Электроэнергия используется во всех сферах народного хозяйства и в быту. Это упрощается благодаря универсальности и простоте использования. Энергетика занимает важное место среди отраслей народного хозяйства. В наиболее обобщенном виде уровень развития энергетики и электрификации отражает технический и экономический потенциал страны.
Несмотря на спад производства и другие неблагоприятные факторы, энергетический сектор все еще развивается, необходимо построить новые подстанции, используемые для распределения и передачи электроэнергии.
Передача и распределение электрической энергии должны выполняться с высокой надежностью и эффективностью. Это означает, что подстанция должна быть оснащена современным надежным оборудованием для обеспечения ее стабильной работы, а, следовательно, и потребителем, который ими питается. Отказ подстанции может привести к серьезным последствиям, таким как потеря производства, дефекты качества, а также может привести к смерти. Таким образом, необходима постоянная и своевременная модернизация оборудования подстанции, что позволяет избежать нежелательных последствий, которые могут возникнуть в случае сбоя питания.
Целью этой ВКР является реконструкция подстанции Джоли в связи с тем, что подстанция работает с 1979 года. Ее оборудование полностью изношено и нуждается в замене.
1 Основная характеристика подстанции 35/10 кВ «Джоли»
Оценка состояния электрической части покажет объем реконструкции подстанции «Джоли». В этом разделе будет рассмотрен ряд вопросов, решение которых позволит определить необходимый объем работ по улучшению технического состояния существующей подстанции.
В ходе реконструкции необходимо проанализировать следующие основные моменты: 1) надежность, простота и удобство эксплуатации принципиальной
схемы; 2) состояние оборудования подстанции; 3) Возможно ли установить новое оборудование.
1.1Схема электрических соединений ПС 35/10кВ «Джоли»
Подстанция 35/10 кВ «Джоли» — это электрическая установка,
используемая для преобразования и распределения электрической энергии. Подстанция имеет распределительное устройство, два силовых трансформатора (ТМН-4000/35/10), установки для управления всем оборудованием. Подстанция питается от сети из 3 воздушных линий 35 кВ и является тупиковой подстанцией.
На рисунке 1.1 показана принципиальная схема подстанции 35/10 кВ «Джоли». «Со стороны ОРУ-35 кВ использовалась мостовая схема с двумя секционными разъединителями в перемычке и разделителями в цепях трансформатора» [4].
Электрические схемы
... создания электрических принципиальных схем; изучить требования к оформлению электрических схем изучить позиционные обозначения ознакомиться с перечнем элементов электрических схем. Схема–конструкторскийдокумент,накоторомпоказаныввидеусловныхизображенийилиобо- значений составные части изделия и связи междуними. [Справочник по электроснабжению и ...
Есть также секционные разъединители (QS3, QS4), которые обычно разомкнуты.
На стороне НН 10 кВ схема с одной секционированной системой шин. В случае отказа трансформатора или отключения линии электропитания, включается АВР и включается автоматический выключатель между шинами, контакты которых разомкнуты в нормальном режиме.
Рисунок 1.1 – Упрощенная электрическая схема подстанции
35/10 кВ «Джоли»
От подстанции питаются жилые дома и бюджетные организации; по надежности электроснабжения эти потребители попадают в категории II и III.
2 Расчет электрических нагрузок ПС «Джоли»
«В соответствии с суточными графиками нагрузки потребителей электрической энергии при напряжении 10 кВ мы строим график суточной нагрузки».
Рисунок 2 – Суточный летний график нагрузки Ввод1 Рисунок 3 – Суточный график зимний нагрузки Ввод1и Ввод2
«Основываясь на графике суточной нагрузки (рисунок 2-3), мы строим график годовой нагрузки для продолжительности(рисунок 4»[2].
Рисунок 4 – Годовой план загрузки с продолжительностью
«Согласно годовому плану загрузки с продолжительностью цикла (рисунок 3) рассчитываем технико-экономические показатели подстанции» [2].
Энергия потребляется в течение одного года
Wп РiTi ,
где« Р i активная мощность i-той ступени графика нагрузки, МВт;
- Тi продолжительность i-той ступени графика нагрузки, ч»[3].
Wп 3, 5 915 2, 9 364 2, 5 546 1, 6 1281 1, 4 2196 0, 7 3458 =
- Среднегодовая нагрузка: где — количество часов в году, ч ( ,
Полная смесь годового состава автомобиля:
где максимальный уровень этом напряжении МВт.
