Электрооборудование станций и подстанций

Костромская Г С Х А

Факультет электрификации и автоматизации сельского хозяйства

кафедра “Электроснабжения”

 

 

 

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Электрооборудование станций и подстанций

 

Кострома 2001 год

1. Задание на курсовое проектирование

 

Цель проекта: Проектирование понижающей подстанции, имеющей три уровня напряжения – высокое (ВН), среднее (СН), низкое (НН).

 

Схема электрической сети

Рисунок 1.1. Схема электрической сети

Таблица 1.1. Выбор варианта проекта

Вариант	Напряжение, кВ			Наибольшая нагрузка, МВт			Число линий		Мощность КЗ, МВ×А
	ВН	СН	НН	СН		НН	СН	НН	на шинах А	на шинах В
0	110	35	10	34		6	4	8	2000	3000
1	110	35	10	18		2	2	6	2000	2500
2	110	35	10	15		8	2	6	3500	3000
3	110	35	10	25		6	2	16	2500	3500
А-К 4	110	35	10	22		6	2	6	2000	3000
5	110	35	10	30		6	4	6	3500	2000
6	110	35	10	32		10	2	14	2500	3500
7	110	35	10	17		8	4	8	3000	3500
8	110	35	10	12		6	2	6	2500	2000
9	110	35	10	15		8	4	10	4000	2500
0	35		10	4		2	2	14	2500	3500
1	35		10	2		1	4	6	3000	3500
2	35		10	3		2	2	6	2500	2000
3	35		10	3		1,5	2	6	2000	2500
Л-Я 4	35		10	5		1,5	2	8	2000	3000
5	35		10	2,5		0,5	2	6	3500	3000
6	35		10	2,5		1,8	4	10	4000	2500
7	35		10	2		0,6	2	6	2000	3000
8	35		10	3,4		0,6	4	6	3500	2000
9	35		10	1,8	0,9		2	16	2500	3500

Примечание: Если ВН-35 кВ, то считайте, что в данной подстанции имеются две преимущественные нагрузки со стороны НН. При выборе данных по таблице для вариантов (Л-Я) СН считать как НН_1, а НН – какНН_2.

Таблица 1.2.

Вариант	Преимущественные нагрузки  СН или НН1	НН1 или НН2
0	Химическая промышленность	18
1	Горно-рудная промышленность	17
2	Черная металлургия	16
3	Цветная металлургия	14
4	Автомобильная промышленность	14
5	Тяжелое машиностроение	13
6	Станкостроительная промышленность	12
7	Транспортное машиностроение	11
8	Ремонтно-механические предприятия	1
9	Деревообрабатывающие предпрятия	0
10	Предприятие строительных материалов	10
11	Пищевая промышленность	9
12	Прочие отрасли	8
13	Горно-рудная промышленность	6
14	Автомобильная промышленность	5
15	Текстильная промышленноость	7
16	Тяжелое машиностроение	13
17	Химическая промышленность	18
18	Станкостроительная промышленность	12

Таблица 1.3.

Вариант	Длина участка, км
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	15	15	20	15	15	20	10	15	20	25	10	15
	10	20	15	20	15	25	10	15	10	17	10	12

Таблица 1.4.

Вариант		Категория потребителей, %							Мощность резервного питания потребителей 1-й категории надежности электроснабжения, МВт.
		СН			НН
		1-я	2-я	3-я		1-я	2-я	3-я
А К	1	2	3	4		5	6	7	8
	0	40	25	35		20	30	50	-
	1	0	50	50		25	25	50	1,0
	2	0	45	50		20	40	40	1,4
	3	30	30	40		25	35	40	-
	4	40	40	30		15	45	40	-
	5	30	50	20		20	50	30	18
	6	35	50	15		30	30	40	-
	7	50	30	20		35	35	30	-
	8	0	60	40		20	40	40	1,2
	9	30	30	40		15	45	40	-
Л Я	0	0	45	55		20	40	40	0,4
	1	30	30	40		25	35	40	-
	2	30	30	40		15	45	40	-
	3	0	60	40		20	40	40	0,2
	4	50	30	20		35	35	30	-
	5	35	50	15		30	30	40	-
	6	40	25	35		20	30	50	-
	7	0	50	50		25	25	50	0,4
	8	30	30	40		25	35	40	-
	9	40	30	30		15	45	40	0,9

