МУ к КП ЭСиП. Курсовой проект по дисциплине Электрооборудования электрических станции и подстанций

• Название: Курсовой проект по дисциплине Электрооборудования электрических станции и подстанций
• Дата: 27.01.2022
• Размер: 0.68 Mb.
• Имя файла: МУ к КП ЭСиП.doc
• Тип: Курсовой проект; #343554
• страница: 1 из 4

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Курсовой проект по дисциплине «Электрооборудования электрических станции и подстанций» имеет целью закрепление и углубление у студентов знаний по вопросам построения главных схем станций и подстанций, выбора основного и вспомогательного электротехнического оборудования, а также развитие навыков конструирования распределительных устройств.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки объёмом 30 - 40 страниц и двух листов графической части формата А1. В пояснительной записке последовательно излагаются следующие разделы:

Введение

1 Расчетная часть

1.1Выбор схем выдачи мощности

1.2 Выбор силовых трансформаторов

1.3Выбор главных схем электрических соединений, анализ работы схемы

1.4 Технико-экономическое сравнение вариантов

1.5 Выбор трансформаторов и схем собственных нужд

1.6 Расчет токов короткого замыкания

1.7 Выбор контрольно-измерительных приборов (КИП) всех цепей

1.8 Выбор аппаратов, изоляторов и токоведущих частей для всех цепей

1.9 Выбор сборных шин и трансформаторов напряжения

2 Специальная часть

2.1(Индивидуально)

2.2 (Индивидуально)

Заключение.

Список использованных источников

В графическую часть курсового проекта входят следующие чертежи:

- главная схема электрических соединений подстанции;

- разрез и план ячейки распределительного устройства;

- чертеж по технологическому вопросу

- чертеж по выбору.

2 Порядок выполнения КУРСОВОГО проекта

ВВЕДЕНИЕ

Во введении должны быть отражены: главные задачи электроэнергетической отрасли; основные технические и организационные пути решения задач, стоящих перед отраслью на ближайшую перспективу; значение и краткая характеристика проектируемого предприятия; задачи, в соответствии с которыми разрабатывается курсовой проект, цель проектирования и необходимость разработки проекта и его специальной части.


1 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1.1Выбор схем выдачи мощности

В соответствии с исходными данными для курсового проектирования необходимо наметить ряд возможных технически вариантов принципиальных схем подстанции, отличающихся друг от друга типом, числом и мощностью трансформаторов, связывающих распределительные устройства различных напряжений между собой. Первичное напряжение подстанции может быть 35, 110 кВ и выше. Мощность, поступающая из сети высшего напряжения, может распределяться только на низшем напряжении 6 - 10 кВ или на двух напряжениях среднем, 10 кВ и выше, и низшем. На низшем напряжении для повышения cos  могут быть установлены синхронные компенсаторы или батареи статических конденсаторов.

Если от шин подстанции получают электроэнергию потребители первой категории, то, как правило, устанавливаются два трансформатора. При наличии потребителей только второй и третьей категорий может быть установлено как два, так и один трансформатор. Один трансформатор устанавливается в том случае, если в системе есть передвижной резерв, который может быть доставлен в течение не более суток, и если ущерб от недоотпуска электроэнергии компенсируется уменьшением капиталовложений за счёт отказа от установки второго трансформатора.
Главные схемы ПС выбираются на основании схемы развития энергосистемы или схемы электроснабжения. Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части электрической станции (подстанции, так как он определяет полный состав элементов и связей между ними.

В соответствии с исходными данными для курсового проектирования необходимо наметить ряд возможных технических вариантов подстанции, отличающихся друг от друга типом, числом и мощностью трансформаторов, связывающих РУ различных напряжений между собой.


а) б)
Рисунок Структурные схемы подстанций
1.2 Выбор силовых трансформаторов


В соответствие с исходными данными для курсового проектирования
необходимо наметить принципиальную схему подстанции, а также выбрать.


