Релейная защита и автоматика подстанции 22011010 кВ. Введение электрический подстанция трансформатор реле

• Название: Введение электрический подстанция трансформатор реле
• Анкор: Релейная защита и автоматика подстанции 22011010 кВ
• Дата: 20.03.2022
• Размер: 6.82 Mb.
• Имя файла: bibliofond.ru_870497.rtf
• Тип: Документы; #405385
• страница: 2 из 9

.2.2 Выбор трансформаторов

Выбираем количество трансформаторов с учетом возможности продолжения обеспечения потребителей электроэнергией при отказе одного из трансформаторов.

Выбираем трансформатор АТДЦТН-63000/220/110 (стр.213, табл. 5.18, [3]) (Автотрансформатор трехфазный с масляным охлаждением, с дутьем и принудительной циркуляцией масла, трехобмоточный, с РПН)

Тип	, МВА	Каталожные данные												Расчётные данные
		,обмоток, кВ			,%			, кВт		, кВт		, %		, Ом				, Ом				, квар
		ВН	СН	НН	В-С	В-Н	С-Н								ВН	СН	НН		ВН	СН	НН
ТДТН-63000/110	63	230	121	11	11	34,7	21,9		215		45		0,5		1,4	1,4	2,8		104	0	195,6		315

· Нормальный режим работы в зимнее время (оба трансформатора в рабочем состоянии):

перегрузка отсутствует.

· Ремонт в зимнее время (в рабочем состоянии один трансформатор - систематическая перегрузка):

)Начальная нагрузка (стр.96, формула 4.1, [2]):



2) Предварительное значение перегрузки (стр.96, формула 4.2, [2]):





3) Сравниваем с (стр.96, пункт 7, [2]):



4) Продолжительность перегрузки (стр.97, формула 4.3, [2]):

5) Допустимые значения перегрузки (стр.98, табл. 4.5, [2]):

8,0	1,23	1,23
24,0	1,17	1,17

Методом линейной аппроксимации:
Вывод: проведение ремонта в зимнее время невозможно

· Ремонт в летнее время (в рабочем состоянии один трансформатор - систематическая перегрузка):

)Начальная нагрузка (стр.96, формула 4.1, [2]):



2) Предварительное значение перегрузки (стр.96, формула 4.2, [2]):



3) Сравниваем с (стр.96, пункт 7, [2]):



4) Продолжительность перегрузки:

5) Допустимые значения перегрузки (стр.98, табл. 4.5, [2]):

4,0	1,18	1,16
8,0	1,10	1,09

Методом линейной аппроксимации: 0

Вывод: проведение ремонта в летнее время возможно

· Послеаварийный режим в зимний период (отказ одного из трансформаторов, оставшийся испытывает аварийную перегрузку)

авария зимой недопустима. Предлагается ограничить электроснабжение потребителей в соответствии с (стр.103, формула 4.9, [2]):



· Послеаварийный режим в летний период (отказ одного из трансформаторов, оставшийся испытывает аварийную перегрузку)

авария летом допустима

· Оценка экономических последствий ограничения электроснабжения в зимний период

) Расчетный период , где 215 - количество зимних дней в году;

) Вероятность аварийного простоя трансформатора по (стр.34, формула 2.17, [2]):







Цифра 2 определяет количество расчетных событий: отказ каждого из двух трансформаторов в зимний период сопряжен с ограничением электроснабжения потребителей.

) Экономические последствия из-за ненадёжности при рассматриваемых событий составят (стр.50, формула 2.36, [2]):



· Суммарные затраты за расчётный срок службы трансформаторов лет ( (стр.107, формула 4.24, [2]):

1) -капитальные вложения, по укрупнённым показателям стоимости, учитывающим затраты на её монтаж, наладку, транспортировку: - 201 тыс.отн.ед (стр.337, табл.9.21, [4])

) Ежегодные издержки определяются суммой затрат на капитальный ремонт , издержек обслуживания , издержек, связанных с возмещением потерь электроэнергии в элементах схемы



Так как наложены ограничения на проведение ремонта, то (стр.91, пункт 6, [2]) издержки на обслуживание увеличиваются на 20-30%, то есть в 1,3 раза.



