|
Распределение нагрузок
|
|
Вариант
|
Подключение по U2
|
Подключение по U3
|
|
Тип промышленности
|
Потребляемая мощность, МВА
|
Тип промышленности
|
Потребляемая мощность, МВА
|
|
9
|
Тяжелое машиностроение
|
60
|
Бумажная
|
20
|
Принципиальная схема сети приведена на рисунке 1.
Рисунок
1.
4. Краткое содержание: Введение, расчет мощности подстанции и графики
потребителей нагрузки, выбор мощности и числа трансформаторов, расчет токов
короткого замыкания, выбор оборудования, заключение.
. Дата выдачи темы:
Задание выдал Леонов Е.Н. , ассистент
Задание принял к исполнению «___»___________2008 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Расчет графиков нагрузки
потребителей
2 Выбор питающего
напряжения для предприятия тяжелого
машиностроения
3 Выбор схемы подстанции.
4 Выбор силовых
трансформаторов
5 Выбор ЛЭП
5.1 Выбор проводов ЛЭП
.2 Выбор изоляторов
.3 Выбор опор
6. Расчет токов короткого
замыкания.
7. Выбор коммутационного оборудования
.1 Выбор выключателей
.2 Выбор разъединителей
8 Выбор КРУ
9 Экономический расчёт
проектируемой подстанции
Заключение
Список литературы
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
ВВЕДЕНИЕ
В данной курсовой работе рассматривается расчёт трансформаторной
подстанции на напряжение 110/35/6 кВ.
Подстанция (ПС) является составной частью схемы электроэнергетической
системы. При выборе электрических соединений подстанций существенную роль
играет местоположение ПС в схеме сети.
Рассчитываемая подстанция питается от двух независимых энергосистем. К
данной подстанции подключены два потребителя. Причём один из потребителей
является первой категории, а другой - третьей. Потребитель первой категории -
предприятие тяжёлого машиностроения, третьей категории - предприятие бумажной
промышленности.
Расчёт трансформаторной подстанции включает в себя такие вопросы как
расчёт графиков нагрузки потребителей, выбор схемы подстанции, выбор числа и
мощности трансформаторов, выбор проводов ЛЭП, расчёт токов короткого замыкания,
выбор оборудования и экономический расчёт проектируемой подстанции.
1 РАСЧЕТ
ГРАФИКОВ НАГРУЗКИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Графики нагрузок, а также таблицы к графикам, для предприятий цветной
металлургии и текстильной изображены в приложении 1 и 2 соответственно. График
общей нагрузки изображен в приложении 3.
Среднеквадратичное значение потребляемой активной мощности определяется
по формуле:
, (1.1)
где ti - величина i-го промежутка времени;
Pi - значение активной мощности в i-ый промежуток времени.
Для суточного графика с постоянной величиной времени измерения, равной
одному часу, формула принимает вид:
. (1.2)
Значение среднеквадратичной реактивной мощности:
, (1.3)
где Qi - значение реактивной мощности в i-ый промежуток времени.
Значение среднеквадратичной полной мощности:
, (1.4)
где
Si - значение активной мощности в i-ый
промежуток времени (МВ×Ар).
Для
предприятия бумажной промышленности.
Среднеквадратичная
активная мощность (1.2):
МВт.
Среднеквадратичная
реактивная мощность (1.3):
МВ×Ар.
Среднеквадратичная
полная мощность (1.4):
МВ×А.
Коэффициент
мощности: cos(φ)=0,95.
Для
предприятия тяжёлой металлургии.
Среднеквадратичная
активная мощность:
МВт.
Среднеквадратичная
реактивная мощность:
МВ×Ар.
Средняя
и среднеквадратичная полная мощность :
МВ×А.
Коэффициент
мощности: cos(φ)=0,94.
Среднеквадратичная
суммарная активная мощность:
МВт.
Среднеквадратичная
суммарная реактивная мощность:
МВ×Ар.
Среднеквадратичная
суммарная полная мощность:
МВ×А.
Количество
часов использования максимума:
трансформаторная электрическая подстанция энергия мощность
, (1.5)
где Pmax - максимальное значение активной
мощности.
Для предприятия бумажной промышленности:
ч.
Для
предприятия тяжёлого машиностроения:
ч.
Для
общей нагрузки:
ч.
2 ВЫБОР ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЯ ТЯЖЁЛОЙ
МЕТАЛЛУРГИИ
К потребителю от подстанции идут 8 линий. Расчетная мощность,
передаваемая по одной линии:
, (2.1)
где Рр - расчетная передаваемая мощность;
N -
число линий, отходящих к предприятию.
Для предприятия тяжёлого машиностроения мощность, передаваемая по одной
линии равна:
МВ×А.
Для
нахождения оптимального нестандартного рационального напряжения можно
использовать следующие формулы:
; (2.2)
; (2.3)
, (2.4)
где LЛ - длина ЛЭП (км).
Для предприятия тяжёлого машиностроения LЛ = 40 км.
Нестандартные напряжения, найденные по формулам (2.2) - (2.4):
кВ;
кВ;
кВ.
Ближайшие
стандартные напряжения - 35 кВ, выбираем напряжение U2=35 кВ.
Номинальный
рабочий ток:
, (2.5)
где
Uном -
номинальное напряжение (кВ);
А.
