|
Тип
|
Номинальная
мощность, МВА
|
Потери,
кВт
|
Ток
ХХ, Iхх %
|
Напряжение
КЗ, uк %
|
|
|
ХХ
|
КЗ
|
|
|
|
ТДН-16000/110
|
16
|
18
|
85
|
0,7
|
10,5
|
Выбираем схему РУ 110/10 кВ двухтрансформаторной
тупиковой подстанции в виде двух блоков с двумя секциями шин, выключателями с
разъединителями и не автоматической перемычкой со стороны линии.
Рис.1. Схема подстанции 110/10 кВ.
Выбираем схему подстанции 110/10 кВ.
Рис.2. Схема РУ 110/10 кВ.
3. Расчет сечения питающей ЛЭП.
Определяем ток расчетный
Определяем сечение провода
Выбираем провод АС-70/11
Проверяем провод по длительно
допустимому току для аварийной ситуации
Проверяем провод по условию
коронирования
Определяем максимальное значения
начальной и критической напряженности электрического поля
,
где r0 - радиус
провода, см; 
Определяем среднее геометрическое
расстояние между проводами фаз
,
где 
- расстояние между соседними фазами,
см.
Определяем напряженность
электрического поля около провода
Согласно условию проверки на корону:
Условие выполняется
. Электрический расчет
электропередачи 110кВ.
Рис. 3. Схема замещения ЛЭП и трансформатора
где: rл, xл
- активное и индуктивное сопротивление линии, Ом; rт, xт
- активное и индуктивное сопротивление трансформатора, Ом; Gт,
Bт
-активная и индуктивная проводимость трансформатора, См; Вл -
емкостная проводимость линии, См; SГПП
- мощность на шинах 10кВ, МВА
Определяем активное сопротивление двухцепной
линии
,
где r0 - активное
сопротивление одного километра линии, Ом/км; l - длина линии,
км.
Определяем индуктивное сопротивление
двухцепной линии
,
где x0 -
индуктивное сопротивление одного километра двухцепной линии, Ом/км.
Определяем емкостную проводимость двухцепной
линии
,
где В0 - емкостная
проводимость одного километра линии, См/км; 
.
Определяем активное сопротивление
двух трансформаторов, электрически связанных на стороне 110 кВ
,
где DРм - потери мощности при коротком
замыкании, кВт (потери активной мощности в меди); Sн - номинальная
мощность трансформатора, кВА; Uн -
номинальное напряжение основного вывода трансформатора, кВ.
Определяем индуктивное сопротивление двух
трансформаторов, электрически связанных на стороне 110 кВ
,
где Uк -
напряжение короткого замыкания трансформатора, %;
Определяем
проводимости трансформаторов
,
где DРст -
потери активной мощности в стали трансформатора, приближенно равные потерям
мощности при холостом ходе, кВт; I0
- ток холостого хода, %.
Определяем зарядную емкостную мощность
двухцепной линии
Определяем потери мощности в
обмотках и проводимостях трансформаторов для ГПП
Определяем потери реактивной
мощности в стали трансформатора
Определяем потери мощности в
проводимостях трансформаторов
Определяем мощность в начале
расчетного звена трансформаторов
Определяем мощность подводимую к
трансформаторам
Определяем мощность линии в конце
передачи
Определяем потери мощности в
сопротивлениях линии
Определяем мощность в начале линии
. Определение напряжений и потерь
напряжения
Определяем параметры для режима
максимальной нагрузки
Определяем напряжение в центре
питания на шинах районной подстанции
,
где dUmax
- отклонение напряжения в ЦП; Uн
- номинальное напряжение 110кВ.
Определяем потерю напряжения в линии
Определяем напряжение в конце ЛЭП
Определяем потерю напряжения в линии в %
Определяем отклонение напряжения в конце ЛЭП в %
Определяем потерю напряжения в
трансформаторе
Определяем напряжение на шинах
вторичного напряжения трансформатора, приведенное к первичному
Определяем потерю напряжения в % на
трансформаторе
Определяем отклонение напряжения на шинах
вторичного напряжения трансформатора
,
где dUТ
- «добавка» напряжения трансформатора.
Для трансформаторов с напряжением 110кВ и выше, dUТ
определяется следующими цифрами:
Ответвление +16% dUТ=5%;
Ответвление - 0% dUТ=10%;
Ответвление -16% dUТ=16%.
Определяем параметры для режима
минимальной нагрузки
Определяем напряжение в центре
питания на шинах районной подстанции
,
где dUmin
- отклонение напряжения в ЦП; Uн
- номинальное напряжение 110кВ.
Определяем потерю напряжения в линии
Определяем напряжение в конце ЛЭП
Определяем потерю напряжения в линии в %
Определяем отклонение напряжения в конце ЛЭП в %
Определяем потерю напряжения в
трансформаторе
Определяем напряжение на шинах
вторичного напряжения трансформатора, приведенное к первичному
Определяем потерю напряжения в % на
трансформаторе
Определяем отклонение напряжения на
шинах вторичного напряжения трансформатора
,
где dUТ
- «добавка» напряжения трансформатора.
