Проектування підстанції та вибір обладнання

Курсовий проект по дисципліні

"Електричні станції і підстанції"

Завдання

Для схеми, приведеної в завданні на КП з дисципліни "Електричні системи і мережі" і розрахованих параметрах режиму і елементів схем заміщення повітряних ліній і трансформаторів, спроектувати підстанцію №3 згідно варіанту. При проектуванні окрім вибору комутаційних апаратів слід приділити увагу: власним потребам ПС, системі вимірювання і сигналізації, обмеженню перенапруження, заземленню і блискавкозахисту.

Варіант 18

Спроектувати ПС №3.

Вибрати комутаційну апаратуру на стороні високої і низької напруги.

Рисунок 1 – Схема заданої електричної мережі

Зміст

Список умовних позначень

Вступ

1. Струм короткого замикання на шинах ПС №3

2. Вибір і обгрунтування схеми підстанції

3. Вибір устаткування на стороні 110 кВ

4. Вибір устаткування на стороні 10 кВ

Висновки

Список використаної літератури

Список умовних позначень

ПЛ – повітряна лінія;

ВН – висока напруга;

КЗ – коротке замикання;

НН – низька напруга;

ОПН – обмежувач перенапруги;

РЗА – релейний захист і автоматика;

ТН – трансформатор напруги;

ТВП – трансформатор власних потреб;

ТС – трансформатор струму;

ПС – підстанція;

РПН – регулювання під навантаженням;

АСКОЕ – автоматична система комерційного обліку електроенергії;

ТП – трансформаторна підстанція;

АБ – акумуляторна батарея;

РП – ремонтна перемичка.

Вступ

Метою курсового проекта є проектування підстанції ПС 3, напругою 110/10 кВ. Процес проектування включає в себе вибір схеми електричних з’єднань з вищої та нижчої сторін, а також прийняття рішення щодо вибору обладнання і його компонування. Приведемо коротку класифікацію підстанцій.

Підстанції підрозділяються на ті, що знижують та підвищують напругу. На електростанціях завжди будують підстанції (ПС), які підвищують напругу з генераторної напруги до напруги електричної мережі, в яку вони підключені. Підстанції в електричних мережах будують знижуючими напругу,тому що вони знижують напругу мережі від якої вони живляться до напруги, яка необхідна для живлення споживачів.

Підстанції класифікуються за призначенням їх в електричній мережі енергосистеми: по потужності установлених трансформаторів та високій напрузі, по кількості розподільчих пристроїв більш низьких напруг, по головним схемам електричних з’єднань, по схемі підключення ПС до електричної мережі та конструктивному виконанню.

По призначенню ПС розділяються на більш відповідальні міжсистемні – ПС з вищою напругою 330-750 кВ, через які здійснюються перетоки електричної потужності між енергосистемами та прийом потужності віддалених генеруючих джерел живлення в центрі споживання; на вузлові – ПС напругою 110-330 кВ, які є центрами розподілу потоку електричних потужностей в окремих енергосистемах; районні – ПС напругою 110-220 кВ, які є центрами живлення окремих промислових районів; промислові (споживчі) – ПС напругою 35-220 кВ, розташовані біля або на території споживачів електричної енергії; глибокого вводу – ПС напругою 35-220 кВ, розташованих в центрі споживання електричної енергії в великих містах та промислових районах.

По напрузі та потужності трансформаторів, які встановлюються на ПС. Вища напруга та потужність трансформаторів визначають значимість та відповідальність ПС в даній точці електромережі; в характеристиці ПС вказується вища напруга (110,220 кВ) та всі ступені нижчої напруги, які має ПС, а також потужність трансформаторів (автотрансформаторів).

За головною схемою електричних з’єднань ПС діляться на підстанції: з простими схемами електричних з’єднань – блок-лінія-трансформатор, мостики без вимикачів і з вимикачами, спрощені схеми з одиночними системами шин – секціонованими та не секціонованими; зі складними схемами – дві системи шин з обхідною системою, різні варіанти схем багатокутників, дві системи шин з двома вимикачами на приєднання, схеми з 1,5 вимикачами на приєднання (полуторні) та ін.

По схемі підключення до електричної мережі ПС діляться: на тупикові – які живляться по одній або двох лініях від одного джерела живлення; прохідні – з входом та виходом лінії, яка живить ПС; ПС які живляться відпайкою від однієї або двох ліній, при цьому на шинах ПС енергія розподіляється на тій же напрузі без трансформації та відбір потужності через трансформатори на нижчій напрузі незначний; з багатостороннім живленням на різних напругах та розподілення енергії декількох напруг.