Утяжеленный
ток:
; (2.6)
А.
Номинальный
рабочий ток линии на 6 кВ: 
,
где
Uном -
номинальное напряжение (кВ);
А.
Утяжеленный
ток линии на 6 кВ:
;
А.
3 ВЫБОР
СХЕМЫ ПОДСТАНЦИИ
Подстанция питается от двух независимых энергосистем. Для обеспечения
необходимой надежности электроснабжения потребителей первой категории на
стороне высшего напряжения применим мостиковую схему. А на стороне среднего
напряжения - схему с двумя рабочими и обходной системой шин. Эти схемы наиболее
простые, наглядные и дешевые (используется один выключатель на присоединение),
при этом они обеспечивают достаточную надежность для питания потребителя первой
категории (в случае аварий напряжение пропадает на время срабатывания
автоматики).
На стороне низкого напряжения поставим одну рабочую, секционированную
выключателем, систему шин. Она является наиболее простой и дешевой схемой,
между тем ее надежность достаточна для питания потребителя третьей категории.
4 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Трансформатор является одним из важнейших элементов электрической сети.
Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства
до места потребления требует в современных сетях не менее чем шестикратной
трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах [3].
Выбор числа трансформаторов на подстанции определяется категорийностью
потребителя. От рассчитываемой в данной курсовой подстанции питаются
потребители: первой и третьей категории. Согласно [1] для потребителя первой
категории необходимо два независимых источника, а для третьей категории -
достаточно одного.
Суммарная мощность всех потребителей равна:
Sп/ст=Sср.кв3=72,4 МВ×А.
Расчетная мощность силового трансформатора:
, (4.1)
где KЗ - коэффициент загрузки.
Расчетная мощность силового трансформатора при KЗ=0,7:
МВ×А.
Два
трёхобмоточных трансформатора (рисунок 2).
Рисунок2.
ВН
- обмотка высшего напряжения (110 кВ),
СН
- обмотка среднего напряжения (35 кВ),
НН
- обмотка низкого напряжения (6 кВ),
С.Н.
- мощность затрачиваемая на собственные нужды подстанции (3 МВА).
Исходя
из найденных значений, выберем два трехобмоточных трансформатора одного типа и
занесем их в таблицу 3.
Таблица
3.
Трехфазные
трехобмоточные трансформаторы 110 кВ
|
Параметры
|
Величина
|
|
Марка трансформатора
|
ТДТН - 63000/110-У1
|
|
Номинальная мощность Sном , МВА
|
63
|
|
Напряжение ВН Uном
вн , кВ
|
115
|
|
Напряжение СН Uном
сн , кВ
|
38,5
|
|
Напряжение НН Uном
нн , кВ
|
6,3
|
|
Потери мощности холостого
хода ∆P0 , кВт
|
80
|
|
Потери при коротком
замыкании ∆Pк , кВт
|
310
|
|
Ток холостого хода I0 , %
|
0,85
|
|
Напряжение короткого
замыкания Uк в-с , Uк
в-н , Uк с-н , %
|
10,5; 17; 6
|
|
Количество n ,
шт.
|
2
|
Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:
; (4.2)
.
Коэффициент
загрузки в аварийном режиме (при отключении одного из трансформатора):
,
Коэффициент
загрузки трансформатора в послеаварийном режиме не превышает допустимого
значения, следовательно, выбранный трансформатор подходит.
5
ВЫБОР ЛЭП
5.1 Выбор
проводов ЛЭП
Выберем сечение провода марки АС (сталеалюминевый) для отходящих линий U2.
Параметры ЛЭП:
Номинальный ток: I2ном= 118,5 А;
Номинальное напряжение: U2ном= 35 кВ.
По допустимому длительному току.
Для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80 при I2ном=118,5 А получаем марку провода АС-16/2,7
Выбираем сечение провода по условию экономической плотности тока:
, (5.1)
где Iут - утяжеленный ток линии (А).
Экономическую плотность тока выберем из [1] (Таблица 1.3.36)
Jэк
= F(М, TM), где М - марка провода.
Jэк
= F(АС, 8183 ч)=1,0 А/мм2.
мм2.
Исходя
из условия экономической плотности тока, выбираем провод АС - 150/34. Проверка
по допустимому длительному току.
Допустимый
длительный ток для неизолированных проводов выбираем по ГОСТ 839-80. Для
провода марки АС-150/34 допустимый длительный ток равен: Iдоп=455 А.
Условие
для выбора провода по допустимому длительному току:
Iдоп > Iут; (5.2)
455 А > 135,5 А.
Данное условие соблюдается. По допустимому длительному току провод
подходит.
Проверка по падению напряжения:
Для провода марки АС-150/34 погонное активное сопротивление R0=0,208 Ом/км, а погонное реактивное сопротивление X0=0,21Ом/км [17].
Активное сопротивление линии:
RЛ=R0×LЛ ; (5.3)
RЛ=0,208×40=8,32 Ом.
Реактивное сопротивление линии:
XЛ=X0×LЛ ; (5.4)
XЛ =0,21×40=8,4 Ом.
Падение напряжения в ЛЭП:
; (5.5)
;
.
.
Выберем
сечение провода для подходящих линий U (Uном=110 кВ).
Проверка
по допустимому длительному току.
