Разработка закрытой двухтрансформаторной подстанции тупикового типа

В большинстве случаев, трансформаторы изготавливаются 2-х обмоточные.

Но бывают СТ и 3-х обмоточные. Их применяют тогда, когда на подстанции выдачи мощности надо производить на 2-х напряжениях.

Такие обмотки называются – обмотки верхнего, нижнего и среднего напряжения.

Параметры трансформатора:

v    Полная мощность;

v    Частота сети;

v    Номинальное напряжение;

v    Номинальный ток;

v    Потери активной и реактивной мощности;

v    КПД

v    Напряжение короткого замыкания;

v    Ток холостого хода;

v    Потери на ХХ и КЗ.

Обмотки трансформатора различаются по классу нагревостойкости от А (105 гр.ц) до С (свыше 180 гр.ц).

По конструктивному исполнению и типу охлаждения СТ бывают – сухие либо масляные; с дутьём и принудительной циркуляцией масла, с масловодяным охлаждением и естественным.

Силовые трансформаторы являются определяющими элементами для определения вариантов главной схемы, исходя из экономических соображений.

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт и выбор силовых трансформаторов

Определим суммарную активную мощность всех потребителей:

P = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 + P7 + P8 + P9 + P10 =  

15 + 20 + 60 + 8 + 16 + 14 + 20 + 16 + 12 + 10 = 191 кВт.

Рассчитаем суммарную реактивную нагрузку:

cos = 0,8 --- 36;

tg 36о= 0,72.

Q = P * tg = 191 * 0,72 = 136 кВар.

Суммарная полная мощность нагрузки равна:

Sp = sqrt( P2 + Q2 ) = sqrt( 1912 + 1362 ) = 235 кВт.

Sодного трансформ. = Sном / 2 = 235 / 2 = 117,5 кВт;

Выбираем 2 * 250 кВ*А трансформатора;

Sнт = 250 кВ*А;

Определим коэффициент загрузки трансформатора:

Кзагр  = Sнт  / 2 * Sp = 250 / 2 * 235 = 0,53;

Найдём аварийную перегрузку трансформатора:

Spa = 1,5 * Sнт = 250 * 1,5 = 375 кВ*А;

Spa  > Sp;

375 > 235 кВ*А – удовлетворяет условие;

Исходя из расчётных данных, выбираем 2 силовых трансформатора марки

ТМ 250/10 – Трансформатор силовой, 3-х фазный, 2-х обмоточный; с масляным охлаждением; номинальная мощность составляет 250 кВт; ВН – 10 кВ, НН – 0,4 кВ; Uк = 4,5% ; Iхх = 2,3% ; соединение обмоток: первичная – звезда, вторичная – звезда с заземлённой нейтралью; потери: на холостой ход – 740 Вт, на короткое замыкание – 3700 Вт. Выбор именно 2-х трансформаторной электрической подстанции связан с первой категорией электроснабжения электроприёмников. Номинальная мощность трансформатора составляет 250 кВ*А и взята с запасом на случай расширения данной ТП, и увеличения числа и мощности нагрузки потребителей.

2.2 Расчёт потерь и выбор токоведущих частей по стороне 0,4 кВ

Выбор сечения и марки кабеля для первого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:

L1 =  0,03 км;  r0  = 11,75 Ом/км -  S = 2,5 мм2 ;

P1 = 15 кВт;      x0 = 0  -  S = 2,5 мм2 ;

сos = 0,8;

Uн = 0,4 кВ.

I1 = P1  / (*cos) = 15 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 27,4 А;

По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм2 при прокладке  земле. Ток плавления составит 141 А.

= = 27,4 * 0,03 * (11,75 * 0,8) / 0,38 * 100% = 3,5% ; U = 366 В;

Потери составляют 3,5% при допустимых 5% - Норма!

По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм2  при прокладке в земле.

Выбор сечения и марки кабеля для второго потребителя по расчётному току и потерям напряжения:

L2 = 0,4 км;                                  r0 = 7,85 Ом/км – S = 4 мм2

P2 = 20 кВт;                                  x0 = 0  -  S = 4 мм2 ;

cos = 0,8;                                   r01 = 0,589 Ом * км – S = 50 мм2 ;

Uн = 0,4 кВ.                                  x01 = 0,083 Ом * км  - S = 50 мм2 .