По конструктивному виконанню ПС діляться на: відкриті – на яких все обладнання РП високої напруги і трансформатори встановлено на відкритому повітрі; закриті – на яких обладнання РП високої напруги та трансформатори встановлені в приміщенні; змішані – на яких РП високої напруги можуть бути відкритими, а трансформатори знаходяться в закритих камерах або навпаки; комплектні – які поставляються заводами повністю змонтованими, або укомплектованими будівельними матеріалами та зібраним обладнанням у вигляді вузлів, блоків; блочні – які поставляються в вигляді змонтованих блоків, а на місті монтажу ведеться зборка блоків.

В ході реалізації алгоритму проектування електричних станції або підстанції з’являється велика кількість допустимих технічних рішень, фрагментів та підсистем об’єктів. Тому в ході виконання курсової роботи слід намагатися розробити найбільш надійний та найменш економічно затратний варіант проекту електричної підстанції.

1. Розрахунок струмів короткого замикання

Розрахуємо струми короткого замикання на шинах 110 кВ ПС №3, для подальшого вибору апаратів на цій підстанції.

Схема для розрахунку струмів короткого замикання приведена на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема для розрахунку струму КЗ.

Зобразимо схему заміщення даної мережі:

Рисунок 1.2 – Схема заміщення для розрахунків струму КЗ

Розрахунок проведемо у відносних одиницях, для цього задаємось базисною потужністю і номінальною напругою, які відповідно приймаємо рівними:

S_б = 1000 МВА, U_ном = 115кВ.

Опір системи розраховуємо за формулою (2):

, (1.1)

де  – опір системи у відносних одиницях;

S_с – потужність системи(приймаємо рівною нескінченності), МВА;

S_б – базисна потужність, МВА.

.

Активний і реактивний опори ліній у відносних одиницях розрахуємо за формулами (2):

, (1.2)

, (1.3)

де  – активний опір лінії в іменованих одиницях;

 – реактивний опір лінії в іменованих одиницях.

Опір лінії 3 у відносних одиницях рівний:

;

.

Опір лінії 4 у відносних одиницях рівний:

;

.

Опір лінії 5 у відносних одиницях рівний:

;

.

Опір трансформаторів у відносних одиницях знаходимо за формулою (2):

; (1.4)

де  – реактивний опір обмоток  трансформатора у відносних одиницях;

 – напруга короткого замикання.

Опір трансформаторів буде рівний:

.

Визначимо струм КЗ К1 на шинах високої напруги 110 кВ трансформатора ПС3.

Для розрахунку скористаємось схемою заміщення зображеною на рис. 1.3:

Рисунок 1.3 – Схема заміщення для розрахунку струму К1

Знайдемо результуючі активний та реактивний опори:

; (1.5)

;

; (1.6)

.

Значення опорів нанесемо на схему:

Рисунок 1.4 – Значення опорів

Повний опір розраховуємо за формулою (2):

; (1.7)

.

Знайдемо встановлене значення струму КЗ на шинах високої сторони трансформатора.

Струм короткого замикання розраховуємо за формулою (2):

; (1.8)

де І_к – струм короткого замикання кА;

.

Ударний струм розрахуємо за формулою (2):

;(1.9)

де i_у – ударний струм короткого замикання, кА;

К_у – ударний коефіцієнт, який знаходимо за формулою (2):

; (1.10)

де Т_А – часова складова, яка визначається за формулою:

;(1.11)

;

;

.

Розрахуємо струм КЗ в т. К2 на шинах низької напруги 10 кВ трансформатора ПС3.

Коли потужність трансформатора більше 630 кВА активний опір трансформатора в розрахунку струму КЗ не враховуємо.

Приведемо схему заміщення для розрахунку струму КЗ К2:

Рисунок 1.5 – Схема заміщення для розрахунку струму КЗ

Знайдемо результуючі активний та реактивний опори:

; (1.16)

;

; (1.17)

.

Значення опорів наносимо на схему:

Рисунок 1.6 – Значення опорів

Повний опір знаходимо за формулою (1.7):

.

Знайдемо встановлене значення струму КЗ на шинах високої сторони.

Струм короткого замикання розраховуємо за формулою (1.8):

.

Ударний струм розрахуємо за формулами (1.9–1.11):

;

;

.

Таблиця 2 – Значення струмів КЗ.