Курсовая по электрическим станциям и подстанциям. курсовая. 1. Техникоэкономический расчёт подстанции 1 Расчёт нагрузок

• Название: 1. Техникоэкономический расчёт подстанции 1 Расчёт нагрузок
• Анкор: Курсовая по электрическим станциям и подстанциям
• Дата: 23.03.2022
• Размер: 294.11 Kb.
• Имя файла: курсовая.docx
• Тип: Документы; #411146
• страница: 2 из 4

Параметры выбираемых трансформаторов оформляются в таблицу №2. Предполагаемые варианты схем подстанций приведены на Рис.2.

1.3 Расчёт потерь электроэнергии
1.3.1 Расчет потерь мощности Рк в автотрансформаторах по обмоткам
∆Р_К,В = кВт

∆Р _К,С = кВт

∆Р _К,Н = кВт
Где К_ВЫГ= - коэффициент выгодности или коэффициент типовой мощности

Если номинальная мощность обмотки низкого напряжения , то вместо К_ВЫГ подставить

1.3.2 Расчет потерь мощности для трехобмоточных трансформаторов

Если потери КЗ даны для пары обмоток ВН-СН, тогда потери отдельных обмоток равны

если, потери КЗ приведены для каждой пары, тогда потери отдельных обмоток равны
, кВт

, кВт

, кВт
1.3.3 Мощности обмоток автотрансформатора при работе под нагрузкой по вариантам.
S_М= ,МВА.
1.3.4 Потери энергии в автотрансформаторах по каждому варианту - W_{I ВАР,} W_{II ВАР.}

,

МВт час

N - количество трансформаторов на ПС.
1.3.5 Потери энергии в двухобмоточных трансформаторах
, МВт час
где Т = 8760 час
1.4 Приведенные затраты
1.4.1 Стоимость потерь электроэнергии вычисляется для двух вариантов по выражению

где - стоимость потерь энергии в автотрансформаторах

=2,89 тенге/кВт час – стоимость потерь электроэнергии

- стоимость потерь энергии в трансформаторах

1.4.2 Капитальные затраты на основное оборудование ПС вычисляются, в соответствии с укрупненными показателями стоимости по [3]. Для сравнения капитальных затрат вариантов удобнее заполнить таблицу №3.

Примечание: цены перевести в тенге, увеличивая заданную стоимость в 100 раз.
Таблица №3. Затраты по вариантам

Наименование оборудования	Стоимость единицы оборудования Тыс.тенге	Первый вариант.		Второй вариант.
		Кол-во	Общая стоимость Тыс.тенге	Кол-во	Общая стоимость Тыс.тенге
АТ1,АТ2
Т1,Т2
Т3,Т4
Ячейка ОРУ-110
Ячейка ОРУ-35
К СН	-	-		-
К ВН	-	-		-
КОБЩ	-	-		-

1.4.3 Стоимость отчислений на амортизацию ремонт и обслуживание


Где - норма амортизационных отчислений от капитальных затрат,

- для ОРУ-110кВ и ниже – норма отчислений на обслуживание

- для ОРУ-220кВ и выше - норма отчислений на обслуживание

К- сумма полученных капитальных затрат из таблицы №3 по вариантам.
1.4.4 Приведённые затраты вычисляются по формуле

где - нормативный коэффициент экономической эффективности

Вывод: Для дальнейшего расчёта выбирается вариант с наименьшими затратами.
1.5 Расчёт токов короткого замыкания
Порядок расчета

Для выбранного варианта составляется расчетная схема. По расчетной схеме составляется схема замещения. Все элементы схемы замещения заменяются индуктивными сопротивлениями. Сопротивления выражаются в относительных или именованных единицах в зависимости от метода расчета тока КЗ.

3.2.1 Задаться базисными величинами

- базисная мощность,

- базисное напряжение, принимается равным среднему номинальному напряжению ступени КЗ. Это может быть

= 6;10;35;110;220;300 кВ

= 6,5 ;10,5 ; 37 ;115 ; 230 ; 330 кВ.