Найдем
номинальный ток:
(5.6)
А;
Найдем
утяжеленный ток:
А;
Для
неизолированных проводов по ГОСТ 839-80 выбираем провод АС-10/1,8.
Проверка
по экономической плотности тока. Jэк=F(АС,
7903 ч)=1,0 А/мм2.
Найдем
сечение проводника по условию экономической плотности тока:
мм2.
Исходя
из условия экономической плотности тока получаем, что для ЛЭП необходим провод
АС-70/11 и проверяем его:
- По допустимому длительному току. По ГОСТ 839-80 для
неизолированного провода марки АС-70/11 Iдоп=265 А.
Условие для выбора провода по допустимому длительному току:
Iдоп > Iут;
265 А > 54,2 А.
Данное условие соблюдается. По допустимому длительному току провод
подходи.
Проверка по падению напряжения (будем считать для наиболее длинных линий,
т.к. их сопротивление больше, а следовательно и падение напряжения в них
больше).
Для провода марки АС-70/11 погонное активное сопротивление R0=0,447 Ом/км, а погонное реактивное сопротивление X0=0,245Ом/км [17].
Активное сопротивление линии: RЛ=R0×LЛ ;
RЛ1=R0×LЛ=0,447×100=44,7 Ом.
(Для второй подходящей линии RЛ2=R0×LЛ=0,447×70=31,29 Ом )
Реактивное сопротивление линии: XЛ=X0×LЛ ;
XЛ1=X0×LЛ=0,245×100=24,5 Ом.
(Для второй подходящей линии XЛ2=X0×LЛ=0,245×70=17,15 Ом)
Падение напряжения в ЛЭП определим:
;
.
.
Так
как условие падения напряжения не выполняется в первом случаи, то необходимо
подходящие линии сделать двухцепными (максимальный расчетный ток снизится в два
раза) и тогда падение напряжения в линиях не будут превышать 5%.
Выберем
сечение провода марки АС (сталеалюминевый) для отходящих линий на 6 кВ.
Параметры
ЛЭП:
Номинальный
ток: I1ном=181,6
А (п.2);
Номинальное
напряжение: Uном=6 кВ.
Выбор
производим:
- По допустимому длительному току. Для неизолированных проводов
по ГОСТ 839-80 при Iном=181,6 А; F=50мм2.
- По экономической плотности тока.
Экономическая плотность тока:
Jэк=F(М, TM),
где М - марка провода.
Экономическую плотность тока выберем из [1] (Таблица 1.3.36)
Jэк=F(АС, 6391 ч)=1,0 А/мм2.
Сечение проводника по условию экономической плотности тока:
,
где Iут - утяжеленный ток линии (А).
мм2.
- По допустимому длительному току.
Допустимый длительный ток для неизолированных проводов выбираем по ГОСТ
839-80. Для провода марки АС-50/8 допустимый длительный ток равен: Iдоп=210 А.
Условие для выбора проводников по допустимому длительному току:
Iдоп > Iут;
210 А > 181,6А.
Данное условие соблюдается. По допустимому длительному току провод
подходит.
5.2 Выбор изоляторов
Для ЛЭП на 110 кВ выбираем опорно-стержневые полимерные изоляторы марки
ИОСК 20-110/480-I УХЛ1 как представлено на рисунке 3.
Рисунок
3
Основные
технические характеристики :
Строительная
высота, мм H 1050
Длина
изоляционной части, мм L 862
Длина
пути утечки, cм 210
Номинальное
напряжение, кВ 110
Минимальная
механическая разрушающая сила на изгиб, не менее, кН 20
Минимальный
разрушающий крутящий момент, не менее, кН*м 1,0
Испытательное
напряжение грозовых импульсов, не менее, кВ 480
Пятиминутное
испытательное напряжение частоты 50 Гц в сухом состоянии и одноминутное под
дождем, не менее, кВ 230
%-ное
разрядное напряжение промышленной частоты в загрязненном и увлажненном
состоянии, кВ 110
При
удельной поверхностной проводимости слоя загрязнения, мкСм 5
Установочный
размер, мм
верхний
фланец 127
нижний
фланец 254
Масса,
не более, кг 43
Для
ВЛ на 35 кВ выбираем фарфоровые изоляторы марки ИОС 35-1000 УХЛ1 [13] как
представлено на рисунке 4
Рисунок
4
Таблица
4
Основные
технические характеристики изолятора ИОС 35-1000 УХЛ1
|
Тип изолятора
|
ГОСТ, ТУ
|
Номи-наль-ное напря-жение
|
Мини-мальная механи-ческая
разру-шающая сила на изгиб
|
Мини-маль-ный разруша-ющий
момент при кручении
|
Испыта-тельное напря-жение
грозо-вого импуль-са
|
Испытательное напряжение
при плавном подъеме
|
Длина пути утечки
|
Масса
|
|
|
|
|
|
|
в сухом состоянии
|
под дождем
|
|
|
|
|
|
кВ
|
кН
|
кН*м
|
кВ
|
кВ
|
кВ
|
см
|
кг
|
|
ИОС 35-1000 УХЛ1
|
ГОСТ 9984-85
|
10
|
-
|
195
|
110
|
85
|
90
|
42
|
Для ВЛ на 10 кВ выбираем опорно-стержневые полимерные изоляторы ИОСК
12,5-10/80-I УХЛ1; ИОСК 12,5-10/80-II УХЛ1 [12] как представлено на рисунке 5.