3 Выбор оптимальной мощности трансформаторов на подстанции
35/10 кВ «Джоли»
Рассчитаем мощность для выбора трансформатора:[6,8,9]
S max ПС К1 2
S ном.Т (3.1)
К пер (n 1)
3,5 0,8
Sном.Т 2 МВА
1, 4
Выберите 2 ближайших к трансформатору. Должно быть ТМ – 4000/35/10 и ТМ – 2500/35/10. Мы проведем технико-экономический расчет по подбору трансформаторов.
3.1 Технико-экономический расчет ТДН – 4000/35/10 и ТМ – 2500/35/10
Таблица 3.1 — Паспортные параметры трансформатора по [6]
Каталожные данные
Тип S ном.Т , U ном обмоток, Px , Pк , трансформатора МВА кВ uк, % кВт кВт Ix , %
ВН НН ТМ- 4000/35 4 35 10,5 7,5 6,7 33,5 1 ТМ- 2500/35 2,5 35 10,5 6,5 5,1 26 1,1
Расчёт потерь реактивной мощности трансформатора в режиме х.х.:
ТМ- 4000/35/10:
Iх
Qх SномТ (3.2)
1
Qх 4000 40 квар
ТМ- 2500/35/10:
Iх
Qх S ном Т (3.3)
1,1
Qх 2500 27,5 квар
Расчёт потери реактивной мощности трансформатора в режиме к.з.:
ТМ- 4000/35/10:
u к (%)
Qк S ном.Т (3.4)
7,5
Qк 4000 300 квар.
ТМ- 2500/35/10:
u к (%)
Qк S ном.Т (3.5)
6,5
Qк 2500 162,5 квар.
Коэффициент загрузки:
ТМ- 4000/35/10:
S max
кз (3.6)
S ном.Т
3500
к з 0,875
4000
ТМ- 2500/35/10:
S max
кз (3.7)
S ном.Т
3500
к з 1, 4
Проектирование тяговой подстанции постоянного тока
... при расчете тяговых подстанций, знакомство с конструкциями и видами силового оборудования. В курсовом проекте ставятся задачи: составить схему внешнего электроснабжения, структурную схему тяговой подстанции. Рассчитать трансформаторные мощности тяговой подстанции; выбрать силовые трансформаторы. Рассчитать токи короткого ...
2500
Расчет потери активной мощности короткого замыкания трансформатора:[25] ТМ- 4000/35/10:
Pк Pк k un Qk (3.8)
Pк 33,7 0,05 300 48,7 кВт.
ТМ- 2500/35/10:
Pк Pк k un Qk (3.9)
Pк 26 0,05 162,5 34,13 кВт.
Расчет приведенные потери мощности трансформатора в режиме х. х.; ТМ- 4000/35/10:
Px Px k un Qx , (3.10)
Px 10 0,05 40 12 кВт.
ТМ- 2500/35/10:
Px Px k un Qx , (3.11)
Px 5,1 0,05 27,5 6, 48 кВт.
Расчёт приведённых потерь мощности: ТМ- 4000/35/10:
PТ Px k 2з Pк , (3.12)
PТ 12 0,875 48,7 54,61 кВт.
ТМ- 2500/35/10:
PТ Px k 2з Pк , (3.13)
PТ 6, 48 1, 4 34,13 54, 26 кВт.
Экономическая нагрузка трансформаторов: ТМ- 4000/35/10:
Px
S Э.ПС S ном.Т n n 1 (3.14)
Pk
SЭ.ПС 4000 2 2 1 2808 кВА.
48, 7
ТМ- 2500/35/10:
Px
S Э.ПС S ном.Т n n 1 (3.15)
Pk
6, 48
SЭ.ПС 2500 2 2 1 1540,5 кВА.
34,13
Потери электроэнергии на подстанции определим по формуле:
Wпс Wxi W Wxi W
ki k .в.i
k 1 ‘
ni Px’ Ti ( Pк.в k з2.в.i Ti )
i 1 n
Расчетные данные о потерях электроэнергии в трансформаторе сведены в таблицу3.2 и 3.3. Таблица3.2 – ТМ- 4000/35/10: i S Bi , ni Ti , Wxi , k з.в.i Wki ,
МВА Ч кВт∙ч кВт∙ч 1 3500 2 915 21960 0.875 17058 2 2900 2 364 8736 0.725 4658.8 3 2500 2 546 13104 0.625 5193 4 1600 2 1281 30744 0.4 4991 5 1400 2 2196 52704 0.35 6550 6 700 2 3458 82992 0.175 2579
W xi 210240 Wki 41030
WПС 251270 Таблица3.3– ТМ- 2500/35/10: i S Bi , ni Ti , Wxi , k з.в.i Wki ,
МВА Ч кВт∙ч кВт∙ч 1 3500 2 915 11858 1.4 30604 2 2900 2 364 4717 1.16 8359 3 2500 2 546 7076 1 9318 4 1600 2 1281 16602 0.64 8954 5 1400 2 2196 28460 0,56 11752 6 700 2 3458 44816 0,28 4626
Wxi 113529 Wki 73613
WПС 187142
Средняя цена за электроэнергии в ГБАО составляет 3,25$ (Рассчитаем стоимость 1 кВт ч электроэнергии)
CЭ
Тм (3.16)
Определим стоимость годовых потерь в трансформаторах:
ТМ- 4000/35/10:
ИЭ WПС СЭ (3.17)
ИЭ 251270 0.0325 8166,3$.