I2 = P2 / (*cos) = 20 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 36,6 А;

= 36,6 * 0,4 * (7,85 * 0,8) / 0,38 * 100% = 42,3%; U = 219,23 В;

Потери составляют 42,3%  при допустимых 5%. – Недопустимо!

По потерям напряжения выбран кабель марки АВРГ  с сечением жилы *50 мм2 при прокладке в земле. Потери напряжения составят 3,8% при допустимых 5%. Ток плавления составит 201 А.

Выбор сечения и марки кабеля для третьего потребителя по расчётному току и потерям напряжения:

L3 = 0,6 км;                                  r0 = 1,17 Ом * км;

P3 = 60 кВт;                                  x0 = 0,091 Ом * км;

cos = 0,8;                                   r01 = 0,159 Ом * км;

Uн = 0,4 кВ.                                  x01 = 0,073 Ом * км;

I3 = P3 / (*cos) = 60 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 110 А;

По длительно допустимому току выбран кабель марки АВРГ с сечением жилы 3*25 мм2 при прокладке земле. Ток плавления составит 794 А.

=

110 * 0,6 * (1,17 * 0,8 + 0,091 * 0,8) / 0,38 * 100% = 31,2 %; U = 257,8 В.

Потери составляют 31,2% при допустимых 5%. – Недопустимо!

По потерям напряжения выбран кабель марки АСБГ с сечением жилы 3*50 мм2 при прокладке в земле.

Выбор сечения и марки кабеля для четвёртого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:

L4 = 0,03 км; r0 = 11,75 Ом * км; - S = 2,5 мм2 ;

P4 = 8 кВт;   x0 = 0 -  S = 2,5 мм2 ;

cos = 0,8;

Uн = 0,4 кВ.

I4 = P4 / (*cos) = 8 / (1,71 * 0,8 * 0,4 ) = 14,6 А;

По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм2  при прокладке в земле. Ток плавления составляет 141 А.

= 14,6 * 0,03 * ( 11,75 * 0,8) = 2%; U = 372,3 В.

Потери составляют 2% при допустимых 5% - Норма!

По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм2  при прокладке в земле.

Выбор сечения и марки кабеля для пятого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:

L5 =  0,15 км;                                    r0  = 7,85 Ом * км - S = 4 мм2 ;

P5 = 16 кВт;                                      x0 = 0  -  S = 4мм2 ;

cos = 0,8;                                        r01 = 1,84 Ом * км – S = 16 мм2 ;

Uн = 0,4 кВ. x01 = 0,102 Ом * км – S = 16 мм2

I5 = P5  / (*cos) = 16 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 29,3 А;

По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*4 мм2 при прокладке  земле.

= = 29,3 * 0,15 * (7,85 * 0,8) / 0,38 * 100% = 12,8%;   U = 331,3 В;

Потери составляют 12,8% при допустимых 5%. – Недопустимо!

По потерям напряжения выбран кабель марки АВРГ с сечением жилы *16 мм2 при прокладке в земле. Потери напряжения составят 2,1% при допустимых 5%. Ток плавления составляет 201 А.

Выбор сечения и марки кабеля для шестого потребителя по расчётному току и падению напряжения

L6 = 0,04 км;  r0  = 11,75 Ом * км – S = 2,5 мм2 ;

P6 = 14 кВт;  x0 = 0  -   S = 2,5 мм2 ;

Uн = 0,4 кВ;

cos = 0,8.

I6 = P6 / (*cos) = 14 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 25,6 А;

По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм2 при прокладке  земле. Ток плавления составляет 141 А.

= 25,6 * 0,04 * (11,75 * 0,8) / 0,38 * 100% = 4,7%;   U = 361,9 В

Потери составляют 4,7% при допустимых 5%. – Норма!

По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм2 при прокладке в земле.