. 
Рисунок 5
Таблица 5
|
Наименование
|
Обозначение типа изолятора
|
|
ИОСК 12,5-10/80-I УХЛ1
|
ИОСК 12,5-10/80-II УХЛ1
|
|
Строительная высота, мм H
|
285
|
|
Длина изоляционной части,
мм L
|
169
|
|
Длина пути утечки, cм
|
22
|
30
|
|
Номинальное напряжение, кВ
|
10
|
|
Минимальная механическая
разрушающая сила на изгиб, не менее, кН
|
12,5
|
|
Минимальный разрушающий
крутящий момент, не менее, кН*м
|
0,245
|
|
Испытательное напряжение
грозовых импульсов, не менее, кВ
|
80
|
|
Пятиминутное испытательное
напряжение частоты 50 Гц в сухом состоянии и одноминутное под дождем, не
менее, кВ
|
42/28
|
|
50%-ное разрядное
напряжение промышленной частоты в загрязненном и увлажненном состоянии, кВ
|
18
|
|
При удельной поверхностной
проводимости слоя загрязнения, мкСм
|
5
|
10
|
|
Масса, не более, кг
|
3,3
|
3,5
|
Основные технические характеристики полимерных опорно-стержневых
изоляторов
.3 Выбор опор
Выберем анкерно-угловые опоры напряжением 110 кВ типа У110, как
представлено на рисунке 6 [11].
Рисунок
6
Таблица
6
Основные
технические характеристики опоры У110-1
|
Наименование и
тип опоры
|
Высота до низа траверсы, м(H)
|
Масса опоры без цинкового
покрытия, кг
|
Масса опоры с цинковым
покрытием, кг
|
|
У110-1
|
10,5
|
5040
|
5235
|
Выберем промежуточные опоры напряжением 110 кВ типа П110-1В, как
представлено на рисунке 7 [11].
Рисунок
7
Таблица
7
Основные
технические характеристики опоры П110-1В
|
Наименование и
тип опоры
|
Высота до низа траверсы, м(H)
|
Масса опоры без цинкового
покрытия, кг
|
Масса опоры с цинковым
покрытием, кг
|
|
П110-1В
|
19,0
|
1921
|
1996
|
Выберем анкерно-угловые опоры напряжением 35 кВ типа У35, как представлено
на рисунке 8 [11].
Рисунок
8
Таблица
8
Основные
технические характеристики опоры У35-1
|
Наименование и
тип опорыВысота до низа траверсы, м(H)
Масса опоры без цинкового покрытия, кг Масса опоры с цинковым покрытием, кг
|
|
|
|
|
У35-1
|
10
|
2966
|
3080
|
Выберем Промежуточные опоры напряжением 35 кВ типа П35-1, как
представлено на рисунке 9 [11].
Рисунок
9
Таблица
9
Основные
технические характеристики опоры П35-1
|
Наименование и
тип опорыВысота до низа траверсы, м(H)
Масса опоры без цинкового покрытия, кг Масса опоры с цинковым покрытием, кг
|
|
|
|
|
П35-1
|
15,0
|
2966
|
1623
|
Выберем
анкерно-угловые опоры напряжением 10 кВ типа АУС10П-2
<#"551125.files/image063.gif">Ом;
Ом.
Индуктивное
суммарное сопротивление ЛЭП:
Ом
Ом
Рассмотрим
расчет тока КЗ в точке К-1.
С помощью вычислений преобразуем схему к простейшему
виду (рисунок 11).
x1 = xс1 + xл1∑ = 4 + 12,25 = 16,25 Ом;
x2 = xс2 + xл2∑ = 3 + 8,5= 11,5 Ом.;
Uс = Uс1 = Uс2 = 115 кВ;
Ом;
Ом;
Ом.
Преобразование
схемы замещения рисунок 11
Ток
КЗ в точке К-1 находится по формуле:
(5.1)
где
Uс и Z∑ - найденные ранее значения, напряжение
сети и суммарное сопротивление до точки КЗ.
кА
Постоянная
времени затухания апериодической составляющей :
(5.2)
где
x∑ и R∑ - индуктивная и активная составляющие результирующего
сопротивления расчетной схемы относительно точки КЗ;
ω - угловая частота напряжения сети.
Ударный
коэффициент:
уд1 = 1 + 
, (5.3)уд1 = 1,03.
Ударный
ток:
iуд1 = 
∙
kуд1 ∙ Iкз1(3) , (5.4)
iуд1 = 1,4142 ∙ 1,03 ∙ 10 = 14,5 кА.
Дальнейший
расчет токов КЗ для точек К-2 и К-3 производится аналогичным образом,
полученные результаты сведены в таблице 10.
Таблица
10.
Расчет
токов короткого замыкания
|
Точка КЗ
|
Uс , кВ
|
R ,Ом
|
Х ,Ом
|
Z ,Ом
|
Iкi(3) ,кА
|
Таi
|
kудi
|
iудi ,кА
|
|
К-1
|
110
|
9,2
|
6,7
|
11,4
|
10
|
0,0023
|
1,03
|
14,5
|
|
К-2
|
35
|
9,7
|
34
|
35,3
|
3,2
|
0,011
|
1,4
|
6,2
|
|
К-3
|
6
|
9,7
|
23
|
25
|
4,6
|
0,0075
|
1,26
|
8,1
|
7
ВЫБОР КОММУТАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Рассчитаем максимальные токи, протекающие в цепях ВН, СН и НН.
