Проект электрической части подстанции. Курсовой проект проектирование электрическрй части станции (подстанции)

• Название: Курсовой проект проектирование электрическрй части станции (подстанции)
• Дата: 27.02.2019
• Размер: 0.68 Mb.
• Имя файла: Проект электрической части подстанции.docx
• Тип: Курсовой проект; #68995
• страница: 12 из 13

8. Выбор схем распределительных устройств

Для выбора схем соединения РУ подстанции, необходимо определить количество присоединений:

где – количество присоединяемых трансформаторов; – количество присоединяемых линий.

На стороне ВН 110 кВ:

На стороне СН 35 кВ:

На стороне НН 6 кВ:

На стороне ВН 110 кВ в соответствии с требованиями [23, с. 14] в качестве схемы РУ выбираем схему с двумя рабочими системами шин.

На стороне СН 35 кВ в соответствии с требованиями [23, с. 13] в качестве схемы РУ выбираем схему с одной рабочей системой шин, секционированной выключателем.
На стороне НН 6 кВ в соответствии с требованиями [23, с. 17] в качестве схемы РУ выбираем схему с одной системой шин, секционированной выключателем.



Рис. 8.1- Схема РУ 110/35/10

9. Выбор трансформаторов собственных нужд [3, с. 386]

Для того, чтобы выбрать мощность трансформаторов собственных нужд, необходимо определить нагрузку собственных нужд подстанции [29, табл. П6.1-П6.2].
Таблица 9.1. – Потребители собственных нужд подстанции

Потребитель С.Н.	кВт×шт.		кВт	квар
Охлаждение ТДТН-63000/110	4,5×2	0,85	9	5,58
Подогрев ВГТ-110	3,6×13	1	46,8	0
Подогрев ячейки КРУ	1×10	1	10	0
Освещение ОРУ 110 кВ	10×1	1	10	0
Освещение ОРУ 35 кВ	5×1	1	5	0
Отопление, вентиляция, освещение ОПУ	60×1	1	60	0
То же ЗРУ 6 кВ	5×1	1	5	0
Подогрев приводов разъединителей	0,6×57	1	34,2	0
Подзарядно-зарядный агрегат ВАЗП	23×2	0,85	46	28,5
Сумма			226	34,08

По [8, п. 4.2.199] маслохозяйство на подстанции 110 кВ не сооружается.

Расчетная нагрузка, кВА:

где – коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты одновременности и загрузки и принимаемый равным 0,8 в ориентировочных расчетах.

Так как на всех подстанциях необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов собственных нужд [1 п. 6.1.1], то номинальная мощность трансформатора с.н., кВА, определяется по следующему выражению:

где – коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора.

, следовательно, принимаем
Таким образом, в качестве трансформаторов с.н. выбираем два трансформатора ТМ-160/10 [24], паспортные данные которых приведены в таблице 9.2.
Таблица 9.2. – Технические характеристики трансформатора ТМ-160/10

Тип	Номинальные напряжения обмоток, кВ		Схема и группа соединения обмоток	Потери, кВт		Масса, кг, полная
	ВН	НН		ХХ	КЗ
ТМ-160/10	10	0,4	У/Ун-0	0,45	2,6	850

Коэффициенты загрузки трансформатора по формулам:

В нормальном режиме:

В аварийном режиме:

Выбранный трансформатор удовлетворяет всем требованиям.

10. Расчёт устройств защиты от прямых ударов молнии в ОРУ 110 кВ

Equation Section 10

Согласно [25] здания и сооружения электрических станций и подстанций, ОРУ напряжением 35-500 кВ должны быть защищены от прямых ударов молнии. Для этого используют стержневые и тросовые молниеотводы.

В ОРУ 110 кВ и выше разрешается установка молниеотводов непосредственно на металлических конструкциях, присоединённых к заземляющему контуру подстанции. Каждый молниеотвод защищает вокруг себя строго определённое пространство, вероятность удара молнии в которое практически равна нулю.

Расчёт грозозащиты заключается в определении требуемой высоты и мест установки молниеотводов. Чаще всего защита РУ обеспечивается правильным размещением молниеотводов по углам наибольшего прямоугольника. Необходимо, чтобы все конструктивные элементы РУ и электроаппараты попадали в зону защиты молниеотводов [12, с. 33].

Из типовых материалов для проектирования [26] принимаем высоту молниеотводов равной 19,35 м. Молниеотводы устанавливаются на линейных порталах через каждые три ячейки ОРУ. При отсутствии в ячейке линейного портала устанавливается отдельностоящий молниеотвод (рис. 7).