Выбор сечения и марки кабеля для седьмого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:

L7 = 0,06 км; r0  = 7,85 Ом * км - S = 4 мм2 ;  

P7 = 20 кВт; x0 = 0  -  S = 4 мм2 ;

Uн = 0,4 кВ;  r01  = 4,9 Ом * км  - S = 6 мм2 ;  

cos = 0,8.  x0 = 0 - S = 6 мм2 ;

I7 = P7 / (*cos) = 20 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 36,6 А;

По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*4 мм2 при прокладке земле.

 = 36,6 * 0,06 * ( 7,85* 0,8) / 0,38 * 100% = 6,4%; U = 355,6 В

Потери напряжения состаляют 6,4% при допустимых 5% - Недопустимо!

По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*6 мм2 при прокладке в земле. Потери напряжения составят 4,3% при допустимых 5%. Ток плавления составляет 201 А.

Выбор сечения и марки кабеля для восьмого потребителя по расчётному току и потерям напряжения: 

L8 =  0,2 км; r0  = 7,85 Ом * км; - S = 4 мм2 ;

P8 = 16 кВт; x0 = 0 - S = 4 мм2 ;

cos = 0,8;  r01 = 1,84 Ом * км – S = 16 мм2 ;

Uн = 0,4 кВ. x01 = 0,102 Ом * км  - S = 16 мм2 .

I8 = P8  / (*cos) = 16 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 29,3 А;

По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*4 мм2 при прокладке  земле.

 = 29,3 * 0,2 * (11,75 * 0,8) / 0,38 * 100% = 17%; U = 315 В;

Потери составляют 17% при допустимых 5%. – Недопустимо!

По потерям напряжения выбран кабель марки АВРГ с сечением жилы *16 мм2 при прокладке в земле. Потери напряжения составят 4,4% при допустимых 5%. Ток плавления составит 201 А.

Выбор сечения и марки кабеля для девятого потребителя по расчётному току и потерям напряжения: 

L9 =  0,15 км; r0  = 11,75 Ом * км; -  S = 2,5 мм2 ;

P9 = 12 кВт; x0 = 0 - S = 2,5 мм2 ;

cos = 0,8; r01 = 2,94 Ом * км – S = 10 мм2 ;

Uн = 0,4 кВ. x01 = 0,11 Ом * км  - S = 10 мм2 .

I9 = P9  / (*cos) = 12 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 22 А;

По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм2 при прокладке земле.

 = 22 * 0,15 * (11,75 * 0,8) / 0,38 * 100% = 15,3%; U= 321,7 В;

Потери составляют 15,3% при допустимых 5%. – Недопустимо!

По потерям напряжения выбран кабель марки АВРГ с сечением жилы 3*10 мм2 при прокладке в земле. Потери напряжения составят 3,9% при допустимых 5%. Ток плавления составит 141 А.

Выбор сечения и марки кабеля десятого потребителя по расчётному току и потерям напряжения:

L10 =  0,09 км;  r0  = 11,75 Ом * км; -  S = 2,5 мм2 ;

P10 = 10 кВт;  x0 = 0 - S = 2,5 мм2 ;

cos = 0,8;  r01 = 1,84 Ом * км – S = 6 мм2 ;

Uн = 0,4 кВ.  x01 = 0 - S = 6 мм2 .

I10 = P10  / (*cos) = 10 / (1,71 * 0,4 * 0,8) = 18,3 А;

По длительно допустимому току выбран кабель марки АВВГ с сечением жилы 3*2,5 мм2 при прокладке земле.

 = 18,3 * 0,09 * (1,84 * 0,8) / 0,38 * 100% = 7,7%   U = 350,9 В;

Потери составляют 7,7% при допустимых 5%. – Недопустимо!

По потерям напряжения выбран кабель марки АВВГ  с сечением жилы 3*6 мм2 при прокладке в земле. Потери напряжения составят 3,2% при допустимых 5%. Ток плавления составит 141 А.

В качестве металла для кабеля на каждого из потребителей используется – алюминий (Al). Несмотря на то, что удельное сопротивление алюминия больше чем меди, целесообразно при данных сечениях использовать именно этот материл, исходя из экономических соображений.