Таблица 1.5.Географический район расположения

А-К		Л-Я
1	Костромская область	0	Кировская область
2	Саратовская область	1	Коми республика
3	Астраханская область	2	Краснодарский край
4	Белгородская область	3	Тамбовская область
5	Архангельская область	4	Оренбургская область
6	Воронежская область	5	Горьковская область
7	Ленинградская область	6	Ульяновская область
8	Смоленская область	7	Иркутская область
9	Тюменская область	8	Республика Алтай
0	Курская область	9	Мурманская область

Таблица 1.6.

Вариант		Коэффициент мощности нагрузок СН и НН	Вариант		Коэффициент мощности нагрузок СН и НН
А- К	0	0,86	Л - Я	0	0,88
	1	0,87		1	0,87
	2	0,88		2	0,89
	3	0,89		3	0,88
	4	0,86		4	0,85
	5	0,84		5	0,9
	6	0,87		6	0,85
	7	0,86		7	0,88
	8	0,85		8	0,87
	9	0,9		9	0,85

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

Содержание расчетно-пояснительной записки

Введение

1.  Определение нагрузки подстанции, суточный график нагрузок подстанции.

2.  Выбор числа, типа и мощности трансформаторов

2.1.  Выбор числа и типа трансформаторов

2.2.  Проверка трансформаторов на систематическую перегрузку

2.3.  Проверка трансформаторов на аварийную перегрузку

2.4.  Технико-экономическое обоснование мощности трансформа торов.

3.  Выбор схемы соединений подстанции

4.  Выбор схемы собственных нужд (С.Н) подстанции

4.1.  Определение и расчет нагрузок С.Н подстанции

4.2.  Выбор источника оперативного тока

4.3.  Выбор числа, типа, мощности трансформатора С.Н

5.  Расчет токов короткого замыкания (КЗ)

6.  Выбор конструкции распределительных устройств на подстанции

7.  Выбор и проверка электрических аппаратов подстанции

7.1.  Выбор выключателей на подстанции

7.2.  Выбор разъединителей (отделителей, короткозамыкателей)

7.3.  Выбор измерительных трансформаторов тока

7.4.  Выбор измерительных трансформаторов напряжения

7.5.  Выбор токоограничивающих реакторов

8.  Выбор проводников на подстанции

8.1.  8.1. Выбор и проверка сборных шин РУ п/станции

8.1.1.На стороне ВЕ

8.1.2.На стороне СН

8.1.3.На стороне НН

8.2.  Выбор и проверка ошиновок РУ п/станции

8.2.1.На стороне ВН

8.2.2.На стороне СН

8.2.3.На стороне НН

9.  Выбор и проверка кабелей питающих РП.

Содержание графической части проекта

1.  Схема электрических соединений подстанции

2.  План подстанции и разрез по ячейке трансформатора

Методические указания

1. Суточные графики нагрузок подстанции

Электрические нагрузки отдельных потребителей, а следовательно и суммарная их нагрузка, определяющая режим работы электростанции в энергосистеме непрерывно меняется. Принято отражать этот факт «Графиком нагрузки», т.е. диаграммой изменения мощности (тока) электроустановки во времени.

По видам фиксированного параметра различают графики:

-  активной (Р) мощности; реактивной (Q) мощности;

-  полной (кажущейся S) мощности; тока (I).