ТМ- 2500/35/10:
ИЭ WПС СЭ (3.18)
ИЭ 187142 0,0325 6082,1$ Годовые отчисления определим по формуле:
ИО pсум К. (3.19)
ИО 0,094 38219 3592,6$.
ТМ- 2500/35/10:
ИО pсум К. (3.20)
ИО 0,094 32455 3051$.
Рассчитаем годовые эксплуатационные издержки:
ТМ- 4000/35/10:
И ИО ИЭ (3.21)
И 8166,3 3592, 6 11759.
ТМ- 2500/35/10:
И ИО ИЭ (3.22)
И 6082,1 3051 9133,1 $.
Экономическая целесообразность выбора трансформатора:
ТМ- 4000/35/10:
З ПР ЕН К И (3.23)
ЗПР 0,15 38219 11759 17492$.
ТМ- 2500/35/10:
З ПР ЕН К И (3.24)
ЗПР 0,15 32455 9133,1 14001$.
По техническим результатам было обнаружено, что трансформатор ТМ – 2500/35/10, но из-за более надежного и будущего (поскольку город Хорог все еще развивается, строятся новые дома), мы выбираем ТМ-4000/35/10кВ.
4 Расчёт токов КЗ на подстанции 35/10 кВ «Джоли»
Практическое использование электрооборудования подразумевает возникновение токов короткого замыкания в электроустановках любой степени сложности, что объясняется естественным старением изоляции, заводскими дефектами, ошибками персонала или другими причинами. Короткое замыкание — это любое случайное короткое замыкание между фазами или в системах с заземленной нейтралью, между одной или несколькими фазами и землей (или нейтралью).
Расчет токов короткого замыкания в электрических сетях
... точке К-1. Рисунок 3 - Расчетная схема для определения тока КЗ в точке К-1 Определим схему замещения для расчета тока трехфазного короткого замыкания в точке К-1. Рисунок 4 ... точке К-2. Рисунок 8 - Расчетная схема для определения тока КЗ в точке К-2 Определим схему замещения для расчета тока трехфазного короткого замыкания в точке К-2. Рисунок 9 ...
[10,15,20,]
Последствия таких коротких замыканий включают в себя: резкое увеличение токов в токонесущих частях, как следствие, падение напряжения в цепи, а в некоторых случаях — возникновение электрической дуги, которая приводит к повреждению оборудования и пожару. , Протекание сильноточных токов приводит к перегреву токонесущих частей и, в некоторых случаях, к их механической деформации. Следствием вышесказанного являются перебои в электроснабжении, нарушение технологических режимов. [16,19]
Предотвращение коротких замыканий в электросетях является одной из приоритетных задач проектирования системы.
4.1 Рассчитать токи КЗ
Этот расчет проводится для того, чтобы выбрать и проверить электрические устройства и проводники, а также выполнить проектирование заземляющих устройств и другого оборудования.
Составить расчетную схему ПС и обозначить рассчитанные баллы КЗ (рисунок 4.1 – 4.2)
Рисунок 4.1– Расчетная схема
Рисунок 4.2– Схема замещения
Исходные данные:
Система: U 35 кВ, Sкз 80 МВА
Воздушная линия электропередач: U н 35 кВ, X уд 0,4 Ом/км, l 3
км.
Трансформатор: Sном.Т 4000 МВА.
Определение параметров при: S б 100 МВА. Определим базисный ток для каждой стороны напряжения:
Sб
I 1б , (4.1)
3 U ВН
1000
I1б 16,5 кА,
3 35
1000
I 1б 54,98 кА,
3 10,5
Рассчитаем сопротивления всех элементов схемы замещения. Система:
Iб
XC (4.2)
Sk
1000
XC 12,5 о.е. Обмотки трансформатора:
uк % Sб
X ТВ (4.3)
100 S н
0,5 10,5 1000
X ТВ 13,13 о.е,
100 4
10,5 1000
X ТН 26, 25 о.е.
100 4
Воздушная линия:
Sб
XЛ x0 l , (4.4)
U 2н
1000
XЛ 0, 4 3 0,98 о.е.