2.3 Расчёт и выбор автоматических выключателей в цепь низкого напряжения

Используя расчётные токи, найденные в разделе имеем право рассчитать и выбрать автоматы (автоматические воздушные выключатели – QF) в цепь 0,4 кВ.

QF1:

I1 = 27,4 А;

Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:

Uн = до : <~> 660 В, <-> 440 В;

Iн.р. = 50 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 30 А (теплового);

tср. = 0,2 сек;

Род расцепителя – тепловой, электромагнитный (комбинированный);

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн – 300…1500 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А.

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I1. * 7 = 27,4 * 7 = 191,8 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 191,8 = 239,75 А;

Iср.эл. < = 11 Iн.р.;

239,75 < 550 (А).

QF2:

I2 = 36,6 А;

Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:

Uн = <~> 660 В, <-> 440 В;

Iн.р. = 50 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 40 А (теплового);

tср. = 0,2 сек;

Род расцепителя – тепловой, электромагнитный (комбинированный);

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн – 300…1500 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А.

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I2. * 7 = 36,6 * 7 = 256,2 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 256,2 = 320,25 А;

Iср.эл. < = 11 Iн.р.;

320,25 < 550 (А).

QF3:

I3 = 110 А;

Выбираем автоматический выключатель серии А3714B:

Uн = до : <~> 660 В, <-> 440 В;

Iн.р. = 160 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 125 А;

tср. = 0,1 сек;

Род расцепителя – электромагнитный;

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 2…10 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн – 5000…7500 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А;

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I3 * 7 = 110 * 7 = 770 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 770 = 962,5 А;

Iср.эл. < = 10 Iн.р.;

962,5 < 1600 (А).

QF4:

I1 = 14,6 А;

Выбираем автоматический выключатель серии АЕ-2030:

Uн = до : <~> 500 В, <-> 220 В;

Iн.р. = 25 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 16 А (теплового);

tср. = 0,5 сек;

Род расцепителя – тепловой, электромагнитный (комбинированный);

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 10 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн – 5000 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А.

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I4. * 7 = 14,6 * 7 = 102,2 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 102,2 = 127,75 А;

Iср.эл. < = 10 Iн.р.;

127,75 < 250 (А).

QF5:

I5 = 29,3 А;

Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:

Uн = до : <~> 660 В, <-> 440 В;

Iн.р. = 50 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 30 А (теплового);

tср. = 0,2 сек;

Род расцепителя – тепловой, электромагнитный (комбинированный);

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн – 300…1500 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А.

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I5 * 7 = 29,3 * 7 = 205,1 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 205,1= 256,4 А;

Iср.эл. < = 11 Iн.р.;

256,4 < 550 (А).

QF6:

I6 = 25,6 А;

Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:

Uн = до : <~> 660 В, <-> 440 В;

Iн.р. = 50 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 30 А (теплового);

tср. = 0,2 сек;

Род расцепителя – тепловой, электромагнитный (комбинированный);

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн  – 300…1500 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А.

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I6 * 7 = 25,6 * 7 = 179,2 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 179,2 = 224 А;

Iср.эл. < = 11 Iн.р.;

224 < 550 (А).

QF7:

I7 = 36,6 А;

Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:

Uн = до : <~> 660 В, <-> 440 В;

Iн.р. = 50 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 40 А (теплового);

tср. = 0,2 сек;

Род расцепителя – тепловой, электромагнитный (комбинированный);

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн – 300…1500 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А.

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I7 * 7 = 27,4 * 7 = 256,2 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 256,2 = 320,25 А;

Iср.эл. < = 11 Iн.р.;

320,25 < 550 (А).

QF8:

I8 = 29,3 А;

Выбираем автоматический выключатель серии АП50-3МТ:

Uн = до : <~> 660 В, <-> 440 В;

Iн.р. = 50 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 30 А (теплового);

tср. = 0,2 сек;

Род расцепителя – тепловой, электромагнитный (комбинированный);

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 11 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн – 300…1500 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А.