Зона защиты, образованная четырьмя стержневыми молниеотводами, изображена на рисунке 6.



Рисунок 6 – Зона защиты, образованная четырьмя стержневыми молниеотводами



Рисунок 7. – Разрез и план ячейки ОРУ по линии; места установки молниеотводов обозначены «»

Наиболее возвышающимся объектом в ОРУ являются линейные и шинные порталы. Радиус внешней зоны защиты четырёх молниеотводов определяется как для одиночного молниеотвода. Тогда внешний радиус на высоте шинного портала:

\* MERGEFORMAT (.)

где h – высота молниеотвода, м;

h_x – высота шинного портала (рис. 7), м;

p – коэффициент, при высоте молниеотводов менее 30 м равен единице;

Наименьшая ширина зоны определяется по кривым, представленным в [10]. Необходимые для нахождения этого параметра соотношения:

\* MERGEFORMAT (.)

где h, h_x и p – то же, что и в формуле (10.1);

a – ширина трёх ячеек ОРУ, равная 27 м (см. рис. 6 и 7), м.

Найдём по кривым соотношение:



откуда:

\* MERGEFORMAT (.)

Сравним полученные расчётные значения с действительным по разрезу ячейки (см. рис. 7), м:

\* MERGEFORMAT (.)

Следовательно, шинные порталы будут защищены от прямых ударов молнии.

Объект высотой h_x, находящийся внутри прямоугольника, будет защищён в том случае, если выполняется условие:

\* MERGEFORMAT (.)

где D – диагональ прямоугольника (см. рис. 6), определяемая по рисунку 7:

\* MERGEFORMAT (.)

Наиболее возвышающимися объектами внутри прямоугольника являются линейные порталы. Тогда:

\* MERGEFORMAT (.)

где h и р – то же, что и в формуле (10.1);

D – диагональ прямоугольника по формуле (10.5), м;

h_x – высота линейного портала (рис. 7), м.

Следовательно, ОРУ 110 кВ защищено от прямых ударов молнии.

11. Расчёт заземляющих устройств

Equation Section 11 Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надёжно соединяться с землёй. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения.

Количество искусственных заземлителей определяется расчётом в зависимости от необходимого сопротивления заземляющего устройства или допустимого напряжения прикосновения. Размещение искусственных заземлителей производится таким образом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой электрооборудованием. Для этой цели на территории ОРУ прокладывают заземляющие полосы на глубине 0,5 – 0,7 м вдоль рядов оборудования и в поперечном направлении, то есть образуется заземляющая сетка, к которой присоединяется заземляемое оборудование [29, c. 588-589].

Согласно ПУЭ заземляющие устройства электроустановок выше 1 кВ сети с эффективно заземлённой нейтралью выполняются с учётом допустимого напряжения прикосновения [29, с. 595]. Величина этого напряжения определяется в соответствии с длительностью воздействия:

\* MERGEFORMAT (.)

где t_отк.в – полное время отключения выключателя на стороне ВН 110 кВ (табл. 4.1), с;

t_р.з  время действия основной релейной защиты, которое определяется из расчётной продолжительности КЗ:

\* MERGEFORMAT (.)

где t_откл – по рис. 3.24 на стр. 155 в [2].

Тогда для данного _в наибольшее допустимое напряжение прикосновения равно 400 В [29, c. 596].

Для дальнейшего расчёта необходимо определить площадь заземляющего устройства.

Площадь подстанции можно примерно определить, посчитав площади всех РУ, ОПУ, трансформаторов.

По типовым материалам для проектирования [26] определяем площадь ОРУ 110 кВ по схеме 110-12 «Одна рабочая, секционированная выключателем, с обходной система шин». Ширина ячейки равна 9 м, число ячеек на ОРУ 110 кВ составляет 13 шт. Длина ячейки приблизительно равна 52 м. Тогда площадь распределительного устройства:

\* MERGEFORMAT (.)

По типовым материалам для проектирования [40] определяем площадь ОРУ 35 кВ по схеме 35-9 «Одна рабочая, секционированная выключателем, система шин». Ширина ячейки отходящей линии равна 6 м, число отходящих линий равно 5. Длина ячейки примерно равна 27 м. Ширина ячейки секционного выключателя – 12 м.

Рисунок 8. – План ОРУ 35 кВ по схеме 35-9 «Одна, секционированная выключателем, система шин»

\* MERGEFORMAT (.)

