Контрольная работа ПС вариант18. Контрольная работа по дисциплине Электрическая часть электростанций и подстанций
 Скачать 245.7 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Тобольский индустриальный институт (филиал) Кафедра электроэнергетики КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Электрическая часть электростанций и подстанций» на тему «Проектирование понизительной подстанции» Вариант 18 Выполнил: обучающийся гр. ЭСБз- ФИО Проверил: доцент каф. ЭЭ, канд., техн. наук Панова Е.А. 2022 г. Содержание 1.ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 3 1.1 Расчет максимальных значений активной и реактивной нагрузок 3 1.2 Выбор устройств компенсации реактивной мощности 3 2.СУТОЧНЫЙ ГРАФИК НАГРУЗКИ ПОДСТАНЦИИ 4 3.ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ 6 3.1 Проверка трансформаторов по режиму аварийных перегрузок 6 3.2 Проверка трансформаторов по режиму систематических перегрузок 6 4.ВЫБОР СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ 8 5.РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ 9 6.ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА ВВОДЕ НН ТРАНСФОРМАТОРА 11 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ УСТРОЙСТВ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, (1.1)
, (1.2)
. (1.3)
. (1.4)
. (1.5)
| P,% | 40 | 50 | 80 | 90 | 100 | 70 | 60 | 90 | 100 | 90 | 80 | 50 | 40 |
| T,ч | 4 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 4 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 3 |
Рассмотрим расчет на примере первой ступени графика нагрузки.
При использовании типового графика активной мощности, заданного в процентах от максимальной расчетной нагрузки, первоначально определяются значения активной нагрузки на каждой ступени графика в именованных единицах:
. (2.1)
Принимаем, что график реактивной нагрузки по форме подобен графику активной нагрузки. В этом случае реактивная мощность на каждой ступени графика будет определяться аналогичным образом:
. (2.2)
.С учетом компенсации реактивных нагрузок:
, (2.3)где
– суммарная мощность компенсирующих устройств, принятых к установке.
Для оценки нагрузочной способности трансформаторов проектируемой подстанции необходимо приближенно учесть потери активной и реактивной мощности в них:
; (2.4)
;
. (2.5)
.Значения потребляемой активной и реактивной мощностей для каждой ступени графика на стороне высшего напряжения определяются как
; (2.6)
;
. (2.7)
.На основе полученных значений определяются ординаты графика полной мощности
, (2.8)
используемые затем для выбора и проверки силовых трансформаторов.
Результаты расчета для остальных ступеней графика сведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 – Результаты расчета графика электрических нагрузок
| t, ч | Pг, МВт | Qг, Мвар | Qг(КУ), Мвар | ΔPг, МВт | ΔQг, Мвар |  , МВт |  , Мвар |  , МВА |
| 1 | 24 | 18,8 | 1,5 | 0,5 | 2,4 | 24,5 | 3,9 | 25 |
| 2 | 24 | 18,8 | 1,5 | 0,5 | 2,4 | 24,5 | 3,9 | 25 |
| 3 | 24 | 18,8 | 1,5 | 0,5 | 2,4 | 24,5 | 3,9 | 25 |
| 4 | 24 | 18,8 | 1,5 | 0,5 | 2,4 | 24,5 | 3,9 | 25 |
| 5 | 30 | 23,5 | 6,2 | 0,6 | 3,1 | 30,6 | 9,3 | 32 |
| 6 | 30 | 23,5 | 6,2 | 0,6 | 3,1 | 30,6 | 9,3 | 32 |
| 7 | 48 | 37,6 | 20,3 | 1,0 | 5,2 | 49,0 | 25,6 | 55 |
| 8 | 54 | 42,3 | 25,0 | 1,2 | 6,0 | 55,2 | 31,0 | 63 |
| 9 | 60 | 47,0 | 29,7 | 1,3 | 6,7 | 61,3 | 36,4 | 71 |
| 10 | 60 | 47,0 | 29,7 | 1,3 | 6,7 | 61,3 | 36,4 | 71 |
| 11 | 42 | 32,9 | 15,6 | 0,9 | 4,5 | 42,9 | 20,1 | 47 |
| 12 | 36 | 28,2 | 10,9 | 0,8 | 3,8 | 36,8 | 14,7 | 40 |
| 13 | 36 | 28,2 | 10,9 | 0,8 | 3,8 | 36,8 | 14,7 | 40 |