1. ВН:
Расчетный максимальный ток:
(6.1)
А.
Расчетный
максимальный ток, протекающий по двухцепным линиям, в два раза меньше: Iрmax.в.л = 95
А.
2. СН:
Расчетный максимальный ток СН находим по формуле:
А.
3. НН:
Расчетный максимальный ток НН находим по формуле:
А.
7.1
Выбор силовых выключателей
Выключатель
- это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока
[4].
Выключатель
является основным аппаратом в электрических установках, он служит для
отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка,
короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и
ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на
существующее короткое замыкание.
Согласно
рассчитанным значениям максимальных токов, протекающих по двухцепным линиям и
линиям, подходящим к трансформаторам, к установке принимаем выключатели
наружного исполнения. Вакуумный выключатель трехполюсный внутренней установки
класса 110 кВ типа ВБЭ-110 предназначен для коммутации электрических цепей в
нормальном и аварийном режимах работы с номинальными токами отключения 25 и
31,5 кА. Выключатель имеет полюсное управление встроенным электромагнитным
приводом.
Технические
характеристики:
Номинальное
напряжение, кВ - 110i>
Наибольшее
рабочее напряжение, кВ - 126i>
Номинальный
ток, А -1600
Номинальный
ток отключения, кА - 25; 31,5
Номинальный
ток отключения, кА ..... 20
Стойкость
при сквозных токах:
ток
термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20
амплитуда
предельного сквозного тока ..... 51
Собственное
время отключения выключателя, с, не более - 0,05
Полное
время отключения выключателя, с, не более - 0,07
Собственное
время включения выключателя, с, не более - 0,07
Механический
ресурс, циклов В-t-О, не менее - 10000
Коммутационная
износостойкость, циклов ВО, не менее
при
номинальном токе отключения - 30
при
номинальном токе - 10000
Габаритные
размеры, мм
высота
- 4061
ширина
- 3500 (460)
глубина
- 840
Масса
полюса, кг - 450
Условия
выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 11.
Найдем
интеграл Джоуля (по формуле (6.2)).
Bк = (Iкз1(3))2 ∙ (tРЗ + tоткл.в. + Tа1) , (6.2)
где
tРЗ - время
включения релейной защиты (0,1с),
tоткл.в. - время отключения выключателя (с),
Bк = 102 ∙ (0,1 + 0,05 + 0,0023) = 15,2
кА2 ∙ с .
Таблица
11.
Выбор
выключателей на ВН
|
Место установки
|
Тип оборудования
|
Параметры выключателя
|
Условия выбора
|
Параметры сети
|
|
Q1 - Q3
|
ВБЭ - 110 - 25/1600
|
Uном =
110 кВ Iном =
1600 А Iоткл. н.
= 25 кА I2тер.
∙ tтер=60кА2 ∙ с iдин = 51 кА
|
Uном≥Uсети Iном≥Iрmax Iоткл. н.≥
Iкi(3) I2тер.
∙ tтер ≥ Bк iдин≥iуд
|
Uсети =
110 кВ Iрmax = 95
А Iкi(3) = 10 кА Bк = 15,2 кА2 ∙ с iуд = 14,5 кА
|
Выберем выключатели на СН.
На данном напряжении к установке принимаем вакуумные выключатели
наружного исполнения ВБН-35-20/1600 УХЛ-1
Высоковольтный вакуумный выключатель ВБН-35 (трехполюсный) предназначен
для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях
трехфазного переменного тока для открытых и закрытых распределительных
устройств напряжением 35 кВ.
Выключатель имеет встроенный электромагнитный привод и снабжен подогревающими
устройствами (ТЭНами). Выключатель ВБНК-35 заменяет маломасляные выключателя
ВМУЭ-35. Вакуумный выключатель ВБНК-35 принят Межведомственной комиссией РАО
"ЕЭС России" и рекомендован к серийному производству.
Технические характеристики:
Номинальное напряжение, кВ ..... 35
Наибольшее рабочее напряжение, кВ ..... 40,5
Номинальный ток, А ..... 1600
Номинальный ток отключения, кА ..... 20
Стойкость при сквозных токах:
ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20
амплитуда предельного сквозного тока ..... 51
Собственное время отключения с приводом, с, не более ..... 0,06
Время отключения выключателя, с, не более ..... 0,08
Механический ресурс, число циклов ВО ..... 20000
Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:
при номинальном токе ..... 20000
при номинальном токе отключения ..... 50
Диапазон рабочих температур, °С ..... -60...+40
Габаритные размеры, мм ..... 1740 x 650 x 2174
Масса, кг ..... 950
Интеграл Джоуля рассчитаем по формуле (7).
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 12.
Таблица 12.
Выбор выключателей на СН
|
Место установки
|
Тип оборудования
|
Параметры выключателя
|
Условия выбора
|
Параметры сети
|
|
Q4 -
Q6
|
ВБНК-35-20/1600 УХЛ-1
|
Uном = 35
кВ Iном =
1600 А Iоткл. н.