Площадь ЗРУ 10 кВ с 10 ячейками, ширина которых равна 0,75 м (табл. 3.3) [11], можно определить по рис. 9 [27]:





Рисунок 9 – Площадь ЗРУ 10 кВ

Площадь типового ОПУ равна 2412 м² [13, c. 528-529]. Габариты выбранных трансформаторов по [5]: ширина – 5,25 м, длина – 7,2 м. Тогда примерный план подстанции:



Рисунок 10. – План подстанции

Следовательно, примерная площадь, занимаемая подстанцией, составляет 11779 м².

Заземляющее устройство для установок 110 кВ и выше выполняется из вертикальных заземлителей, соединительных полос, проложенных вдоль рядов оборудования, и выравнивающих полос, проложенных в поперечном направлении и создающих заземляющую сетку с переменным шагом. Расстояние между полосами должно быть не более 30 м [29, c. 597].

План заземляющего устройства подстанции представлен на рисунке 11. Продольные и поперечные полосы расставлены с одинаковым шагом, равным 9 м. Длину вертикальных заземлителей принимаем равной 5 м, глубина залегания – 0,5 м.



Рисунок 11. – План заземляющего устройства подстанции

Суммарная длина горизонтальных заземлителей:

\* MERGEFORMAT (.)

Коэффициент напряжения прикосновения:

\* MERGEFORMAT (.)

где М – параметр, зависящий от соотношения сопротивлений грунтовых слоев, принимается равным 0,806;

l_В – длина вертикальных заземлителей (см. рис. 11), м;

L_Г – общая длина горизонтальных заземлителей по формуле (11.5), м;

a – расстояние между вертикальными заземлителями (см. рис. 11), м;

S – площадь заземляющего устройства, м²;

  коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека и сопротивлению растекания тока от ступней:

\* MERGEFORMAT (.)

где R_ч  сопротивление тела человека, принимаем равным 1000 Ом;

R_c  сопротивление растеканию тока от ступней, Ом;

_в.с – сопротивление верхних слоёв грунта, принимаем равным 500 Ом.

Напряжение на заземлителе:

\* MERGEFORMAT (.)

где U_пр.доп – допустимое напряжение прикосновения, В;

k_П – коэффициент напряжения прикосновения по формуле (11.6).

Напряжение на заземляющем устройстве не должно превышать 10 кВ.

Ток, стекающий с заземлителя при однофазном КЗ:

\* MERGEFORMAT (.)

где  ток однофазного КЗ по заданию, А.

Сопротивление заземляющего устройства:

\* MERGEFORMAT (.)

Сложный заземлитель по рис. 11 заменяем простой расчётной квадратной моделью при условии равенства их площадей, общей длины горизонтальных полос, глубины их заложения, числа и длины вертикальных заземлителей и глубины их заложения. Сторона расчётной квадратной модели:

\* MERGEFORMAT (.)

где S – площадь заземляющего устройства, м².

Число ячеек по стороне квадрата:

\* MERGEFORMAT (.)

где L_Г – то же, что и в формуле (11.6).

Принимаем m = 11. Тогда длина полос в расчётной модели:

\* MERGEFORMAT (.)

Длина сторон ячейки:

\* MERGEFORMAT (.)

Число вертикальных заземлителей по периметру контура:

\* MERGEFORMAT (.)

где a и l_В – то же, что и в формуле (11.6).

Принимаем n_В = 43. Тогда общая длина вертикальных заземлителей:

\* MERGEFORMAT (.)

Относительная глубина:

\* MERGEFORMAT (.)

где t – глубина заложения горизонтальных проводников (см. рис. 11), м.

Тогда параметр А:

\* MERGEFORMAT (.)

Для определения эквивалентного удельного сопротивления для сеток с вертикальными заземлителями необходимы следующие соотношения:

\* MERGEFORMAT (.)

\* MERGEFORMAT (.)

\* MERGEFORMAT (.)

где h₁ – толщина верхнего слоя грунта, принимается равной 2 м;

t – то же, что и в формуле (11.17);

₁ и ₂ – соответственно удельные сопротивления верхнего и нижнего слоёв грунта, принимаются равными 500 и 60 Омм соответственно;

a и l_В – то же, что и в формуле (11.6).

По табл. 7.6 на стр. 600 в [13] определяем отношение _э/₂ =1,7, откуда:

\* MERGEFORMAT (.)

Общее сопротивление сложного заземлителя:

\* MERGEFORMAT (.)

что меньше допустимого R_з = 0,69, рассчитанного по формуле (11.10).

Напряжение прикосновения:

\* MERGEFORMAT (.)

что меньше допустимого значения в 400 В.

Таким образом, заземляющее устройство обеспечивает снижение напряжение прикосновения до безопасной величины в пределах всей территории подстанции.