| 14 | 36 | 28,2 | 10,9 | 0,8 | 3,8 | 36,8 | 14,7 | 40 |
| 15 | 36 | 28,2 | 10,9 | 0,8 | 3,8 | 36,8 | 14,7 | 40 |
| 16 | 54 | 42,3 | 25,0 | 1,2 | 6,0 | 55,2 | 31,0 | 63 |
| 17 | 60 | 47,0 | 29,7 | 1,3 | 6,7 | 61,3 | 36,4 | 71 |
| 18 | 60 | 47,0 | 29,7 | 1,3 | 6,7 | 61,3 | 36,4 | 71 |
| 19 | 54 | 42,3 | 25,0 | 1,2 | 6,0 | 55,2 | 31,0 | 63 |
| 20 | 48 | 37,6 | 20,3 | 1,0 | 5,2 | 49,0 | 25,6 | 55 |
| 21 | 30 | 23,5 | 6,2 | 0,6 | 3,1 | 30,6 | 9,3 | 32 |
| 22 | 24 | 18,8 | 1,5 | 0,5 | 2,4 | 24,5 | 3,9 | 25 |
| 23 | 24 | 18,8 | 1,5 | 0,5 | 2,4 | 24,5 | 3,9 | 25 |
| 24 | 24 | 18,8 | 1,5 | 0,5 | 2,4 | 24,5 | 3,9 | 25 |
Рисунок 2.1 – График нагрузки по полной мощности
ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Выберем по справочным данным номинальную мощность трансформатора на одну ступень меньше, чем максимальная мощность по графику на рисунке 2.1. Таким образом к установке принимаем 2 силовых трансформатора марки ТРДЦН-63/220/10 МВА.
3.1 Проверка трансформаторов по режиму аварийных перегрузок
1. На исходном суточном графике нагрузки (рисунок 2.1) проводится линия номинальной мощности трансформатора Sном. В точках пересечения линии с кривой графика нагрузки выделяется участок перегрузки продолжительностью h′ = 2 ч.
3. Оставшаяся часть графика с меньшей нагрузкой (∆t = 22 ч) – продолжительность начальной нагрузки.
4. Рассчитывается начальная нагрузка K1эквивалентного графика
=
(3.1)5. Рассчитывается предварительное превышение перегрузки эквивалентного графика
(3.2)
=
0,71.7. Сравнивается значение К'2с
исходного графика нагрузки. 0,71 < 0,9∙1,13 = 1,02, принимаем К2 = 1,02.
Продолжительность перегрузки h эквивалентного графика нагрузки пересчитывается по формуле:
По ГОСТ 14209-85 определим допустимую аварийную перегрузку трансформатора:
для трансформатора с системой охлаждения с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла, при температуре охлаждающей среды θ = 36оС,
1, и длительности перегрузки 
= 1 ч допустимое значение K2доп = 1,3.1,02 ≤ 1,3,
т.е. выбранный трансформатор проходит по условиям аварийных перегрузок.
3.2 Проверка трансформаторов по режиму систематических перегрузок
Строим графики нагрузки на один трансформатор в нормальном режиме:
– для двухтрансформаторной ПС:
, (3.4)Результаты расчета приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 –Суточный график электрической нагрузки на один трансформатор
| t, ч | 4 | 2 | 1 | 1 | 2 | 1 | 4 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 3 |
| Р, МВт | 24,5 | 30,6 | 49,0 | 55,2 | 61,3 | 42,9 | 36,8 | 55,2 | 61,3 | 55,2 | 49,0 | 30,6 | 24,5 |
| Q, Мвар | 3,9 | 9,3 | 25,6 | 31,0 | 36,4 | 20,1 | 14,7 | 31,0 | 36,4 | 31,0 | 25,6 | 9,3 | 3,9 |
| S, МВА | 24,8 | 32,0 | 55,3 | 63,3 | 71,3 | 47,4 | 39,6 | 63,3 | 71,3 | 63,3 | 55,3 | 32,0 | 24,8 |
Если в нормальном режиме перегрузок нет, то рассчитаем коэффициент загрузки
Выбранный трансформатор проходит по условиям систематических перегрузок.
ВЫБОР СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Для РУ-220 кВ применим схему 220-13Н «Две рабочие системы шин с обходной». Схема применяется для РУ с большим числом присоединений. Как правило обе системы шин находятся под напряжением при фиксированном распределении всех присоединений. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схемы, так как при коротких замыканиях на шинах отключаются шиносоединительный выключатель и только половина присоединений. Если повреждение устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин.
Данная схема обладает достаточной надежностью.