Графики отражают изменения нагрузки за определенный период времени. По этому признаку они подразделяются:

-  суточные (24 часа); сезонные ; годовые (8760 часов).

По месту изучения или элементу энергосистемы, к которому они относятся, графики подразделяются:

-  графики нагрузки потребителей, определенные на шинах подстанции;

-  сетевые графики нагрузки – на шинах районных или узловых подстанций;

-  графики нагрузки электростанции.

-  графики нагрузки энергосистемы, характеризующие результирующую нагрузку энергосистемы;

Фактический график нагрузки можно получить с помощью самопишущих приборов, которые фиксируют изменения соответствующего параметра в реальном времени.

Перспективный график нагрузки потребителей определяется в процессе проектирования. Для его построения надо обладать сведениями об установленной мощности электроприемников, под которой понимают их суммарную номинальную мощность, для активной нагрузки Р_уст=SР_ном.

Присоединительная мощность на шинах подстанции потребителей

_пр.=,

где h_ср.п. - средний КПД электроустановок потребителей;

h_ср.с. – средний КПД местной сети при номинальной нагрузке.

На практике действительная нагрузка потребителей меньше суммарной установленной мощности. Это обстоятельство учитывается коэффициентами одновременности К_о, и загрузки К_з.

Тогда выражение для максимальной нагрузки потребителя будет иметь вид:

 

где К_спр. – коэффициент спроса для рассматриваемой группы потребителей.

Найденное Р_max. является наибольшим в году и соответствует обычно зимнему максимуму нагрузки.

При известной Р_max. можно перевести типовой график нагрузки данного потребителя, используя соотношение для каждой ступени графика:

 

где h% - ордината соответствующей ступени типового графика, %.

Обычно для каждого потребителя дается несколько суточных графиков, которые характеризуют его работу в разное время года и в разные дни недели. Это типовые графики зимних и летних суток для рабочих дней, график выходного дня и т.д. Основным является обычно зимний суточный график рабочего дня.

Его максимальная нагрузка принимается за 100%, и ординаты всех остальных графиков задаются в % именно этого значения.

Кроме графиков активной нагрузки, используются графики реактивной нагрузки. Типовые графики реактивного потребления также имеют ординаты ступеней, % абсолютного максимума:

 

где tg j_max – определяется по значению сos j_max, которое должно быть задано как исходный параметр данного потребителя.

Суточный график полной мощности можно получить, используя известные графики активной и реактивной нагрузок.

Значение мощности по ступеням графика определяется по выражениям:

,

где P_n и Q_n активная и реактивная нагрузки данной ступени в именованных единицах.

Эти графики определяются с учетом потерь активной и реактивной мощности в линиях, трансформаторах при распределении электроэнергии.

Потери мощности от протекания тока в проводах ЛЭП и обмотках трансформаторов являются переменной величиной , зависящей от нагрузки.

;  - постоянные потери;

; - переменные потери.

Суммарные потери для любой ступени графика нагрузки подстанции могут быть найдены из выражений:

,

где S_i – нагрузка i-элемента сети соответствующая рассматриваемой n-й ступени суммарного графика нагрузки;

S_imax – нагрузка элемента (линии, трансформатора), при которой определены

, .

2. Выбор трансформаторов на основе ТЭР

 

2.1 Выбор числа, типа, мощности, трансформаторов

Область применения однотрансформаторных подстанций определяется ответственностью (категорией) потребителей и регламентирована ПУЭ:

-  для электроснабжения неответственных потребителей 3-й категории при условии, что замена поврежденного трансформатора или его ремонт производится в течение не более одних суток;

-  при электроснабжении потребителей 2-й категории при наличии централизованного подвижного резерва трансформаторов или другого резервного источника питания от сети СН или НН, включаемого вручную или автоматически;

-  при небольшой мощности потребителей 1-ой категории и наличии резервных источников на стороне НН (передвижные, стационарные ДЭС), вводимые в действие устройствами АВР.