- базисный ток ступени КЗ – , и т.д.
Перевести сопротивления в относительные или именованные единицы, для высокого напряжения рекомендуется расчет в относительных единицах. Перевод можно выполнить по формулам в таблице П-2 (приложения)

Произвести преобразования в схеме, определить результирующее сопротивление для каждой из намеченных точек КЗ.

Определить начальное значение периодической составляющей тока КЗ
, кА
Определить значение мгновенного амплитудного значения ударного тока , кА где из табл.П-1

Действующее значение ударного тока
,кА
1.6 4. Выбор электрооборудования

Выбор реактора
1.6.1 Выбор реактора

Если значение тока короткого замыкания больше значения тока отключения, предполагаемого выключателя в цепи устанавливается реактор, для ограничения тока КЗ. Расчет можно выполнить в относительных и именованных единицах.

Требуемое значение сопротивления цепи с установкой реактора

,Ом
Расчетное сопротивление цепи без реактора
, Ом
Расчетное сопротивление, приходящееся на реактор

Рабочий ток ступени напряжения КЗ

Максимальный рабочий ток ступени напряжения КЗ
, А
Выбор реактора по условиям:


Выбор данных реактора по [3]

Сопротивление цепи КЗ сопротивлением выбранного реактора

Выбор высоковольтных выключателей

Выбор выключателей производится по:

1 Роду установки

2 По допустимому току

3 по напряжению

Далее производится проверка к устойчивости к токам КЗ

а)динамическая стойкость

б)термическая стойкость

Выбор рекомендуется оформлять в виде таблицы
Таблица №4 Условия выбора в/в выключателя.

Условия выбора выключателя	Расчетные данные	Каталожные данные выключателя

Выбор выключателей производится для всех напряжений подстанций

Выбор жестких шин.

Согласно ПУЭ§ 1,3,28 жёсткие шины в пределах РУ всех напряжений выбираются по условию нагрева (по допустимому току)При этом учитывается не только нормальные, но и послеаварийные режимы. В закрытых РУ 6-10кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. При токах 3000 А применяются одно –и двух полосные шины Условия выбора
IмахПроверка по допустимому току

Где Iдоп.ном допустимый ток по таблице при температуре воздуха25С λ0 действительная температура воздуха.

Механический расчет однополосных шин.

Наибольшие удельное усилие при токе КЗ

Так как расстояние между фазами значительно больше периметра шин а>>2(b+h), то коэффициент формы Кф=1

Изгибающий момент

НМ
Где i – длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции М

Напряжение в материале шины
МПа
W- Моменты сопротивления шин см.приложения табл. П-3

Шины механически прочны если
Gрасч<Gдоп
Механический расчет двухполосных шин

Если каждая фаза выполняется из двух полос, то возникает усилие между полосами и между фазами. Усилие между полосами не должно приводить к их соприкосновению. Для того чтобы уменьшить это усилие, в пролете между полосами устанавливают прокладки. Пролет между прокладками iп выбирается таким образом, чтобы электродинамические силы, возникающие при КЗ, не вызывали соприкосновения полос.
iп=
где ап- расстояние между осями полос, СМ а=ап=2b

Jп- CМ⁴ момент инерции полосы

Кф- Коэффициент формы определяется из литературы ( 3 ) рис.4.5

Е- Модуль упругости материала шин см. приложения табл. П-4

mп- масса полосы

в расчет принимается меньшая из двух величин.

Сила взаимодействия между полосами в пакете из двух полос

Напряжение в материале шин от взаимодействия полос
МПа
Wп-момент сопротивления одной полосы, СМ³

iп- расстяние между прокладками

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз
МПа

i-длина пролета между изоляторами М

WФ-момент сопротивления пакета шин см.табл. П-3

Шины механически прочны если
Gф+Gп1.6.2 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

Объем измерений для каждого присоединения устанавливается согласно ПУЭ.