Число часов использования максимальной нагрузки (стр.73, формула 3.38, [2]):


- годовое время максимальных потерь (стр.29, [2])

- удельные замыкающие затраты на возмещение потерь электроэнергии, зависящих от нагрузки (потери в меди) (стр.317, рис.8.1, [4])

- удельные замыкающие затраты на возмещение потерь электроэнергии, не зависящие от нагрузки (потери в стали)

Издержки, связанные с возмещением потерь (стр.103, формула 4.12, [2]):

Учитывая (стр.104, формула 4.18, [2]):








где - норматив приведения (дисконтирования) разновременных затрат, принятый для электроэнергии. (стр.19, [2])

Формируется второй вариант структурной схемы с большей . Следующее значение в линии номинальных напряжений: . По графикам нагрузки видно, что годится, но использовать будем
2. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ РУ НАПРЯЖЕНИЙ 220,110 И 10 КВ
Техническими показателями электрических схем РУ являются: надежность, простота и оперативная гибкость, возможность расширения, экономичность.

Надежность обеспечивается выполнением следующих основных условий:

повреждение выключателя или сборных шин не должно приводить к потере транзита мощности или двух цепей линии;

ремонт сборных шин или выключателя, как правило, не должен приводить к отключению линии;

отказ выключателя не должен приводить к потере мощности, превышающей мощность аварийного резерва системы;

желательно, чтобы отказ секционного или шиносоединительного выключателя не приводил к отключению всего РУ;

количество отключенных присоединений, особенно однородных, при различных повреждениях, сопровождающихся отказом выключателей, а также повреждением (отказом) выключателей во время ремонта других выключателей должно быть наименьшим.

Простота и оперативная гибкость характеризуются наименьшим количеством и наименьшей сложностью операций с выключателями и разъединителями при производстве режимных переключений, выводе в ремонт оборудования, отключении поврежденного участка в аварийных режимах.

Расширение РУ не должно быть связано со значительными работами по реконструкции и длительным нарушением электроснабжения потребителей.

РУ должны выполняться таким образом, чтобы при нормальных условиях работы электроустановки не создавалось явлений, опасных для обслуживающего персонала. Работа оборудования при аварийных условиях не должна приводить к повреждению окружающих элементов, возникновению коротких замыканий или замыканий на землю. При снятом напряжении с какой-либо цепи должен быть обеспечен безопасный осмотр, смена или ремонт этой цепи без нарушения нормальной работы соседних цепей.
2.1 Выбор РУ 220 кВ.
Исходя из основных критериев выбора РУ: надежность, простота и оперативная гибкость, возможность расширения, экономичность - в качестве РУ высшего напряжения намечаем следующие схемы:

) две секционированных систем шин;

) схему РУ мостик с выключателями со стороны линии;

РУ 220 кВ имеет число присоединений на шинах ВН равно 4.

два автотрансформатора

две линии систем

Схема мостик с выключателями со стороны линии обладает куда более низкими показателями надежности, чем две секционированных систем шин. Так как в сети электроснабжения имеются потребители первой категории, то первоочередная задачей является обеспечение требуемого уровня надежности, поэтому выбираем схему «две секционированные системы шин». Для отказа использования обходной системы шин воспользуемся элегазовыми выключателями, не требующие планового ремонта в течение 25 лет. Также к достоинствам выбранной схемы можно отнести возможность деления сети и ограничение тока КЗ. Дополнением к обоснованию выбора схемы «две системы сборных шин» может являться опыт использования данной схемы коммутации , частота распространения которой составляет 39% (таблица 5.9,[2]), а также рекомендации из [8] стр. 10, 3.2.



а) б)

Рис. 2.1. РУ ВН: схема две секционированных систем шин (а), схема мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий (б).
2.2 Выбор РУ 110 кВ
Используем те же принципы, что и в РУ 220 кВ.

Число присоединений на шинах СН равно 4:

два автотрансформатора

2 линии электропередач

Таким образом, намечаем следующие схемы распределительных устройств:

) схема РУ с одной секционированной системой сборных шин;

) схему РУ с двумя секционированными системами шин;

Выбор схем обуславливается наличием потребителей первой категории, для которых должна обеспечиваться высокая надежность электроснабжения. Такому требованию удовлетворяет в большей степени схема две секционированных систем шин. Данный выбор обусловлен следующим: короткое замыкание на одной из шин не приводит к отключению присоединения, так как рассматриваемое присоединение будет получать электроэнергию от другой шины.

На РУ 110 кВ также будем использовать элегазовые выключатели, не требующие планового ремонта в течение 25 лет.


а) б)

Рис. 2.2. РУ СН: схема с одной секционированной системой (а), схема две секционированных систем шин с одной обходной(б).
2.3 Выбор РУ 10 кВ
Число присоединений на шинах НН равно 18:

два автотрансформатора

16 линий электропередач

На низшем напряжении 10 кВ применяется одниночная секционированная система шин на базе комплектных РУ(КРУ). Основные элементы КРУ поставляются заводом-изготовителем в собранном виде, что сокращает объемы и сроки проектных, строительных, монтажных и пусконаладочных работ, уменьшает эксплуатационные расходы, повышает надежность и безопасность обслуживания.