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I8 * 7 = 29,3 * 7 = 205,1 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 205,1 = 256,4 А;

Iср.эл. < = 11 Iн.р.;

256,4 < 550 (А).

QF9:

I9 = 22 А;

Выбираем автоматический выключатель серии АЕ-2040:

Uн = до : <~> 500 В, <-> 220 В;

Iн.р. =25 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 25 А (теплового);

tср. = 0,5 сек;

Род расцепителя – тепловой, электромагнитный (комбинированный);

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 10 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн – 5000 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А.

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I9. * 7 = 22 * 7 = 154 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 154 = 192,5 А;

Iср.эл. < = 10 Iн.р.;

192,5 < 250 (А).

QF10:

I1 = 18,3 А;

Выбираем автоматический выключатель серии АЕ-2030:

Uн = до : <~> 500 В, <-> 220 В;

Iн.р. = 25 А;

fc = 50-60 Гц;

Iрасцеп. = 20 А (теплового);

tср. = 0,5 сек;

Род расцепителя – тепловой, электромагнитный (комбинированный);

Установка на ток мгновенного срабатывания ЭМ расцепителя = 10 Iн.р..;

Количество полюсов – 3;

Предельная коммутационная способность при Uн – 5000 А;

Тип по диапазону мгновенного расцепления автомата – B,C,D;

Серия автомата – А.

Определим критический пусковой ток автомата:

Iп = I10 * 7 = 18,3 * 7 = 128,1 А;

Iср.эл. = кз * Iп  = 1,25 * 128,1 = 160,125 А;

Iср.эл. < = 10 Iн.р.;

165,125 < 250 (А).

2.4 Расчёт и выбор предохранителя и рубильника в цепь низкого напряжения

Полная мощность всех потребителей определяется:

Общий ток:

Iобщ = ΣSн / () = 235 / () = 345 А;

Выбираем предохранитель марки ПН2-630 с номинальным током  предохранителя 630 А; и с током плавкой вставки 500 А.

Наибольший отключаемый ток номинальном напряжении до 500 В – 10000А.

Такой же предохранитель устанавливаем на ветку 2 фидера.

Выбираем рубильник марки РС-6 с номинальным током 630 А, номинальным напряжение 380 В, количество полюсов – 3. Такой же рубильник устанавливаем на ветку второго фидера.

Выбор рубильника и предохранителя в цепь низкого напряжения связан непосредственно с низкой стоимостью затрат на эксплуатацию этих элементы, и простотой их конструкции.

2.5 Выбор трансформатора тока в цепь 0,4 кВ

Исходя из рабочего тока в цепи низкого напряжения и токов КЗ выбираем:

Трансформаторы тока ТШП-0,66 У3 предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам в установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц с номинальным напряжением до 0,66 кВ включительно. Трансформаторы класса точности 0,2; 0,5; 0,2S и 0,5S применяются в схемах учета для расчета с потребителями, класса точности 1,0 в схемах измерения. Трансформаторы изготавливаются в исполнении «У» или «Т» категории 3.

Условия работы:

·                     высота над уровнем моря не более 1000 м ;

·                     температура окружающей среды: при эксплуатации – от минус 45 С до плюс 50 С, при транспортировании и хранении – от минус 50 С до плюс 50 С;

·                     окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли, химически активных газов и паров в концентрациях, разрушающих покрытия металлов и изоляцию;

·                     рабочее положение – любое.

Технические характеристики

2.6 Расчёт токов короткого замыкания на стороне низкого напряжения

Активное сопротивление каждой из 10 линий (расчетные данные взяты из предыдущих разделов):

r01 = r0 * l1 = 11,75 * 0,03 = 0,326 Ом * км;

r02 = r0 * l2 = 0,589 * 0,4 = 0,24 Ом * км;

r03 = r0 * l3 = 1,17 * 0,6 = 0,095 Ом * км;  

r04 = r0 * l4 = 11,75 * 0,03 = 0,326 Ом * км;

r05 = r0 * l5 = 1,84 * 0,15 = 0,276 Ом * км;

r06 = r0 * l6 = 7,85 * 0,04 = 0,314 Ом * км;

r07 = r0 * l7 = 4,9 * 0,06 = 0,294 Ом * км;

r08 = r0 * l8 = 1,84 * 0,2 = 0,368 Ом * км;

r09 = r0 * l9 = 2,94 * 0,15 = 0,441 Ом * км;

r10 = r0 * l10 = 1,84 * 0,09 = 0,1656 Ом * км;