Таблица 1.1- Исходные данные

Напряжение, кВ			Нагрузка, МВт		Параметры энергосистемы
Uвн	Uсн	Uнн	Pсн	Pнн	cos φНН	cos φСН	cos φЖ	SКЗ, МВА	Кол. линий	L, км

Рисунок 1.2- График нагрузки для зимы (лета) проходящей через обмотку СН трансформаторов
Изображается график нагрузки для зимы (лета) проходящей через обмотку НН трансформаторов

На шинах низшего напряжения для повышения коэффициента мощности установлены батареи статических конденсаторов. Так как от шин подстанции получают электроэнергию потребители первой категории, то устанавливаем по два трансформатора. Исходя из заданных напряжений

РУ ВН =
РУ СН =
РУ НН =




Рисунок 1. 4 - Главная схема подстанции

Для выбора номинальной мощности трансформаторов необходимо построить графики активной, реактивной и полной мощности, передаваемой через обмотки трансформаторов в следующих режимах:

-нормальном зимнем и летнем, в работе находятся все батареи статических конденсаторов;
-аварийном, при отключении одной батареи статических конденсаторов в период наибольших нагрузок, т.е. в зимнее время.

Полная мощность, передаваемая через обмотку, определяется по формуле
S = , МВА (1.1)


где Q - реактивная мощность, передаваемая через обмотку трансформатора.
, МВА (1.2)
Необходимая реактивная мощность для повышения коэффициента мощности Q_ку определяется по формуле
Мвар (1.3)


где P - максимальное значение активной мощности нагрузки на низшем

напряжении, МВт;
- значение желаемого коэффициента мощности;
- значение заданного коэффициента мощности.

Расчет мощности протекающей через обмотки трансформаторов сведен в таблицы 2, 3 и 4.

Суточные графики характеризуют работу потребителя в разное время года и в разные дни недели. Это типовые графики зимних и летних суток для рабочих дней. Основным является зимний суточный график рабочего дня. Его максимальная нагрузка Pmax принимается за 100% и ординаты всех остальных графиков задаются в процентах относительно этого значения.

Таблица 1.2 – Мощности, протекающие через обмотки трансформаторов в

зимний период

Мощность, передаваемая ч/з обмотки тр-ра	Продолжительность ступеней графиков нагрузок по времени
	0-6	6-8	8-10	10-12	12-13	13-18	18-20	20-24
Pсн	10	18	18	18	20	20	20	17
Qсн	5,31	9,56	9,56	9,56	10,6	10,6	10,6	9
Sсн	11,3	20,4	20,4	20,4	22,6	22,6	22,6	19,2
Pнн	16,25	16,25	20	20	25	25	22,5	22,5
Qнн	9,33	9,33	11,48	11,48	14,35	14,35	12,9	12,9
Qку	-3,9	-3,9	-4,8	-4,8	-6	-6	-5,4	-5,4
Qпотр	5,43	5,43	6,68	6,68	8,35	8,35	7,5	7,5
Sнн	18,74	18,74	23	23	28,8	28,8	25,9	25,9
Pвн	26,25	34,25	38	38	45	45	42,5	57,5
Qвн	10,74	14,99	16,24	16,24	18,95	18,95	18,1	18,5
Sвн	28,4	37,4	41,3	41,3	48,8	48,8	46,2	60

t, ч




Рисунок 1.4- График перетока мощности через обмотки в зимний период
Выбор номинальной мощности трансформаторов связи производим на основании рассчитанных суточных графиков мощности через обмотки трансформаторов.

Выбор номинальной мощности трансформаторов производим по формуле
S _расч=S _вн,max/1,4 МВА (1.4)
S _расч =60 /1.4=42,9 МВА

Согласно условия:

S_{н т} > S_расч

Выбор трансформатор (автотрансформатор) производят по справочникам.

Для подсчета допустимой систематической и аварийной перегрузок трансформаторов преобразуем суточные графики мощности в эквивалентные двухступенчатые.