20
Расчет 3-х фазных КЗ:
Для точки К1:
Расчет результирующего сопротивления до точки К1:
X 1 Xc Xл, (4.5)
X 1 12,5 0,98 13, 48 о.е.
Периодическая составляющая тока КЗ в точке К1:
Eб
I по( 3) Iб , (4.6)
X 1
(3)
I по 16,5 1, 22 кА.
13, 48
Расчет ударного тока КЗ: к уд 1,8
(4.7)
i уд 2 I ( 3) по к уд ,
iуд 2 1, 22 1,8 3,1 кА.
Рисунок 4.3– расчетный модель ПС Джоли в ПК DigsilentPowerFactory
Все расчеты приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 — Результаты расчетов
Точки кз Iкз 3-ф, кА Iкз 2-ф, кА Iкз 1-ф, кА Iкз 2-ф на iуд, кА
землю, кА
К1 1,174 1,107 0,037 1,107 2,666
К2 2,477 2,252 0 2,253 5,767
5 Выбор оборудования для ПС 35/10 кВ «Джоли»
Все элементы электрической системы могут находиться в трех основных режимах работы: в режиме номинальной нагрузки (при непрерывной работе), при перегрузках (40%) и в режиме короткого замыкания.в зависимости от характера установки.
Трансформаторы тока назначение и принцип действия
... измерений электроэнергии Вопрос 2. Компенсационные цепи. Компенсаторы постоянного тока. Назначение и принцип работы Характерной особенностью компенсационного принципа является отсутствие тока в цепи нулевого индикатора в момент компенсации, что ... т.е. уменьшим их на 40%: ; ; ; ; . Данные заносим в таблицу 12.4 Таблица 12.4 - Потери мощности в трансформаторах п/ст ¦Sпст¦, МВА Кол-во тр-ров Sном тр, ...
При номинальных условиях эксплуатации надежная работа оборудования зависит от правильного выбора их номинального тока и напряжения. В ненормальных условиях, когда значение полной нагрузки превышает допустимое (номинальное) значение надежной работы, оборудование ограничено по долготе, и истекшее время работы оборудования в этом состоянии зависит исключительно от значений тока и напряжения. Так что для каждого элемента электрической системы существует диапазон значений тока и напряжения, который гарантированно работает, не нарушая его целостности.[5,7]
5.1 Выбор высоковольтного выключателя
Высоковольтные выключатели — это электрические устройства, которые служат для изменения состояния высоковольтного сетевого элемента (это может быть линия, секция шины и т. Д.), А также «вкл / выкл» для оперативного управления системой электроснабжения. а также защита и распределение высокого качества или части сети в чрезвычайных ситуациях. [5,7]
Конструкция выключателя позволяет отключать токи короткого замыкания в несколько десятков тысяч ампер, токи нагрузки, а также относительно небольшие индуктивные и емкостные токи.
Средой пожаротушения в элегазовом выключателе является гексафторид серы SF6 (SF6).
Эти коммутаторы характеризуются высокой коммутационной способностью и небольшими размерами, основным недостатком которых является высокая стоимость.
На стороне 35кВ
По [11,9] выбираем ВБЭС–35III–25/1600 УХЛ 1
По [11,9] выбираем ВБЭС–35III–25/1600 УХЛ 1
Таблица 5.1– Расчетные и каталожные данные выключателя Условия для выбора Расчетные данные
1 2
U нои U сет.ном U ном 35 кВ
S ном.т I ном.дл 1, 4
4000
92 А I ном.дл 1,4 I ном
3 U ном 3 35
I кз I откл I кз 1,122 кА
Ta
ia , 2 I кз e
0,032
ia , ia ,ном 2 1, 22 e 1,321 кА
0,12
iуд iпрс iуд 2, 666 кА
Bk Bк.ном Bk Iкз2 tоткл.ном Ta
1, 222 0, 022 0,12 0, 211 кА с
Выбранный выключатель подходит по всем параметрам.
На стороне 10кВ По [9,11] выбираем BB/TEL-10-31,5/2000 У2 Таблица 5.2– Расчетные и каталожные данные выключателя
Условия для выбора Расчетные данные Каталожные
данные:
BB/TEL-10-31,5
1 2 3
U нои U сет.ном U ном 10 кВ U сет.ном 10 кВ
S ном.т I ном.дл 1, 4
4000
323, 4 А
I ном 2000 А I ном.дл 1,4 I ном
3 U ном 3 10
I кз I откл I кз 2, 477 кА I откл 31,5 кА
Ta
ia , 2 I кз e
ia , ia ,ном ia ,ном 22,74 кА
0,032
2 2, 477 e 2, 68 кА
0,12
iуд iпрс iуд 5, 767 кА iпрс 80 кА Продолжение таблицы 5.2
Bk Bк.ном Bk Iкз2 tоткл.ном Ta Bк.ном 480 кА с
2, 477 2 0, 022 0,12 0,871 кА с
Выбранный выключатель подходит по всем параметрам.