Реактивное сопротивление каждой из 10 линий (расчетные данные взяты из предыдущих разделов):

x01 = x0 * l1 = 0,116 * 0,03 = 0,00348 Ом * км;

x02 = x0 * l2 = 0,4 * 0,083 = 0,0332 Ом * км;

x03 = x0 * l3 = 0,073 * 0,6 = 0,044 Ом * км; 

x04 = x0 * l4 = 0,116 * 0,03 = 0,00348 Ом * км;

x05 = x0 * l5 = 0,102 * 0,15 = 0,0153 Ом * км;

x06 = x0 * l6 = 0,107 * 0,04 = 0,00428 Ом * км;

x07 = x0 * l7 = 0,0997 * 0,06 = 0,005982 Ом * км;

x08 = x0 * l8 = 0,102 * 0,2 = 0,0204 Ом * км;

x09 = x0 * l9 = 0,11 * 0,15 = 0,0165 Ом * км;

x10 = x0 * l10 = 0,0997 * 0,09 = 0,008973 Ом * км;

Полное сопротивление каждой из 10 линий:

Z01 = sqrt (r01 2 + x01 2) = sqrt (0,326 2 + 0,00348 2) = 0,326 Ом;

Z02 = sqrt (r02 2 + x02 2) = sqrt (0,24 2 + 0,0332 2) = 0,242 Ом;

Z03 = sqrt (r03 2 + x03 2) = sqrt (0,095 2 + 0,044 2) = 0,105 Ом;

Z04 = sqrt (r04 2 + x04 2) = sqrt (0,326 2 + 0,00348 2) =  0,326 Ом;

Z05 = sqrt (r05 2 + x05 2) = sqrt (0,276 2 + 0,0153 2) = 0,277 Ом;

Z06 = sqrt (r06 2 + x06 2) = sqrt (0,314 2 + 0,00428 2) = 0,314 Ом;

Z07 = sqrt (r07 2 + x07 2) = sqrt (0,294 2 + 0,005982 2) = 0,294 Ом;

Z08 = sqrt (r08 2 + x08 2) = sqrt (0,368 2 + 0,0204 2) = 0,368 Ом;

Z09 = sqrt (r09 2 + x09 2) = sqrt (0,441 2 + 0,0165 2) = 0,441 Ом;

Z10 = sqrt (r10 2 + x10 2) = sqrt (0,1656 2 + 0,008973 2) = 0,166 Ом;

Расчитаем сопротивление силового трансформатора:

Sб = 1000 кВ*А;

Sт  = 250 кВ*А;

Zт = (Uк  / 100) * (Sб  / Sт ) = (4,5 / 100) * ( 1000 / 250) = 0,18 Ом;

Рассчитываем ток 3-х фазного короткого замыкания на каждом из потребителей.

Iкз1 = Uн  / sqrt (Z01 2  + Zт 2) = 400 /sqrt (0,326 2 + 0,18 2 ) = 1076,15 А;

Iкз2 = Uн  / sqrt (Z02 2  + Zт 2) = 400 / sqrt (0,24 2 + 0,18 2 ) = 1101,71 А;

Iкз3 = Uн  / sqrt (Z03 2  + Zт 2) = 400 / sqrt (0,105 2 + 0,18 2 ) = 909 А;  

Iкз4 = Uн  / sqrt (Z04 2  + Zт 2) = 400 / sqrt (0,326 2 + 0,18 2 ) = 1076,15 А;

Iкз5 = Uн  / sqrt (Z05 2  + Zт 2) = 400 / sqrt (0,277 2 + 0,18 2 ) = 1292 А;

Iкз6 = Uн  / sqrt (Z06 2  + Zт 2) = 400 / sqrt (0,314 2 + 0,18 2 ) = 816,7 А;