= 20 кА I2тер.
∙ tтер= 1200кА2 ∙ с iдин = 52 кА
|
Uном≥Uсети
Iном≥Iрmax Iоткл. н.≥
Iкi(3) I2тер.
∙ tтер ≥ Bк iдин≥iуд
|
Uсети =
35 кВ Iрmax =
597 А Iкi(3) = 6,2 кА Bк = 6,5 кА2 ∙ с iуд = 3,2 кА
|
Выберем выключатели СН на отходящих линиях.
Iрmax.с.л = Iрmax.с / 8 , (6.3)
Iрmax.с.л = 74,6 А
На данном напряжении к установке принимаем выключатели наружного
исполнения высоковольтный вакуумный трехполюсный выключатель серии ВВС-35.
Технические характеристики:
Номинальное напряжение, кВ ..... 35
Номинальный ток, А ..... 630
Номинальный ток отключения, кА ..... 20
Стойкость при сквозных токах:
ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20
амплитуда предельного сквозного тока ..... 52
Собственное время отключения средней фазы, с, не более ..... 0,04
Время отключения выключателя, с, не более ..... 0,08
Механический ресурс, число циклов ВО ..... 20000
Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:
при номинальном токе ..... 20000
при номинальном токе отключения ..... 50
Диапазон рабочих температур, °С ..... -60...+40
Габаритные размеры, мм ..... 1910 x 1200 x 1910
Масса, кг ..... 750
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 13.
Таблица 13.
Выбор выключателей на отходящих линиях СН
|
Место установки
|
Тип оборудования
|
Параметры выключателя
|
Условия выбора
|
Параметры сети
|
|
Q7 -
Q14
|
С - 35М - 630 - 10
|
Uном = 35
кВ Iном =
630 А Iоткл. н.
= 20 кА I2тер.
∙ tтер=1200кА2 ∙ с iдин = 52 кА
|
Uном≥Uсети
Iном≥Iрmax Iоткл. н.≥
Iкi(3) I2тер.
∙ tтер ≥ Bк iдин≥iуд
|
Uсети =
35 кВ Iрmax =
74,6 А Iкi(3) = 6,2 кА Bк = 6,5 кА2 ∙ с iуд = 3,2 кА
|
Выберем выключатели на НН.
На данном напряжении к установке принимаем вакуумные выключатели
внутреннего исполнения ВБГ-11-40/4000 УХЛ2. Трехполюсный вакуумный генераторный
выключатель на номинальное напряжение 11 кВ частотой 50 Гц и номинальный ток
отключения 50 и 40 кА, номинальный ток 4000 А предназначен для замены
маломасляных выключателей, а также для установки во вновь создаваемые
распределительные устройства.
Технические характеристики:
Номинальное напряжение, кВ ..... 11
Номинальный ток, А ..... 4000
Номинальный ток отключения, кА ..... 40
Стойкость при сквозных токах:
ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20
амплитуда предельного сквозного тока ..... 52
Собственное время отключения средней фазы, с, не более ..... 0,04
Время отключения выключателя, с, не более ..... 0,06
Механический ресурс, число циклов ВО ..... 20000
Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:
при номинальном токе ..... 20000
при номинальном токе отключения ..... 50
Диапазон рабочих температур, °С ..... -60...+40
Габаритные размеры, мм ..... 1910 x 1200 x 1910
Масса, кг ..... 850
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 14.
Таблица 14.
Выбор выключателей на НН
|
Место установки
|
Тип оборудования
|
Параметры аппарата
|
Условия выбора
|
Параметры сети
|
|
Q15 , Q20 , Q25
|
ВБГ-11-40/4000 УХЛ2
|
Uном = 11
кВ Iном =
40000 А Iоткл. н.
= 40 кА I2тер.
∙ tтер=1200кА2 ∙ с iдин = 52 кА
|
Uном≥Uсети
Iном≥Iрmax Iоткл. н.≥
Iкi(3) I2тер.
∙ tтер ≥ Bк iдин≥iуд
|
Uсети = 6
кВ Iрmax
=3483 А Iкi(3) = 8,1 кА Bк = 10,7 кА2 ∙ с iуд = 4,6 кА
|
Выберем выключатели НН на отходящих линиях.
Максимальный расчетный ток на отходящих линиях находится по формуле
(6.4).
Iрmaxс л = Iрmax.н.с / 8 , (6.4)
Iрmax.с.л = 435 А.
На данном напряжении к установке принимаем выключатели внутреннего
исполнения ВРС - 10 - 20/630 .
Технические характеристики:
Номинальное напряжение, кВ ..... 10
Номинальный ток, А ..... 630
Номинальный ток отключения, кА ..... 20
Стойкость при сквозных токах:
ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с) ..... 20
амплитуда предельного сквозного тока ..... 52
Собственное время отключения средней фазы, с, не более ..... 0,04
Время отключения выключателя, с, не более ..... 0,065
Механический ресурс, число циклов ВО ..... 30000
Коммутационная износостойкость, число циклов ВО:
при номинальном токе ..... 20000
при номинальном токе отключения ..... 50
Диапазон рабочих температур, °С ..... -60...+40
Габаритные размеры, мм ..... 560 x 430 x 564
Масса, кг ..... 178
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 15.
Таблица 15.