5.2 Выбор разъединителя
Выбираем РГП–35/2000УХЛ.[9]
Термическая стойкость:
Bk I кз2 t откл.ном Ta (5.1)
Bk 1,1742 0, 022 0,12 0,195 кА с
Таблица 5.3 – Расчетные и каталожные данные разъединителя Условия для выбора Расчетные данные Каталожные
Выбор схемы собственных нужд и трансформаторов
... 3, стр.120,т.3.3) Исходя из вышеизложенного, принята следующая схема питания собственных нужд подстанции. 6. Расчет токов короткого замыкания Расчетная схема АТ1,АТ2 - АТДЦН-200000/220/110 Т1,Т2 - ТРДНС-40000/35 ... II Вариант Принято: 2хАТДЦТН-200000/220(8, стр. 156, т. 3.8) Таблица 3 - Технические данные трансформаторов 3. Технико-экономическое сравнение вариантов схем Экономическая целесообразность ...
данные:
РГП–35/2000УХЛ
1 2 3
U нои U сет.ном U ном 35 кВ U сет.ном 35 кВ
S ном.т 4000 I 2000 А I ном.дл 1,4 I ном I ном.дл 1, 4 9, 24 А ном
3 U ном 3 35
iуд iпрс iуд 2, 666 кА iпрс 31,5 кА
Bk Bк.ном Bk Iкз2 tоткл.ном Ta B к.ном 1200 кА с
1,1722 0, 022 0,12 0,195 кА с
Выбранный разъединитель подходит по всем параметрам.
5.3 Выбор трансформаторов тока
На стороне 35кВ
Расчетный ток продолжительного режима:
S Т .ном
I max (5.2)
3 U ном
4000
I max 1, 4 92, 4 А
3 35
Выбранный выключатель имеет встроенный ТТ-30/75/100/5[5] Таблица 5.4 – Расчетные и каталожные данные Условия для выбора Расчетные данные Каталожные
данные:
ТТ-30/75/100/5
1 2 3
U нои U сет.ном U ном 35 кВ U сет.ном 35 кВ
S ном.т 4000 I 30 А I ном.дл 1,4 I ном I ном.дл 1, 4 9, 24 А ном
3 U ном 3 35
iуд iпрс iуд 2, 666 кА iпрс 31,5 кА
Bk Bк.ном Bk Iкз2 tоткл.ном Ta B к.ном 1200 кА с
1,1722 0, 022 0,12 0,195 кА с
Таблица 5.5 – Вторичная нагрузка трансформатора тока
Нагрузка В∙А, фазы Прибор Тип
А В С Амперметр Э-365 0,1 — Ваттметр Э-365 0,1 — 0,1 Варметр Э-365 0,1 — 0,1 Счетчики активной и А1805-RAL
0,5 — 0,5 реактивной (ElsterMetronica) энергии Итого 0,8 — 0,7
Общее сопротивление приборов фаз:
S приб
Z приб , (5.3)
I 22
0,7
Z приб 0,03 Ом.
Сопротивление проводов:
Zпр Z 2ном Z приб Z к (5.4)
Zпр 1,2 0,03 0,1 1,07 Ом
Сечение проводов:
lp
s (5.5)
Z пров
0,018 120
s 2,02 мм 2
1,07
Принимаем стандартное сечение 2,5 мм2 для медного провода.
На стороне 10 кВ
По [9,11] выбираем BB/TEL-10-31,5/2000 У2 Таблица 5.6– Расчетные и каталожные данные выключателя
Условия для выбора Расчетные данные Каталожные
данные:
BB/TEL-10-31,5
1 2 3
U нои U сет.ном U ном 10 кВ U сет.ном 10 кВ
S ном.т I ном.дл 1, 4
4000
323, 4 А
I ном 2000 А I ном.дл 1,4 I ном
3 U ном 3 10
I кз I откл I кз 2, 477 кА I откл 31,5 кА
Ta
ia , 2 I кз e
ia , ia ,ном ia ,ном 22,74 кА
0,032
2 2, 477 e 2, 68 кА
0,12
iуд iпрс iуд 5, 767 кА iпрс 80 кА Продолжение таблицы 5.6
Bk Bк.ном Bk Iкз2 tоткл.ном Ta Bк.ном 480 кА с
2, 477 2 0, 022 0,12 0,871 кА с
Выбранный выключатель подходит по всем параметрам.