Для трансформаторов с напряжением 110кВ и выше, dUТ
определяется следующими цифрами:
Ответвление +16% dUТ=5%;
Ответвление - 0% dUТ=10%;
Ответвление -16% dUТ=16%.
. Построение диаграммы отклонения
напряжений
По полученным данным из раздела 5
строим диаграмму отклонения напряжения для максимальной и минимальной нагрузки
Рис. 4. Диаграмма отклонения
напряжения.
Из построенной диаграммы видно, что
все отклонения находятся в пределах нормы.
. Определение потерь электроэнергии
Определяем время максимальных потерь
Определяем потери электроэнергии в двухцепной
линии
где r0
- активное сопротивление провода, Ом/км; Uн
- номинальное напряжение линии, кВ;
Sp
- расчетная мощность, кВА; l
- длина ЛЭП, км; t - время максимальных потерь,
ч.
Определяем потери электроэнергии в
трансформаторах ГПП
где DРм.н -
потери активной мощности в обмотках трансформатора при номинальной нагрузке
(потери короткого замыкания), кВт; DРст -
потери активной мощности в стали трансформатора (потери холостого хода), кВт; Sн
- номинальная мощность трансформатора, кВА;
Sр
- максимальная расчетная мощность, преобразуемая трансформаторами подстанции,
МВА;
m - число
трансформаторов на подстанции; t
- время, в течение которого трансформатор находится под напряжением (принять в
расчетах t=8760ч), ч.
Определяем полные потери
электрической энергии
где 
- потери электроэнергии в
электрической сети.
. Расчет токов короткого замыкания
Для схемы электропередачи (ЛЭП, трансформатор) с
питанием от источника неограниченной мощности схему замещения для расчета 3х
фазного тока короткого замыкания можно представить в следующем виде (рис.
5.).
Рис.5. Схема замещения для расчета токов КЗ
Определяем индуктивное результирующее
сопротивление до точки замыкания К1
Определяем индуктивное
результирующее сопротивление до точки замыкания К2
Определяем индуктивное сопротивление
воздушной линии
Определяем периодическую
составляющую тока КЗ для точки К1
Определяем ударный ток для точки К1
Приводим сопротивление ЛЭП-110 к
напряжению 10 кВ
Определяем сопротивление
трансформатора
Определяем индуктивное
результирующее сопротивление
Определяем периодическую
составляющую тока КЗ для точки К2
Определяем ударный ток для точки К2
. Выбор и проверка аппаратуры на
термическую и электродинамическую устойчивость
Проведем распределение мощностей
нагрузок по группам.
Таблица 4. Распределение мощности
нагрузок по группам.
|
№
п.п.
|
Потребитель
|
Общая
мощность, МВт
|
Мощность
групп, МВт
|
|
1
|
Ремонтно-механический
завод
|
8,2
|
2,8/2,6/2,8
|
|
2
|
Завод
железобетонных изделий
|
4,5
|
1,7/2,8
|
|
3
|
Котельная
|
3,56
|
2,0/1,56
|
|
4
|
Станция
технич. обслуживания
|
2,91
|
1,41/1,5
|
|
5
|
Завод
металлоконструкций
|
1,91
|
1,0/0,91
|
|
6
|
Прочая
нагрузка
|
0,21
|
Распределяем группы предварительно по фидерам,
секциям, вводам.
Таблица 5. Предварительные фидеры нагрузок.
|
№
ввода
|
№
фидера
|
Потребитель
|
Мощность
фидера, МВт
|
|
1
|
Ф-1
|
Ремонтно-механический
завод
|
2,8
|
|
Ф-2
|
Ремонтно-механический
завод
|
2,6
|
|
Ф-3
|
Котельная
|
1,56
|
|
Ф-4
|
Станция
технич. обслуживания
|
1,41
|
|
Ф-5
|
Завод
металлоконструкций
|
1,7
|
|
Ф-6
|
Завод
железобетонных изделий
|
0,91
|
|
2
|
Ф-7
|
Ремонтно-механический
завод
|
2,8
|
|
Ф-8
|
Котельная
|
2,0
|
|
Ф-9
|
Станция
технич. обслуживания
|
1,5
|
|
Ф-10
|
Завод
железобетонных изделий
|
2,8
|
|
Ф-11
|
Завод
металлоконструкций
|
1,0
|
|
Ф-12
|
Прочая
нагрузка
|
0,21
|
Определяем нагрузки на фидерах
Определяем полную мощность фидера Ф-1
Определяем ток фидера Ф-1
Определяем полную мощность фидера
Ф-2
Определяем ток фидера Ф-2
Определяем полную мощность фидера
Ф-3
Определяем ток фидера Ф-3
Определяем полную мощность фидера
Ф-4
Определяем ток фидера Ф-4
Определяем полную мощность фидера
Ф-5
Определяем ток фидера Ф-5
Определяем полную мощность фидера
Ф-6
Определяем ток фидера Ф-6
Определяем полную мощность фидера
Ф-7
Определяем ток фидера Ф-7
Определяем полную мощность фидера
Ф-8
Определяем ток фидера Ф-8
Определяем полную мощность фидера
Ф-9
Определяем ток фидера Ф-9
Определяем полную мощность фидера
Ф-10
Определяем ток фидера Ф-10
Определяем полную мощность фидера
Ф-11
Определяем ток фидера Ф-11
Определяем полную мощность фидера
Ф-12
Определяем ток фидера Ф-12
Определяем ток ввода №1, ввода №2, секционного
выключателя, разъединителя при протекании всей мощности по аварийному току
трансформатора на стороне 10 кВ
Полученные данные заносим в таблицу
Таблица 6. Расчетные токи по
ячейкам.