Iкз7 = Uн  / sqrt (Z07 2  + Zт 2) = 400 / sqrt (0,294 2 + 0,18 2 ) = 1271 А;

Iкз 8 = Uн  / sqrt (Z08 2  + Zт 2) = 400 / sqrt (0,368 2 + 0,18 2 ) = 983 А;

Iкз 9 = Uн  / sqrt (Z09 2  + Zт 2) = 400 / sqrt (0,441 2 + 0,18 2 ) = 852 А;

Iкз 10 = Uн  / sqrt (Z10 2  + Zт 2) = 400 / sqrt (0,166 2 + 0,18 2 ) = 863,5 А;

2.7 Расчёт ввода и выбор высоковольтной аппаратуры

Uн = 10,5 кВ;

L = 1,2 км;

Sн = 235 кВ*А;

Тип ввода – воздух;

Найдём полный расчётный ток по высокой стороне:

Iр = ΣSн / = 235 / () = 16,96 А;

Исходя из расчётного тока, по длительно допустимому току выбираем:

Неизолированный провод  – номинальное сечение 25 мм2 ;

Марка провода АКП – скручен из алюминиевых проводов, межпроволочное пространство которых, за исключением внешней поверхности, заполненной нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости.

Марка провола – АТ;

Место прокладки – вне помещений;  

r0 = 1,17 Ом * км;

х0 = 0,1445 * lg (2Dср / d) + 0,016 = 0,1445 * lg (2*120/ 25) + 0,016 = 0,158 Ом * км;

Найдём потери:

 = 16,96 * 1,2 * ( 1,17 * 0,8 + 0,158 * 0,8) / 10 * 100% = 0,34%; U = 9,97 кВ.

Точно такой же по параметрам неизолированный провод устанавливаем на второй фидер ввода центра питания.

Найдём сопротивление линии:

Rл = r0 * L = 1,17 * 1,2 = 1,404 Ом;

Xл = х0 * L = 0,158 * 1,2 = 0,19 Ом;

Zл = = = 1,42 Ом;

Полное расчётное сопротивление по высокой стороне (учитывая характер 2 сопротивлений) находится:

Zр = Zл + Xт = 1,42 + 0,18 = 1,6 Ом.

Определим ток трёхфазного короткого замыкания по высокой стороне:

Iкз(3) = Uн /  = 10,5 / 1,71 * 1,6 = 3,83 кА;

Ку = 1,7 (x/r = 7,5);   τ = 0,05 сек;  

iу =  *  Кз * Iкз = 1,41 * 1,7 * 3,83 = 9,2 кА;

В к = i 2у * τ = 9,72 2 * 0,05 = 13 кА 2 * сек;

Imax = Iр * 10% (Iр) = 16,96 * 1,696 = 28,76 А;

Выбор разъединителя

Разъединитель внутренней установки типа РВО-10/630 совместно с приводом ПР-10 предназначен для включения и отключения под напряжением участков электрической цепи напряжения до 10кВ при отсутствии нагрузочного тока, или для изменения схемы соединения, а также заземления отключенных участков при помощи стационарных заземлителей при их наличии. Климатическое исполнение У и УХЛ для эксплуатации в условиях.

Условия эксплуатации:

·                     высота над уровнем моря до 1000 м;

·                     температура окружающего воздуха от -50С до + 50С для У3 и -60С до +60 для УХЛ2;

·                     относительная влажность воздуха при температуре 25С составляет 100%;

·                     окружающая среда невзрывоопасна, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях разрушающих металл и изоляцию, содержащие коррозийно-активных агентов соответствуют .

·                     Технические характеристики

Выбор высоковольтного выключателя

Вакуумные выключатели внутренней установки класса 10 кВ серии ВБМЭ-10 предназначены для коммутации электрических цепей в нормальном и аварийном режимах работы с номинальными токами отключения 20 и 31,5 кА. Выключатели используются для замены масляных и маломасляных выключателей в выкатных элементах КРУ.