При 10 кВ
Принимаем к установке трансформатор напряжения типа НАМИ-10.[5] Максимальное число устанавливаемых приборов равно 11. Проверим данное количество по нагрузке вторичной обмотки и сведем в таблицу 5.7.
Таблица 5.7 – Вторичная нагрузка трансформатора напряжения
Число Потребляемая
Приборы Тип прибора
приборов мощность, ВА
Счетчики активной и
CЭТ-4ТМ.03.01 8 0,8
реактивной энергии
Итого 0,8
Тяговая подстанция
... тяговой подстанции РУ - 220 кВ. Между вводами подстанции распложены две перемычки: ремонтная с отключенными разъединителями и трансформаторами тока и рабочая с выключателем, встроенными в него трансформаторами тока ... трансформаторами тока. Эти трансформаторы присоединяются к двум фазам вводов. РУ - 27,5 кВ Шины 27,5 кВ состоят из проводов ... по релейной защите Таблица 7 Место релейной защиты tрз, с ...
Данный трансформатор в классе точности 0,2 имеет номинальную мощность 75 ВА. Таким образом, данный ТН подходит по всем параметрам.
5.4 Выбор гибких шин
Произведем расчет на стороне 35кВ.[8]
Расчетный ток продолжительного режима:
SТ .ном
I max , (5.6)
3 U ном
4000
I max 65,98 А.
3 35
Сечение выбираем по экономической плотности тока jэ = 1А/мм2:
I ном
s , (5.7)
jэк
65,98
s 65,98 мм 2 .
Выбираем провод АС 95/16с Iдоп = 330 А.
Проверяем провода по длительно допустимому току:
Imax 65,98 А Iдл.доп 330 А
«При напряжении 35 кВ и выше необходима проверка по условиям коронирования.
Максимальное значение начальной критической напряженности электрического поля:»[8]
0,299
Е0 30,3 m 1 , (5.8)
r0
где: «m = 0,82 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности; r0 – радиус провода, см.»[8]
0,299
Е0 30,3 0,82 1 31,46 кВ / см.
1,26
Напряженность электрического поля около провода:
0,354 U ном
Е ,
Dср (5.9)
r0 lg
r0 где: «Dср = среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см»[3].
Dср 1,26 D (5.10)
где: «D – расстояние между соседними фазами, см»[8].
Dср 1,26 250 315 см,
0,354 115
Е 14,17 кВ / см.
1,26 lg
1,26
«При горизонтальном расположении проводов напряженность на среднем проводе примерно на 7% увеличивается. Провода не будут коронировать, если наибольшая напряженность поля у поверхности любого провода не более 0,9Е0. Таким образом, должно выполняться условие:»[8]
1,07 Е 0,9 Е0 , (5.11)
15,72 кВ / см 28,31 кВ / см.
Следовательно, провод АС 95/16не коронирует и удовлетворяет всем условиям.
Рассчитаем ошиновку на стороне 10кВ.
Расчетный ток продолжительного режима:[9]
SТ .ном
I max , (5.12)
3 U ном
4000
I max 219,94 А.
3 10
Выбираем ошиновку 3хАС – 120/39 с Iдоп= А
Проверим провод на термическую устойчивость при к. з. Так как в ошиновке три провода на фазу, расчетный ток к. з. на один провод составит:[24]
I кз
I кз1 , (5.13)
2477
I кз1 825, 7 А.
I кз1 (5.14)
S min tср. з ,
C
где: С = 91 – термический коэффициент при нормальных условиях; tср.з = 0,5 с – время срабатывания защиты
825, 7
Smin 0,5 6, 42 мм 2 (5.15)
Выбранный провод удовлетворяет всем условиям.
6 Релейная защита
«Основное назначение релейной защиты – отключение поврежденного элемента электрической сети при коротких замыканиях и других ненормальных режимах для предотвращения значительных повреждений оборудования или предупреждение персонала о необходимости отключения оборудования или принятия мер по предупреждению повреждений, связанных с ненормальными режимами. В зависимости от характера ненормальных режимов и опасности их для оборудования релейная защита может действовать на сигнал или отключение.» [20].
«Силовые масляные трансформаторы – самые дорогостоящие элементы оборудования распределительных подстанций. Трансформаторы рассчитаны на продолжительный срок службы, но при условии, что они будут работать в нормальном режиме, и не будут подвергаться недопустимым токовым перегрузкам, перенапряжениям и другим нежелательным режимам работы.» [10]
Модернизация проходной подстанции «Конгаз» 110/10кВ
... Конгаз: U,кВ Трансформатор тока Трансформатор напряжения 10 ТЛМ-10 НТМИ-10 2. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ Коротким замыканием (КЗ) является всякое не предусмотренное нормальными условиями работы соединение двух ...
