор синхронных компенсаторов

Выбор синхронных компенсаторов заданием не предусмотрен

2. Выбор и обоснование двух вариантов схем проектируемой подстанции

Рис. 1

В схеме 1 шины распределительных устройств 500 киловольт и 10 киловольт соединены двумя автотрансформаторами АТДЦТН 500/110/10 АТ1 и АТ2. Питание шины 110 киловольт осуществляется с выводов среднего напряжения.

Рис. 2

В схеме 2 шины распределительных устройств 500 киловольт и 10 киловольт соединены тремя автотрансформаторами АТДЦТН 500/110/10 АТ3, АТ4 и АТ5. Питание шины 110 киловольт осуществляется с выводов среднего напряжения.

3. Выбор силовых трансформаторов

Определяем мощность автотрансформаторов:

Q_сн=P_снּtgφ_сн=150ּ0.62=93 МВар; ; Q_нн=P_ннּtgφ_нн=60ּ0.59=35.6 МВар;

S_max= = =

246.25 МВА; ;

;.

По этой мощности выбираю АТДЦТН 250000/500/110/10.

По условию

, , у

Условие выполняется.

Т.к. во втором варианте расположение и число автотрансформаторов сохраняется, считаю возможным выбрать те же автотрансформаторы

АТДЦТН 250000/500/110/10.

Выбор трансформаторов.

В первом варианте выбор трансформаторов по структурной схеме не предусмотрен.

Т.к. во втором варианте полная мощность проходит по четырём трансформаторам (АТ1, АТ2, Т1 и Т2), для расчётов используем следующую формулу:

;

По этой мощности выбираю ТДЦ 80000/110/10.

Данные выбранных трансформаторов и автотрансформаторов заносим в таблицу 3.1 и таблицу 3.2.

Таблица 3.1

(3.c585)

Таблица 3.2

(3. c172)

4. Технико-экономическое сравнение вариантов

4.1 Экономическая целесообразность схем определяется минимальными приведенными затратами по формуле:

(4. c.396 (5.6))

где К – капиталовложения на сооружение электроустановки, тыс. руб.; p_н – нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0,12; И – годовые эксплуатационные издержки, тыс. руб./год.; У – ущерб от недоотпуска электроэнергии, тыс. руб./год.

Капиталовложения “К” при выборе оптимальных схем выдачи электроэнергии и выборе трансформаторов определяют по укрупненным показателям стоимости элементов схемы.

Вторая составляющая расчетных затрат – годовые эксплуатационные издержки – определяется по формуле:

(4. c.327 (5.7))

где P_a, P₀ – отчисления на амортизацию и обслуживание, %; ∆W – потери электроэнергии, кВт ∙ ч; β – стоимость 1 кВт ∙ ч потерь электроэнергии, коп/кВт ∙ ч

Делаем таблицу капитальных затрат:

Таблица 4.1

4.2 Рассчитываем издержки для первого варианта:

; ; ;(1.с

315(т.8.2))

β=85коп/кВтч; ; ; (1.с 315(т.8.2))

ч; =0.85; ; ;

=0.5∙=0.5 ∙ 690=345кВт;

;

;

;

4.3 Рассчитываем издержки для второго варианта:

; ; ;

Т.к. во втором варианте дополнительно используются те же автотрансформаторы, что и в первом варианте, то для нахождения полных затрат энергии второго варианта к  прибавить :

;

;

4.4 Сравнение вариантов:

,6%=

Используются те же автотрансформаторы, что и в первом варианте, то для нахождения полных затрат энергии второго Первый вариант экономичнее второго на 76%, поэтому дальнейшие расчёты ведём для первого варианта.

5. Расчёт токов короткого замыкания

5.1 Построение схемы замещения для всех точек:

Расчет токов короткого замыкания производим в относительных единицах. Базисную мощность принимаю Sб=1000 МВА.

5.2 Расчёт сопротивлений

 принимаем за нуль

5.3 Расчёт для первой точки короткого замыкания:

5.4 Расчёт для второй точки замыкания:

.

5.5 Расчёт третьей точки короткого замыкания:

.

Токи трехфазного короткого замыкания:

Таблица 5.1

Примечание:

(2.c.163§3.3(рис.3-26))

(2.c.161§3.3(Т.3-8))

(2.c.140§3.3(Т.3-4))

6. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей

Веду выбор оборудования на РУНН-10 кВ. Выбор выключателей и разъединителей.

Определяю расчетные токи продолжительного режима;

Расчетные и каталожные данные свожу в таблицу.

Таблица 6.1

Выбор выключателей по условию отключения апериодической составляющей тока КЗ не проходит, в этом случае допустимо проверить выключатель по полному току КЗ.

Выбор шин.

Произвожу выбор шин на стороне низшего напряжения. Выбор производим по экономической плотности тока:

Принимаю 2 несущих провода АС-30/39, тогда

Число А-300:

.

Принимаю токопровод 2×АС-300/39 + 4×А-300; d=230мм, D =3м.

Пучок голых проводов имеет большую поверхность охлаждения, поэтому проверку на термическую стойкость не проводим.

Проверка на схлёстывание:

Сила тяжести 1метра токопровода с учётом массы колец 1,6 кг, массы 1метра провода АС-300/39 1,132 кг, провода А-300 0,794 кг по табл. 7-29, 7-30 в (2):

Если

По диаграмме для

Допустимое отклонение:

Схлёстывания не произойдёт, т.к.

Выбор изоляторов.

Выбираю изолятор ПС6-А; U_ном =10 кВ; F_ном. =60000 Н.

Выбор трансформаторов тока.

Учитывая, что трансформатор тока будет установлен в КРУН, выбираю ТПШЛ 10-5000-0,5/10Р, R_2ном =1,2 Ом, К_тер=35, t_тер=3.

Сравнение расчетных и каталожные данных приведены в таблице 6.2. При расчете пользуюсь формулами (2.c.373-377).

Таблица 6.2

(2.c.367(т.4.12))

Составляю таблицу вторичной нагрузки трансформатора тока

Таблица 6.3

(2.c.632(п.4.7)).

Из таблицы видно, что более загружены трансформаторы тока фаз А и С.

Общее сопротивление приборов:

Допустимое сопротивление проводов при

Так как на данной подстанции высшее напряжение 500кВ, то принимаю соединительные провода с медными жилами (), ориентировочная длина 50м. (2.c.375).

,

так как ближайшее стандартное сечение кабеля 3.6 мм в диаметре, принимаю кабель М10-3,6

Выбор трансформаторов напряжения.

В цепи комплектного токопровода установлен трансформатор напряжения типа ЗНОЛ 06-10У3.

Проверяю его по вторичной нагрузке. Подсчет нагрузки приведен в таблице 6.4.

Таблица 6.4