3. ВЫБОР СХЕМЫ ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД, ЧИСЛА ТИПА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД
Для питания собственных нужд подстанции рассматриваются две схемы питания на одном напряжении 0.38/0.22 кВ от двух трансформаторов собственных нужд по схеме с зависимым источником оперативного тока и схема с независимым источником оперативного тока. Недостаток схемы с независимым источником оперативного тока по сравнению со схемой с зависимым источником оперативного тока - больше эксплуатационные расходы (из-за наличия аккумуляторной батареи), большая стоимость как самих АБ, так и сети централизованного распределения постоянного тока. В тоже время достоинством аккумуляторных батарей является независимость от внешних условий и способность выдерживать значительные кратковременные перегрузки от наложения на нормальный режим работы АБ импульсных токов включения приводов выключателей. На ПС напряжением 35 кВ (кроме отпаечных и тупиковых) и выше должна применяться система оперативного постоянного тока напряжением 220 В (стр. 22, п.6.3.1.1, [8]). Учитывая вышесказанное, для питания собственных нужд выбрана схема питания на одном напряжении 0.38/0.22кВ. от двух трансформаторов собственных нужд по схеме с независимым источником оперативного тока, подключаемых к шинам РУ НН. На ПС 220 кВ и выше необходимо применять две АБ, со сроком службы не менее 20 лет(стр. 22, п.6.3.1.8, [8]).

Каждый трансформатор следует выбирать по полной нагрузке собственных нужд, так как при повреждении одного из них оставшийся в работе должен обеспечить питание всех потребителей собственных нужд. Максимальное значение полной мощности СН:


В качестве трансформаторов собственных нужд выбираем два трансформатора ТСЗ-400/10 по табл. 3.3 [1] с номинальной мощностью 400 кВ×А.


Рис. 3. Подключение трансформаторов собственных нужд.

4. ВЫБОР КАБЕЛЕЙ (10 КВ)
Выбор сечения кабелей производится по условиям нормального и утяжелённого режимов работы.
.1 РП типа «а»
.1.1 Нормальный режим работы

Выберем питающие кабели РП, отходящие от шин РУ НН.

Мощность каждого РП равна , тогда:

Расчетный ток нормального режима кабелей питающих РП:

Исходя из суточного графика нагрузки сети НН, определяется продолжительность использования максимальной нагрузки:

Для кабелей с алюминиевыми жилами (с бумажной изоляцией) при ТМАКС=6622 ч по табл. 6.3,стр.208 [2] определяем экономическую плотность тока, равную:

Рассчитаем экономическое сечение кабеля:


Ближайшее к расчетному стандартное сечение токоведущей жилы кабеля (табл.7.10,стр.401,[2])

Сечение ПКЛ не может быть меньше сечения РКЛ, поэтому берем . Применение кабелей с бумажной изоляцией с жилами из алюминия был выбран из экономических соображений, так как стоимость данного кабеля значительно меньше, чем у сшитого полиэтилена.

Выбираем два кабеля сечением по 120 ,проложенных в земле на расстоянии между осями кабелей 300 мм (исходя из соображений безопасности эксплуатации), с продолжительно допустимым током (табл. 1.3.16. [3]):

Допустимый продолжительный ток соответствует следующим условиям:

Расчётная температура земли: +15ºС

Допустимая температура нагрева жил кабелей для номинального напряжения 10 кВ с вязкой пропиткой изоляции: +60ºС по табл. 7.9 [1].

Согласно этим условиям:

КТ=1 - поправочный коэффициент на температуру окружающей среды (стр.206,[1])

КN=0,9 - поправочный коэффициент на количество кабелей (2 кабеля), проложенных рядом в земле при расстояние между осями в 300 мм (табл. 6.1,стр.206,[2]).

-коэффициент аварийной перегрузки (предварительная нагрузка ; продолжительность максимума нагрузки 6ч (табл. 6.2,стр.207,[2])
.1.2 Утяжелённый (послеаварийный) режим работы

В таком режиме вся мощность к РП передаётся по одной цепи питающей кабельной линии:

При утяжелённом режиме работы для кабелей должно выполняться условие (условие термической стойкости):

- поправочный коэффициент для кабелей, работающих не при номинальном напряжении.

Так как у нас номинальное напряжение и напряжение кабеля совпадают, то по табл. 7.19. [1]

Проверим выполнение этого условия:

следовательно, выбранное сечение и тип кабеля удовлетворяет условиям нормального и утяжелённого режима работы.