(1.5)

После преобразования заданного графика мощности в эквивалентный двухступенчатый необходимо определить коэффициент начальной нагрузки К1 и коэффициент предварительной аварийной перегрузки К2 эквивалентного графика.


(1.6)

(1.7)

где S_т.ном - номинальная полная мощность трансформатора, МВА
S_эк.max - заданный эквивалентный максимум полной мощности, МВА.

Преобразование многоступенчатого суточного графика мощности в эквивалентный двухступенчатый.
(1.8)

В расчет принимаем К₂= К_МАХ

Коэффициент допустимой аварийной перегрузки по (ГОСТ 14209-85) равен 1,7, что больше расчетного К₂.

Так как К₂ = 0,4 < 1,7 = К_2.ДОП то условие выполняется и выбранный
Таблица 1.5- Основные характеристики трансформатора (автотрансформатора)

связи

№	Наименование	Значение
1	Номинальная полная мощность
2	Напряжение обмотки ВН
3	Напряжение обмотки СН
4	Напряжение обмотки НН
5	Потери холостого хода
6	Потери короткого замыкания
7	Uk ВН-СН
8	Uk ВН-НН
9	Uk СН-НН
10	Ток холостого хода

Годовые потери активной энергии в трехобмоточных трансформаторах, работающих по двухступенчатому графику, определяются по следующему выражению

, (1.9)
где Pх, Pк - потери холостого хода и короткого замыкания

трансформаторов соответственно;

n - количество параллельно работающих трансформаторов

N_З, N_Л- количество дней работы трансформатора в году по зимнему и

летнему графикам нагрузки;

Si, Sj – нагрузки i-й и j-й ступени соответственно летнего и зимнего

графика нагрузок;

t_i, t_j – длительность ступеней соответственно летнего и зимнего графика

нагрузок.

1.3 Выбор главных схем электрических соединений, анализ работы схемы
Дать краткую характеристику подстанций.
1.4 Технико-экономическое сравнение вариантов
Выбор окончательного варианта проектируемой подстанции производится по технико-экономическим показателям. Экономическими показателями являются размеры капиталовложений и ежегодные издержки производства.

Капиталовложения определяются:

К = К_Т + К,тг (1.10)

Откуда

К_Т = К_Т.З ^. ,тг (1.11)

где К_Т – капиталовложения в трансформаторы ,тг;

К_Т.З – заводская стоимость трансформаторов ,тг;

К – капиталовложения в ячейки распредустройств ,тг;

- коэффициент, учитывающий дополнительные расходы, зависящие от номинального напряжения обмотки высшего напряжений и номинальной мощности трансформатора.

Ежегодные издержки определяются:

И = И_А + И₀ + И_ПОТ,тг (1.12)

где И_А = а^.К,тг

а – норма амортизационных отчислений = 6,4% - стоимости

амортизационных отчислений;

И₀ – норма отчислений на обслуживание ,тг;

И₀ = b^.К,тг

(b = 2%; при И_Н 220 кВт)

И_ПОТ – стоимость годовых потерь активной энергии в трансформаторах.

И_ПОТ = W_{ПОТ ,} тг
где = 3,18 тенге = удельные затраты на возмещение потерь.

При сопоставлении вариантов проектируемой подстанции необходимо для каждого варианта рассчитать приведенные затраты:

З = Р_Н^.К + И,тг (1.13)

где Р_Н = 0,12 нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.
Таблица 1.6 – Капиталовложения и издержки для I – варианта

Наименование оборудования	Кол-во	Заводская стоимость,тг	Расчетная стоимость, тг.
Итого:

Таблица 1.7 – Капиталовложения и издержки для I I – варианта

Наименование оборудования	Кол-во	Заводская стоимость	Расчетная стоимость, тг.
Итого:

Повторить расчет для второго варианта
Сравниваем варианты
Таблица 1.8 – Сравнение вариантов

Номер варианта	I - вариант	II - вариант
Капиталовложения К, тг. Годовые издержки И, тг. Затраты З, тг.