Выбор выключателей на отходящих линиях НН
|
Место установки
|
Тип оборудования
|
Параметры аппарата
|
Условия выбора
|
Параметры сети
|
|
Q16 - Q19 , Q21 -
Q24
|
ВРС - 10 - 20/630
|
Uном = 10
кВ Iном =
630 А Iоткл. н.
= 20 кА I2тер.
∙ tтер= 1200кА2 ∙ с iдин = 52 кА
|
Uном≥Uсети
Iном≥Iрmax Iоткл. н.≥
Iкi(3) I2тер.
∙ tтер ≥ Bк iдин≥iуд
|
Uсети = 6
кВ Iрmax =
435 А Iкi(3) = 4,6 кА Bк = 3,54 кА2 ∙ с iуд = 8,1 кА
|
Выбранные выключатели удовлетворяют всем заданным условиям.
.2 Выбор разъединителей
Разъединитель - это контактный коммутационный аппарат, предназначенный
для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным
током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в
отключенном положении изоляционный промежуток.
Выберем разъединители на ВН.
Согласно рассчитанным значениям максимальных токов, протекающих по
двухцепным линиям и линиям, подходящим к трансформаторам, к установке принимаем
разъединители наружного исполнения РНД-110-1000.
Выбор осуществляется аналогичным образом, как для выключателей.
Выберем разъединители на СН.
На данном напряжении к установке принимаем разъединители наружного
исполнения РНД - 35/2000.
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 17.
Таблица 16.
Выбор разъединителей на ВН
|
Тип оборудования
|
Параметры разъединителя
|
Условия выбора
|
Параметры сети
|
|
РНД - 110/1000
|
Uном = 110
кВ Iном =
1000 А I2тер.
∙ tтер= 2976,8кА2 ∙ с iдин = 80 кА
|
Uном≥Uсети
Iном≥Iрmax I2тер.
∙ tтер ≥ Bк iдин≥iуд
|
Uсети =
110 кВ Iрmax = 95
А Iкi(3) = 10 кА Bк = 15,2 кА2 ∙ с iуд = 14,5 кА
|
Таблица 17.
Выбор разъединителей на СН
|
Тип оборудования
|
Параметры разъединителя
|
Условия выбора
|
Параметры сети
|
|
РНД - 35/2000
|
Uном = 35
кВ Iном =
2000 А I2тер.
∙ tтер=2976,8кА2 ∙ с iдин = 80 кА
|
Uном≥Uсети Iном≥Iрmax I2тер.
∙ tтер ≥ Bк iдин≥iуд
|
Uсети =
35 кВ Iрmax =
597 А Iкi(3) = 6,2 кА Bк = 6,5 кА2 ∙ с iуд = 3,2 кА
|
Выберем разъединители СН на отходящих линиях.
На данном напряжении к установке принимаем разъединители наружного
исполнения РНД - 35/1000.
Условия выбора, данные аппарата и сети сведем в таблицу 18.
Таблица 18.
Выбор разъединителей на отходящих линиях СН
|
Тип оборудования
|
Параметры разъединителя
|
Условия выбора
|
Параметры сети
|
|
РНД - 35/1000
|
Uном = 35
кВ Iном =
1000 А I2тер.
∙ tтер= 1875кА2 ∙ с iдин = 63 кА
|
Uном≥Uсети Iном≥Iрmax I2тер.
∙ tтер
≥ Bк iдин≥iуд
|
Uсети =
35 кВ Iрmax =
74,6 А Iкi(3) = 6,2 кА Bк = 6,5 кА2 ∙ с iуд = 3,2 кА
|
Выбранные разъединители удовлетворяют всем заданным условиям.
8 ВЫБОР
КРУ
Выберем комплектное распределительное устройство (КРУ). КРУ предназначены
для приема и распределения электрической энергии переменного трехфазного тока
промышленной частоты 50 Гц и 60 Гц напряжением 6-10 кВ и комплектования
распределительных устройств 6-10 кВ подстанций различного назначения, в том
числе подстанций сетевых, подстанций для объектов промышленности, подстанций
нефтепромыслов, подстанций для питания сельскохозяйственных потребителей и т.д.
На стороне НН по всем параметрам подходит КРУ К-59 ХЛ3 [8]. КРУ серии
К-59 имеет различные климатические исполнения как наружной так и внутренней
установки в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации:
вариант исполнения для умеренного климата К-59 У1 (У3);
вариант исполнения для холодного климата К-59 ХЛ1;
вариант исполнения для тропического климата К-59 Т1;
вариант исполнения для буровых установок К-59 БРУХЛ1(Т1);
вариант исполнения для нефтенасосных станций;
вариант исполнения для карьеров и нефтяных месторождений, УХЛ1.
При параллельном соединении шкафов на ток 1600 А (1250 А для Т1),
возможно обеспечение воздушного ввода на ток 2600 А для исполнения У1 и ХЛ1 и
2000 А для исполнения Т1 и воздушного (кабельного) ввода (или линии) на ток
2600 А для исполнения У3, ввод тока 3150 А для исполнения У3 возможен шкафами
ввода К-61.
Тип встроенного выключателя: ВК-10, ВКЭ-10, ВВЭ-10, ВВП-10, ВБКЭ-10.
Краткие технические характеристики КРУ сведены в таблице 19.