|
№
п.п.
|
Ячейка
|
PH, МВт
|
SH, МВА
|
IH, А
|
|
1.
|
Ввод
№1
|
10,98
|
13,259
|
1293
|
|
2.
|
Ввод
№2
|
10,31
|
12,259
|
1293
|
|
3.
|
Секционный
выключатель
|
18,097
|
21,618
|
1293
|
|
4.
|
Секционный
разъединитель
|
-
|
-
|
1293
|
|
5.
|
Фидер
№1
|
2,8
|
3,474
|
200,57
|
|
6.
|
Фидер
№2
|
2,6
|
3,226
|
186,25
|
|
7.
|
Фидер
№3
|
1,56
|
1,722
|
99,42
|
|
8.
|
Фидер
№4
|
1,41
|
1,647
|
95,09
|
|
9.
|
Фидер
№5
|
1,7
|
1,986
|
114,66
|
|
10.
|
Фидер
№6
|
0,91
|
1,204
|
69,51
|
|
11.
|
Фидер
№7
|
2,8
|
3,474
|
200,57
|
|
12.
|
Фидер
№8
|
2,0
|
2,207
|
127,42
|
|
13.
|
Фидер
№9
|
1,5
|
1,752
|
101,15
|
|
14.
|
Фидер
№10
|
2,8
|
3,271
|
188,25
|
|
15.
|
Фидер
№11
|
1,0
|
1,323
|
76,38
|
|
16.
|
Фидер
№12
|
0,21
|
0,232
|
13,4
|
Выбираем оборудование на стороне низшего
напряжения 10 кВ.
Выбираем комплектное распределительное
устройство серии К-63 предприятия ОАО "Самарский завод
"Электрощит"
Выбираем выключатели напряжением 10 кВ
Выбираем выключатели ввода №1, ввода №2,
секционного выключателя, разъединителя.
Проверяем на отключение
периодической составляющей расчетного тока к.з.
Проверяем выключатели на термическую
и динамическую стойкость
где IT, tT -
нормированные ток и время термической стойкости аппарата; iу, iдин -
соответственно расчетное значение амплитуды ударного тока и амплитудный ток
динамической стойкости аппарата; В - тепловой импульс
По результатам проверки выбираем
вакуумный выключатель ВБТЭ-М-10-20/1600 У2 (3 шт.)
Таблица 7. Паспортные данные
выключателя ВБТЭ-М-10-20/1600 У2.
|
UH, кВ
|
IH, А
|
Ток
термической стойкости, кА
|
Время
термической стойкости аппарата, с
|
Электродинам.
стойкость, кА
|
Собственное
время отключения, мс
|
|
10
|
1600
|
20
|
3
|
51
|
30
|
Выбираем выключатели отходящих линий.
Проверяем на отключение
периодической составляющей расчетного тока к.з.
Проверяем выключатели на термическую
и динамическую стойкость
где IT, tT -
нормированные ток и время термической стойкости аппарата; iу, iдин -
соответственно расчетное значение амплитуды ударного тока и амплитудный ток
динамической стойкости аппарата; В - тепловой импульс
По результатам проверки выбираем
вакуумный выключатель ВБТЭ-М-10-20/630 У2 (16 шт.)
Таблица 8. Паспортные данные
выключателя ВБТЭ-М-10-20/630 У2.
|
UH, кВ
|
IH, А
|
Ток
термической стойкости, кА
|
Время
термической стойкости аппарата, с
|
Электродинам.
стойкость, кА
|
Собственное
время отключения, мс
|
|
10
|
630
|
20
|
3
|
51
|
30
|
Выбираем трансформаторы тока ТЛК-10-31,5 У3
Рассмотрим правильность выбора трансформаторов
тока на примере ввода №1, ввода №2, секционного выключателя
подстанция трансформатор электрическая энергия
Таблица 9. Паспортные данные трансформатора тока
ТЛК-10-31,5 У3.
|
UH, кВ
|
Ток
термической стойкости, кА
|
Время
термической стойкости аппарата, с
|
Электродинам.
стойкость, кА
|
Класс
точности обмотки: 0,5S
|
|
|
|
|
для
измерения
|
для
защиты
|
|
10
|
31,5
|
3
|
81
|
0,5
|
10P
|
Проверяем трансформаторы тока на
электродинамическую и термическую стойкость
Таблица 10.