Из таблицы сравнения вариантов видно выбрать самый экономичный вариант.

1.5 Выбор трансформаторов и схем собственных нужд

Мощность трансформатора СН выбирается по нагрузкам СН с учетом коэффициентов нагрузки и одновременности, при этом отдельно учитывается летняя и зимняя нагрузки, а также нагрузка в период ремонтных работ на подстанции.

Выбираем трансформатор СН (например) марки ТСЗ – 1000/10 со следующими данными:

U_ВН = 10; кВ; U_НН = 0,69; кВ;S_НТ =1000 МВ*А; Р_Х = 2,45 кВт; Р_{К ВН-СН} = 12,2 кВт. U_К % = 5,5; I_Х % = 1,4.

1.6 Расчет токов короткого замыкания.

Проводники и аппараты должны без повреждений переносить в течении заданного расчетного времени нагрев токами КЗ, т.е. термически стойкие.

Составим схему замещения и определим сопротивления элементов схемы в относительных базисных единицах.

Принимаем за базисные единицы средние напряжения ступеней с токами КЗ

U_б1 = кВ; U_б2 = кВ U_б3 = кВ
и базисную мощность: S_б = МВА

Сверхпереходные ЭДС источников принимаем по таблице 3.4 [2.с.68]

Е_кс1 ; Е_кс2 и Е_с




Хс

Х_Л2

Х_Л1

Х_В1

Х_Н1

Х_КС1

Х_В2

Х_Н2

Х_КС2

Х_С1

Х_С2

К-2

К-1

К-3

Е”_КС2

Е”_КС1

Е”_С








Рисунок 1.7 - Схема замещения

Сопротивление энергосистемы

, (1.14)

где Sкз – мощность короткого замыкания

Сопротивление воздушной линии:

(1.15)

Так как у нас далее по схеме замещения сопротивления расположены параллельно, то к расчетной формуле каждого сопротивления добавляется коэффициент .

Сопротивление трансформатора
(1.16)
(1.17)
(1.18)


где U_К – напряжение КЗ трансформатора %;

S_НОМ.Т – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Сопротивление синхронных компенсаторов

(1.19)

Преобразуем схему замещения для упрощения расчетов сопротивлений и токов точек КЗ (рисунок 1.8)


Е_КС

Е_С

Х_С+Х_л

Х_В

Х_С

Х_Н

К₁

К₂

К₃


Рисунок 1.8- Упрощенная схема замещения

Базисный ток определяем по формуле

(1.20)
где S_б – базисная мощность, кВА;

U_б – базисное напряжение ступени, кВ.
Сопротивление до токов точки К-1 от системы


(1.21

Сопротивление до точки К-1 от КУ

(1.22)

Определим значение периодической составляющей КЗ по ветвям для точки К-1:
От системы

кА (1.23)

От КУ

кА (1.24)
Суммарное значение периодической составляющей тока в точке К-1
кА (1.25)

Сопротивление до точки К-2 от системы



Сопротивление до точки К-2 от КУ



Определим значение периодической составляющей токов КЗ по ветвям для точки К-2:

От системы
кА
От КУ

кА
Суммарное значение периодической составляющей тока в точке К-2
кА

Сопротивление до точки К-3 от системы



Сопротивление до точки К-3 от КУ



Определим значение периодической составляющей токов КЗ по ветвям для точки К-3:

От системы

кА

От КУ

кА
Суммарное значение периодической составляющей тока в точке К-3
кА

Определим значение ударного тока К-1.

кА (1.26)

кА (1.27)

кА (1.28)

Определим значение ударного тока К-2







Определим значение ударного тока К-3

Таблица 1.9- Значения токов короткого замыкания

Точка КЗ	Iпо , кА	Iy , кА
К1
К2
К3