Таблица 19.
|
Параметр
|
Значение
|
|
Номинальное напряжение, кВ
|
6,0; 10,0
|
|
Номинальный ток главных
цепей, А
|
630, 1000, 1600 (1250*)
|
|
Номинальный ток сборных
шин, А
|
1000, 1600, 2000, 3150
(1250, 2000*)
|
|
Номинальный ток отключения
выключателя, кА
|
20; 31,5
|
|
Номинальный ток
электродинамиеской стойкости шкафа, кА
|
51, 81
|
|
Ток термической стойкости в
теч 3 с, кА
|
20; 31,5
|
|
Типы выключателей:
|
|
|
Вакуумные
|
ВБГ-11-40/4000 УХЛ2, ВРС -
10 - 20/630 ВБПВ-10, ВВ/Tel-10, ВБЭК-10, ВБТЭ-10, ВБЭМ- 10,
|
9 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОЕКТИРУЕМОЙ
ПОДСТАНЦИИ
Таблица 20
Экономический расчет проектируемой подстанции
|
Оборудование
|
Маркировочные данные
|
Количество
|
Цена 1шт, тыс.руб.
|
|
Трансформатор [15]
|
ТДТН - 63000/110-У1
|
2
|
15000
|
|
Вакуумные выключатели на
110 кВ [16]
|
ВБЭ-110
|
3
|
1600
|
|
Вакуумные выключатели на
35 кВ [16]
|
ВБНК-35-20/1600 УХЛ-1
|
3
|
400
|
|
Вакуумные выключатели на
35 кВ [16] (отходящие ВЛ)
|
ВВС-35
|
8
|
512
|
|
Вакуумные выключатели на 10
кВ [16]
|
ВБГ-11-40/4000 УХЛ2
|
3
|
18
|
|
Вакуумные выключатели на 10
кВ [16]
|
ВРС - 10 - 20/630
|
8
|
20
|
|
Разъединители на 110 кВ
|
РНД-110-1000
|
10
|
120
|
|
Разъединители на 35 кВ
|
РНД - 35/2000
|
6
|
38
|
|
Разъединители на 35 кВ
(отходящие ВЛ)
|
РНД - 35/1000
|
32
|
35
|
|
КРУ на 6 кВ
|
КРУ К-59 ХЛ3
|
1
|
2560
|
|
Стоимость проектируемой
подстанции
|
39362
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Произведен расчет трансформаторной подстанции 110/35/6 кВ. В ходе работы
была рассчитана мощность каждого из потребителей, а также суммарная мощность
всей; были выбраны силовые трансформаторы и схема их соединений, которая
является дешевой и наиболее надежной.
При расчете проводов линий электропередач сделан вывод об установке
двухцепных ЛЭП, как наиболее оптимального варианта.
Из расчетов токов КЗ, в наиболее тяжелом режиме, был произведен выбор
основного оборудования подстанции: силовых выключателей и разъединителей.
Выбранное оборудование соответствует всем параметрам подстанции и удовлетворяет
условиям выбора.
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
1) Правила устройства электроустановок. - СПб.: Издательство
ДЕАН, 2005. - 464 с.
2) Федоров А.А. Справочник по электроснабжению промышленных
предприятий. В 2 т. Т. 2. Технические сведения об оборудовании / Под общ. ред.
А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. - М.: «Энергия», 1973. - 528 с., ил.
3) Сюсюкин А.И. Основы электроснабжения предприятий:
Учебное пособие. - Тюмень: Тюм ГНГУ, 2003. - 193 с.(в двух частях).
) Герасимов В.Г. Электротехнический справочник: В 4т.
Т.2 Электротехнические изделия и устройства /Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.
Герасимова и др. ( гл. ред. И.Н. Орлов)- 9-е изд., стер.-М.: Издательство МЭИ,
2003.- 518 с.
) Ананичева С.С. Схема замещения и установившиеся
режимы электрических сетей: Учебное пособие / С.С. Ананичева, А.Л. Мызин.
Екатеринбург: УГТУ, 2 -е изд., испр. И доп. 1988. 64 с.
) Москаленко В.В. Справочник электромонтера:
Справочник / В.В. Москаленко, - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 288
с.
) Кокин С.Е. Электрические станции и подстанции:
Учебное пособие / С.Е. Кокин, А.М. Холян. - Екатеринбург: УГТУ, 2002. - 54 с.
) http://electroshield.udm.ru/product/kru/k59/index.html
9) http://electroshield.udm.ru/product/vapp/
10) http://www.ruselt.ru/techinfo.php?id=5&ap=1&ap1=1&ap2=43
11) http://500kv.ru/index.phtml?part=catalog2&unitid=3
12) http://www.avgt.ru/prom/visokovolt/izoljtor/polimern/vis_iosk4.htm
13) http://www.bester54.ru/
goods/index.php?section=7&subsection
=93&type=goods&PHPSESSID=0fa7123bdd6dd8e6592dc6fee85536df
)
http://www.bester54.ru/goods/index.php?section=25&type=section
) http://proelectro.ru/notice/inf/obv_25222.html
) http://www.fgupvtmz.ru/download.php?id=438
17) Кабышев А.В., Обухов С.Г. Справочные материалы по расчету
и проектированию систем электроснабжения объектов и установок:
Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. - Томск, 2005. - 160 с.