Трансформаторы тока выбирают:

По напряжению установки
Uуст
По току

IнормНоминальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей

По конструкции и классу точности

По вторичной нагрузке
Z2Где Z2 - вторичная нагрузка трансформатора тока;

Z2ном- номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности. Составить таблицу вторичной нагрузки
Таблица №5 Нагрузка вторичных цепей ТТ

Наименование прибора	тип	Нагрузка по фазам
		А	Б	С

Итого
Установка контрольно-измерительных приборов см.т 4,11литература( 3)

Вторичная нагрузка состоит из сопротивления приборов, соединительных проводов и переходного сопротивления контактов

Сопротивление приборов определяется по выражению

Сопротивление контактов принимают 0,05 ом при 2-3 приборов. Сопротивление соединительных проводов зависит от длины и сечения. Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности необходимо

Тогда


Зная сопротивление проводов можно определить сечение

ρ-удельное сопротивление материала провода (0,0175 медь и 0,0283 аллюминий). Провода с медными жилами применяются во вторичных цепях основного и вспомогательного оборудования на подстанциях с высшим напряжением 220 кВ и выше в остальных случаях во вторичных цепях применяются провода с алюминиевыми жилами.

Длину соединительных проводов от трансформатора тока до приборов (в один конец)можно принять для различных присоединений приблизительно равной, М
Таблица №6 Расчетные длины проводов вторичных цепей ТТ до приборов.

Наименования	Длина в метрах
Линии 6-10 кВ к потребителям	4-6
Цепи РУ 35кВ	60-75
110кВ	75-100
220кВ	100-150
330-500кВ	150-175

По условию прочности сечение не должно быть меньше 4мм² для алюминиевых жил и 2,5мм ² для медных.

Производится проверка по электродинамической устойчивости и термической.

Выбор трансформаторов напряжения.

Трансформаторы напряжения выбираются;

По напряжению установки


По конструкции и схеме соединения обмоток

По классу точности

По вторичной нагрузке

Sном -номинальная мощность в выбранном классе точности. Для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, следует взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме открытого треугольника удвоенную мощность одного трансформатора.

Таблица №7 Вторичная нагрузка ТН

Наименование прибора	тип	S одной обмотки ВА	Число обмоток	Cos φ	Sin φ	Число приборов	Общая потребляемая мощность
							Р Вт	Q Вар

Итого
Если вторичная нагрузка превышает номинальную мощность в выбранном классе точности, то устанавливают второй трансформатор и часть нагрузки присоединяют к нему. Сечение проводов по условиям механической прочности принимают 1,5мм² для меди 2,5мм² для алюминия.

Расчет заземляющих устройств.

Согласно ПУЭ заземляющие устройства электроустановок сети с эффективно заземленной нейтралью выполнено с учётом сопротивления (Rз≤0,5Ом) или допустимым напряжением прикосновения.

Расчет по допустимому сопротивлению приводит к неоправданному перерасходу проводникового материала и трудозатрат при сооружении заземляющего устройства.

Опыт эксплуатации РУ-110 кВ ивыше позволяет перейти к нормированию и напряжению прикосновения, а не величины сопротивления заземления (Rз≤0,5Ом).

Сложный заземлитель заменён расчетной квадратной моделью при условии равенства площадей, общей длиной горизонтальных проводников, глубины их заложения, числа и длины вертикальных заземлителей и глубины их заложения.

В расчетах многослойный грунт представлен двухслойным, верхней толщиной h с удельным сопротивлением ρ, нижним удельным сопротивлением ρ₂

Напряжение на заземлителе

Кп-коэфициент напряжения прикосновения

Iв-длина вертикального заземлителя

Lг-длина горизонтальных заземлителей

а-расстояние между вертикальными заземлителями

S-площадь заземляющего устройства

М-параметр, зависящий от ρ1/ρ2 см табл. П-6

Общая длина горизонтальных заземлителей

Β-коэффициент определяемый по сопротивлению тела человека

В расчетах применяются Rч=1000 Ом Rс=1,5ρв.с

Сопротивление заземляющего устройства

Iз-ток, стекающий с зазмлителя проектируемого заземляющего устройства при однофазном КЗ

Общее сопротивление естественных заземлителей


Rкаб-сопротивление растеканию тока кабелей

Rф-сопротивление растеканию тока фундаментов

Rсто-сопротивление растеканию тока системы трос-опоры

Если RеRз.доп то необходимо сооружение искусственного заземлителя,

Определяют общее сопротивление сложного заземлителя

Где



Ρэ-эквивалентное удельное сопротивление земли, Ом*м

Lв-общая длина вертикальных заземлителей
Lв=Iв*nв
Количество вертикальных заземлителей