Для предотвращения повреждения трансформатора, продления его срока службы и обеспечения его работы в нормальном режиме нужны различные устройства защиты и автоматики.
«Газовая защита является одной из основных защит трансформатора. Данная защита предназначена для отключения трансформатора 110 кВ от сети в случае возникновения внутренних повреждений в баке силового трансформатора.» [10]
«Срабатывание газового реле может быть также по причине значительного снижения уровня масла в баке силового трансформатора, что свидетельствует о полном отсутствии масла в расширителе. То есть данное устройство также выступает в роли защиты от чрезмерного снижения уровня масла в трансформаторе».[10]
Зона действия дифференциальной защиты — трансформаторы тока каждой из сторон напряжения силового трансформатора. Например, в трехобмоточном трансформаторе 4000/35/10 кВ зона действия защиты помимо самого трансформатора включается в себя ошиновку (кабель), которая идет от вводов трансформатора до трансформаторов тока 35 кВ и 10 кВ.[10,23]
Рассчитать дифференциальный трансформатор тока. [15]
Таблица 6.1 – Расчет ДЗТ Название значение Обозначение и Числовое значение для стороны
метод
35 кВ 10,5 кВ
определения В настоящее время S ном 4000
65,98
4000
219,94
I ном в сочетании с 3 U ном .ср 3 35 3 10,5 выступающими трансформаторами, А Коэффициент KI 100/5 300/5 регулировки КТ Схема K cx подключения ТТ,
3 1 коэфф. планы. Теперь сценарий I ном K cx 65,98 3 219,94 1
3, 67 защищает I ном.втор 5, 71
300 / 5
KI 100 / 5 растения, А
Принятое значение I ном.ВН , I ном.НН 5,71 3,67 РПН стекло,% Размах РПН 100 (126 96,5)
2 111,25
Согласно [15], реальная возможность регулирования мощности — от 96,5 кВт до 126 кВ. В этом случае середина диапазона:
96,5 (126 96,5)
111,25 кВ
33
I кз
I кз.вн. макс* (6.1)
I ном
1107
I кз.вн. макс* 16, 78 А
65,98
Уставка токовой отсечки равна:
I диф
1, 2 0,7 16,78 14,09
I ном
I диф Котс К пер Кодн U рпн f добав (6.2)
где: К отс 1,3 ; К пер 2,0 ; К одн 1,0 ; 0,1
I диф 1,3 2 1 0,1 0,13 0,04 0,481
I торм
К сн.т 1 0,5 К пер К одн U рпн f добав (6.3)
I скв
К сн.т 1 0,5 0,37 0,815
Коэффициент торможения:
100 I диф 100 К отс К пер К одн U рпн f добав
К торм (6.4)
I торм К сн.т
100 0,481
К торм 59
0,815
7 Оперативный ток на подстанции «Джоли»
«Операционная система постоянного тока — это устройство, которое исходит от источников питания, правил, батарей, навигации, систем наблюдения, беспроводной защиты и т. Д. [1].
Аккумулятор, состоящий из 52 элементов, например, класса 12 GroE 300. Кроме того, этот тип батареи может работать с различными внутренними и бытовыми электрическими и электронными устройствами в течение 25 лет, чтобы обеспечить непрерывную линию обслуживания — от 25 до 30 лет и надежную надежность в чрезвычайных ситуациях. Существует контрольная комната для батареи с системой отопления и отопления. Все батареи в 2 ряда собраны в кольца, поставляемые с батарейными блоками.
Реконструкция электрической части подстанции 220/110/35 кВ
... трансформаторы собственных нужд 6/0.4 кВ и здание управления. В ходе реконструкции на этой ступени напряжения будет установлена блочная трансформаторная подстанция 35/6 кВ с блоком КРУ. Масляные выключатели ... ток: Начальное действующее значение периодической составляющей тока к.з.: Рассчитаем значение ударного тока к.з.: на трансформаторе ... плановых предупредительных работ и технического обслуживания. ...
7.1 Собственные нужды подстанции «Джоли»
Для электроснабжения подстанции устанавливаются трансформаторы собственных нужд. Выбор ТСН приведен в таблице 7.1.[11] Таблица7.1 – Мощность электроприемников
Общая потребляемая мощность РС.Н., кВт,
Наименование потребителей при установленной мощности
трансформаторов ПС 4 МВА
Подогрев выключателей 3,6 Подогрев приводов разъединителей 4,8
Подогрев шкафов КРУН 15
Подогрев релейного шкафа 10 Освещение, отопление, вентиляция КРУН 5,5
Освещение ОРУ 35кВ 5
Итого 43,9
Суммарная нагрузка составляет 43,9 кВт.