Недостатками этой схемы являются:
- большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ;
- повреждение шиносоединительного выключателя равноценно к.з. на обеих системах шин, т.е. приводит к отключению всех присоединений;
- необходимость установки ШСВ, обходного выключателя и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ.
Данная схема представлена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Схема РУ-220 кВ
РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ
Рисунок 5.1 – Расчетная схема
Сопротивление энергосистемы:
где
- среднее номинальное напряжение энергосистемы, кВ;
– мощность короткого замыкания, МВА.
Сопротивление двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой НН:
– сквозное сопротивление
– сопротивление расщепления (сопротивление последовательно соединенных обмоток низшего напряжения)
– сопротивление обмотки НН
– сопротивление обмотки ВН
– активное сопротивление обмотки ВН
– активное сопротивление обмотки НН
– реактивное сопротивление обмотки ВН
– реактивное сопротивление обмотки НН
Суммарное активное сопротивление до точки К2
Суммарное реактивное сопротивление до точки К2
Полное сопротивление до точки К2
Действующее значение периодической составляющей начального тока КЗ
Постоянная времени
Ударный коэффициент
Ударный ток КЗ
Апериодическая составляющая тока КЗ к моменту времени расхождения контактов выключателя
ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА ВВОДЕ НН ТРАНСФОРМАТОРА
Расчетный ток присоединения определится из условия отключения одного трансформатора. Максимальная нагрузка на оставшийся в работе трансформатор определится коэффициентом загрузки в аварийном режиме.
а) По номинальным параметрам для утяжеленного режима подходит к установке вакуумный выключатель типа ВБЭ-10-40/3150.
Отключающая способность выключателя оценивается по времени
. Собственное время выключателя ВБЭ-10-31,5/3150 составляет 0,04 с.
Т.к.
, то нормированная асимметрия 
Расчетный тепловой импульс:
где
- полное время отключения КЗ в точке К2;
- время действия МТЗ (1 с).Таблица 6.1 - Условия выбора и проверки выключателя
| Условия выбора и проверки | Номинальные параметры | Расчетные параметры |
 | 10 кВ | 10 кВ |
 | 3,51 кА | 2,55 кА |
 | 40 кА | 15,9 кА |
 | 102 кА | 44,3 кА |
 | 40 кА | 15,9 кА |
 | 102 кА | 44,3 кА |
 | 402∙3 = 4800 кА∙с2 | 351 кА∙с2 |
 | 40 кА | 15,9 кА |
 | √2∙40∙(1 + 27/100) = 74,8 кА |  |
б) На вводе от трансформатора по номинальным параметрам, в нормальном и утяжеленном режимах подходит шинный трансформатор тока ТШЛ-10-У3 (ТА1-4). Термическая стойкость трансформатора тока в режиме КЗ оценивается по тем же расчетным параметрам, что и выключателя. Динамическая стойкость трансформатора тока определяется стойкостью шин и проверке не подлежит. Расчетная нагрузка вторичных цепей трансформатора тока определяется для схемы включения приборов, приведенной на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1 - Схема включения приборов
Таблица 5.2 - Расчет нагрузки
| Прибор | Тип | Нагрузка по фазам, ВА | ||
| А | В | С | ||
| Амперметр | Э-335 | 0,5 | - | - |
| Ваттметр | Д-335 | 0,5 | - | 0,5 |
| Варметр | Д-335 | 0,5 | - | 0,5 |
| Комбинированный счетчик | Меркурий | 0,1/3 | 0,1/3 | 0,1/3 |
| Всего: | | 1,533 | 0,33 | 0,33 |
Наиболее загруженная фаза А SПРИБ = 1,533 В×А.
Сопротивление измерительных приборов фазы А
Максимально возможное сопротивление соединительных проводов
при
в классе точности 0,5 составляет
Сечение соединительных проводов для схемы соединений трансформатора тока в трехфазную звезду
где
- удельное сопротивление провода (алюминий);
– длина трассы соединительных проводов.Принимаем Sпр = 1,5 мм2. При этом сечении сопротивление проводов:
Вторичная нагрузка трансформаторов тока:
Таблица 5.3 - Условия выбора и проверки трансформатора тока ТШЛ-10-У3
| Условия выбора и проверки | Номинальные параметры | Расчетные параметры |
| | 10 кВ | 10 кВ |
 | 3 кА | 2,55 кА |
 | 2∙352∙3 = 7350 кА∙с2 | 351 кА∙с2 |
 | 0,8 Ом | 0,53 Ом |
Трансформатор тока проходит по всем параметрам в нормальном, утяжеленном и аварийном режимах.