Полученное значение Rз должно быть меньше Rз.доп Rи

Удельное сопротивление грунтов см. приложения табл.П-5

Если сопротивление заземлителя превышает требуемые значения, то необходимо увеличение площади S длины L числа вертикальных заземлителей n и их длины. Всё это приводит к дополнительным расходам. Эффективной мерой уменьшения опасности прикосновения является подсыпка гравия или щебня слоем 0,1-0,2м у рабочих мест. Удельное сопротивление верхнего слоя при этом резко возрастает ( 5000-10000 Ом*м ), что снижает ток проходящий через человека, так как возрастает сопротивление растеканию тока со ступней Rс. В расчете соответственно уменьшается коэффициент β и увеличивается допустимое сопротивление заземляющего устройства.
Приложения

1. 
   Графическое оформление.
   

Рисунок 2-Возможные принципиальные схемы подстанций:

А) С двумя двухобмоточными трансформаторами

Б) С двумя трехобмоточными трансформаторами

В) С двумя автотрансформаторами

Г) С четырьмя двухобмоточными трансформаторами

Главная схема электрических соединений выполняется на листе форматом А2. она включает в себя:

-Основное первичное оборудование – трансформаторы, синхронные компенсаторы, линии, питающие нагрузку и связи с системой, реактор.

-Выключатели

-Разъединители

-Заземляющие ножи разъединителей

-Разрядники

-Измерительные трансформаторы

-Измерительные приборы.

В целях упрощения чертежа рекомендуется подробно, с указанием всех измерительных трансформаторов, измерительных приборов, показать по одному присоединению для групп однотипных присоединений. Надписи, касающиеся типов и параметров оборудования, рекомендуется выполнять в виде спецификации, по краю листа.

Заземляющие разъединители – стационарное заземляющие устройство, который должен иметь каждый участок электрической схемы, который может быть обесточен для ремонта.

Защита от перенапряжений осуществляется разрядниками, которые устанавливаются:

-На линейных выводах 330-750 кВ.

-На выводах всех обмоток автотрансформаторов и трёхобмоточных трансформаторов.

-На выводах ВН двухобмоточных трансформаторов.

-На сборных шинах 35 кВ и выше.

-На сборных шинах 3-10 кВ, если к ним подключены воздушные линии.

Все разрядники, кроме разрядников сборных шин, подключаются без разъединителей.

Измерительные трансформаторы.

Трансформаторы тока, предназначены для подключения измерительных приборов, устанавливают в соответствующих присоединениях в двух или трех фазах.

Трансформаторы напряжения (ТН) со схемой ∆ /∆ устанавливается на линиях 35 кВ на сборках групповых реакторов 6-10 кВ.

ТН со схемой Y/Y/∆ устанавливаются на сборных шинах, секциях рабочей системы шин РУ напряжением 3 кВ и выше, на линиях 110 кВ и выше при схемах «многоугольник» «3/2», «4/3» ( за разъединителями линий), на НН автотрансформатора, на обходной системе шин.
Таблица П-1 Значения постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ и ударного коэффициента

Элементы или части энергосистемы	Та ,с	kу
Система связанная со сборными шинами, где рассматривается КЗ. Воздушными линиями напряжением, кВ 35 110-150 220-330 500-750	0,02 0,02-0,03 0,03-0,04 0,06-0,08	1,608 1,608-1,717 1,717-1,78 1,85-1,895
Система связанная со сборными шинами 6-10 кВ, где рассматривается КЗ, через трансформаторы мощностью, МВа. В единицах 80 и выше 32-80 5,6-32 Ветви, защищенные реактором с номинальным током, А 1000 и выше 630 и ниже	0,06-0,15 0,05-0,1 0,02-0,05 0,23 0,1	1,85-1,935 1,82-1,904 1,6-1,82 1,956 1,904
Распределительные сети напряжением 6-10кВ	0,01	1,369