Мощность трансформатора:
S номТСН 0,7 Рс.н. (7.1)
SномТСН 0,7 43,9 30,79
Для подстанции принимаем к установке два трансформатора собственных нужд, типа ТМ-63/10/0,4-У1
8 Расчет заземления подстанции «Джоли»
Все электроустановки, а в частности, их части, не находящиеся под напряжением должны заземляться. Для формирования заземления используется сложный заземлитель, который состоит из вертикальных заземлителей, а также продольных и поперечных относительно подстанции заземляющих полос, электрически объединяемых в единый контур. [1,22]
Для τ = 0,04 с, находим Uпр.доп = 500 В
Сложные заземлители рассчитаются по формуле:
М
КП 0, 45
l в Lг (8.1)
а S
где:«М =0,5 параметр, зависящий от 1
, т. к.грунт принят однородным, то 1
1,
- длина вертикального заземлителя;
- длина горизонтальных заземлителей;
- а = 5 м–расстояние между вертикальными заземлителями;
- S = 240м2– площадь заземляющего устройства.»[6].
0,5 0,88
КП 0 , 45
0,17
5 128
5 12 20
«Коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека Rч и сопротивлению растекания тока от ступней Rс:
Rч
(8.2)
Rч Rс
где: Rч 1000 Ом , Rс 1,5 в .с , в .с удельное сопротивление верхнего слоя грунта, в данном случае ,ρв.с = 84Ом∙м.» [6].
1000
0,88
1000 1,5 84
Напряжение на заземлителеUз ,В найдено по формуле :
U пр.доп
Uз (8.3)
КП
Uз 2941 В
0,17
В пределах допустимого (ниже 10 кВ)
Сопротивление заземляющего устройства:
Uз
R з.доп (8.4)
Iз
2941
Rз.доп 0,48 Ом
6170
Модель конструкция заземлителя представляет собой квадрат со стороной:
S 12 20 15,5 м
Количество ячеек :
Lг
m 1 (8.5)
2 S
m 1 3,1
2 15,5
Следовательноm = 3.
Общее расстояние полос в предполагаемом заземлителе:
L’г 2 S (m 1) (8.6)
L’ г 2 15,5 4 124 м
Длина сторон ячейки:
S
b (9.7)
m
15,5
b 5,2 м
«Вертикальные электроды наилучшим образом используются при расположении их в основном по периметру заземлителя.
Число вертикальных заземлителей, расположенных по периметру контура, при условии а/lв = 1:»[6].
S 4
nв (8.8)
1 lв
15,5 4
nв 12,4
Необходимое количествоnв = 12 Длина вертикальных заземлителей:
Lв lв nв (8.9)
Lв 5 12 60 м
Относительная глубина погружения вертикальных электродов:
lв t 5 0,7
0,368 0,1
S 15,5
lв t
A 0,385 0,25 (8.10)
S
A 0,385 0,25 0,368 0,293
Общее сопротивление сложного заземлителя:
э э
Rз А (8.11)
S Lг Lв
84 84
Rз 0,293 2,03 Ом
15,5 124 60
Полученное значение меньше Rз.доп = 0,48 Ом, как и должно быть. Сопротивление заземляющего устройства:
Uз
R з.доп (8.12)
Iз
10000
Rз.доп 1,62 Ом
6170 Полученное значение меньше Rз.доп = 1,62 Ом, как и должно быть.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В рамках этой бакалаврской работы была реконструирована подстанция 35/10 кВ «Джоли». Расчеты сделаны из электрических нагрузок. Были рассмотрены различные варианты силовых трансформаторов, в результате которых на основе набора технико-экономических показателей был выбран трехфазный двухобмоточный трансформатор ТМ-4000/35/10. В следующем разделе рассчитываются симметричные и несбалансированные токи короткого замыкания в ПК DigsilentPowerFactory. В соответствии с полученными данными, оборудование подстанции было рассчитано и выбрано:
- На стороне 35кВ: выключатель вакуумный ВБЭС–35III–25/1600 УХЛ 1, разъединитель РГП–35/2000УХЛ, трансформатор тока ТТ-30/75/100/5, Трансформатор напряжения ЗНОЛ-35-III У1.
- На стороне 10 кВ: выключатель вакуумный BB/TEL-10-31,5, трансформатор тока ТПОЛ-10. Трансформатор напряжения НАМИ-10.
После выбор оборудования рассчитана дифференциальная релейная защита, выбран постоянный оперативный ток, определены собственные нужды подстанции, для обеспечения которых выбран трансформатор ТМ63/10/0,4 кВ. Также рассчитано заземление и молниезащита подстанции.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/bakalavrskaya/raschet-tokov-korotkogo-zamyikaniya-2/