Технические характеристики:

Выбор разъединителя с ножами заземления

Выбираем разъединитель РВЗ-10/630 УЗ (с приводом ПР-10)

Технические характеристики:

Номинальное напряжение, кВ                                    10

Наибольшее рабочее напряжение, кВ               12

Номинальный ток, А                                          400, 630, 1000

Номинальный кратковременный выдерживаемый ток

(ток термической стойкости) в течение 3 с.:             

(для главных ножей), кА                                   16

Номинальный кратковременный выдерживаемый ток

(ток термической стойкости) в течение 1 с.:

(для заземляющих ножей), кА                           16

Наибольший пик номинального кратковременно

выдерживаемого тока (ток электродинамической

стойкости), кА                                                   41

Масса, не более, кг                                            30

Габаритные размеры, мм                                    

РВЗ 10/630                                       230Х580Х650

Масса, кг

РВЗ 10/630                                                35

Выбор трансформатора тока в цепь 10 кВ

Трансформатор ТПОЛ-10 предназначен для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам, устройствам защиты и управления, а также для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц на класс напряжений до 10 кВ включительно. Трансформатор изготовлен в климатическом исполнении "У" или "Т" категории размещения 3.

Условия работы:

·                     высота над уровнем моря не более 1000 м ;

·                     температура окружающего воздуха - от минус 45°С до плюс 40°С для исполнения "У3" и от минус 10°С до плюс 45°С для исполнения "Т3";

·                     окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли, химически активных газов и паров в концентрациях, разрушающих покрытия металлов и изоляцию;

·                     рабочее положение – любое.

Технические характеристики

Выбор трансформатора напряжения  в цепь 10 кВ

Трансформатор напряжения ЗНОЛ.06-10 УЗ предназначен для установки в комплектные распределительные устройства (КРУ) внутренней установки или другие закрытые распределительные устройства (ЗРУ), а также для встраивания в токопроводы турбогенераторов и служит для питания цепей измерения, автоматики, сигнализации и защиты в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц в сетях с изолированной нейтралью. Допускается длительная эксплуатация трансформатора как силового. При этом мощность, отдаваемая трансформатором, не должна превышать предельную мощность, и нагрузка должна подключаться к основной вторичной обмотке. Трансформатор изготавливается в климатическом исполнении "У" или "Т" категории размещения 3.

Условия работы

·                     высота над уровнем моря не более 1000 м ;

·                     температура окружающей среды: при эксплуатации – от минус 45 С до плюс 50 С;

·                     окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию;

·                     рабочее положение – любое.

Технические характеристики:

Заключение

Хочется отметить, что в связи с широким развитием электроснабжения промышленности; электроустановки на любом предприятии являются важным звеном, от которого, по большому счёту, определяется нормальная работа предприятия.

Эксплуатация электроустановок должна производиться при минимальных затратах материальных средств и рабочей силы, а выполнение рабочей программы должна достигаться путем совершенствования технологических процессов производства при наименьшем расходе электроэнергии.

Одним из наиболее действующих способов поддержания оборудования в должном техническом состоянии и продления срока службы является качественный и своевременный ремонт.

Электрическая подстанция, рассмотренная в данном курсовом проекте, является показателем качественного электроснабжения потребителей на данном этапе развития, соответствует всем стандартам по эксплуатации, и является неотъемлемым звеном в цепи энергосистемы. Здесь предусмотрены все возможные варианты надёжной качественной работы, экономические затраты на эксплуатацию ТП удовлетворяют современным требованиям, а также ремонт и ревизия электрооборудования являются безопасным для обслуживающего персонала.

Литература

1. Б.Ю. Липкин «Электроснабжение промышленных предприятий и установок», Москва, «Высшая школа», 1990 г.

2. Л.Д. Роткова, В.С. Козулин «Электрооборудование станций и подстанций», Москва, «Энергия», 1969 г.

3. Конспект лекций по предмету «Электрооборудование подстанций и промышленных предприятий».

4. Конспект лекций по предмету «Электроснабжение».

Интернет информация с сайтов:

5. www.twirpx.com

6. www.laborant.ru

7. www.rec.su

Страницы: 1, 2