Основы составления главных схем электрических подстанций
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
"Омский государственный
технический университет"
Нефтеюганский филиал
Лабораторная работа
"Основы составления главных схем
электрических подстанций"
Выполнил: Студент гр. ЭЭ-211
Кравченко В.Н.
Проверил: преподаватель
Кириченко А.Н.
Нефтеюганск 2012
Содержание
Введение
1. Выбор электродвигателя
2. Выбор трансформатора
3. Выбор трансформатора собственных нужд Т2
4. Выбор силового трансформатора нагрузки Т3
5. Выбор предохранителя FS2
6. Выбор выключателя нагрузки: QF1
7. Выбор кабеля производится по экономической плотности тока
8. Выбор выключателя Q2 (на выкатной тележке) производится по ранее
найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки
9. Выбор выключателя Q1 (на выкатной тележке) производится по ранее
найденному току рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки
10. Произведем выбор разъединителя QS1
11. Произведем выбор отделителя QR1
Введение
По исходным данным варианта 10, произвести выбор следующего
оборудования для системы электроснабжения предприятий (Схема 1.12):
Трансформаторы Т1; Т2, T3;
Высоковольтные выключатели Q1,Q2;
Кабельная линия W2;
Автоматический выключатель QF1;
Разъединитель QS1;
Предохранитель FS2;
Отделитель QR1.
Исходные данные
|
U1 кВ
|
U2
кВ
|
U3
кВ
|
P1
кВт
|
P2
кВт
|
P3
кВт
|
P4
кВт
|
PМ1
кВт
|
PСН
кВт
|
ТМАХ
час
|
cosj
|
каб. *
|
|
110
|
10
|
0,66
|
125
|
192
|
794
|
1275
|
2000
|
140
|
3000
|
0,83
|
1-3
|
Материал жилы кабеля - МЕДЬ.
Место прокладки кабеля - В ВОДЕ.
СХЕМА 1,12
Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо
учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести
расчет и выбор двигателя М1
1. Выбор
электродвигателя
Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности
электродвигателя и номинальному напряжению: Рм и U2.
Данные для выбора:
Рм1 = 2000 кВт; Uн = 10 кВ
Условия выбора:
Uн. м ≥ U2;
Рн. м ≥ Рм,
Рн. м - номинальная мощность на валу двигателя по
паспорту.
|
Параметры
|
|
2АЗМ-2 000/10
000УХЛ4
|
Установки
|
|
Uн= 10 кВ
|
U2= 10 кВ
|
|
Рн = 2000 кВт
|
Рм = 2000 кВт
|
|
Cos φм = 0,91
|
|
|
КПД = 95,5%
|
|
а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Рэл. м:
Рэл. м = Рн. м/КПДдвиг;
Рэл. м1 = Рн. м1/КПДдвиг1 = 2000/0.95 = 2105,3 кВт.
б) Рассчитаем полную мощность Sэл. м, потребляемую
двигателем из электросети:
эл. м = Рэл. м/cosφм;
Sэл. м1 = Рэл. м1/cosφм1 = 2105,3/0.91 = 2313,5
кВ·А.
в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iном. м:
Iн. м= Sэл.
м/ (
·Uном);
Iн. м1 =
Sэл. м1/ (·U2) = 2313,5\ ( *10) = 133,6 А.
2. Выбор
трансформатора
Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо найти
полную мощность, протекающую через него:
сум = Sм1+ (Р1+Р2+Р3+Р4+Рсн) /cosφ; Sсум. = 5977,5 кВ·А.
По суммарной мощности Sсум. = 5977,5кВ·А и напряжению
установки выбираем трансформатор, исходя из следующих условий выбора:
|
Uвн≥Uуст.
в;
|
Uуст. в= 110 кВ
|
|
Uyн≥Uуст.
н;
|
Uуст. н= 10 кВ
|
|
Sн. тр ≥Sрасч.
тр.
|
Sрасч. тр. =
5977,5 кВ·А
|
|
Параметры
|
|
Трансформатора
|
Установки
|
|
Uвн= 121 кВ
|
Uуст. в=110 кВ
|
|
Uнн= 6.3 кВ
|
Uуст. н= 10 кВ
|
|
Sн=6300 кВ·А
|
Sуст =4750.6
кВ·А
|
Выбираем трансформатор типа ТМ-6300/110. Данный трансформатор
удовлетворяет предъявленным требованиям.
Максимальная мощность трансформатора с учетом перегрузки:
раб. мах = 1.5·Sн. тр,
где Sн. тр - номинальная мощность, передаваемая по
сети через трансформатор.
Sраб. мах = 1.5·6300=9450 кВ·А.
Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и
низкой обмоткам, используя следующую формулу: I = Sтр/ ( ·U).
Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового
трансформатора:
Iраб. мах (вн) = 9450/ ( ·110) = 49,6 А
Ток протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора:
Iраб. мах (нн) = 9450/ ( ·10) = 546,2А
3. Выбор
трансформатора собственных нужд Т2
Рассчитаем номинальную мощность собственных нужд:
Sсн = Рсн/cosφ = 140/0,83 = 168,7 кВ·А.
Из справочника выбираем трансформатор собственных нужд:
|
Параметры
|
|
Трансформатор
|
Установки
|
|
Uвн=10 кВ
|
Uуст. в=10 кВ
|
|
Uнн=0.69 кВ
|
Uуст. н=0,66 кВ
|
|
Sн= 250 кВ·А
|
Sуст=168,7 кВт
|
Производим выбор трансформатора типа ТС3-250/10.
С учетом допустимой перегрузки максимальная мощность нагрузки
собственных нужд составляет:
рм = 1.5*Sном = 1.5*250 = 375 кВ·А.
Определим ток, протекающий по высоковольтной обмотке
трансформатора
(необходимо для выбора предохранителя), используя следующую
формулу:
I = Sтр/ ( *U).
Ток, протекающий по высоковольтной обмотке трансформатора:
раб. мах (вн) =
375/ ( *10) = 21,6 А
Данный трансформатор соответствует предъявленным требованиям.
4. Выбор
силового трансформатора нагрузки Т3
Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю
в нормальном режиме:
уст. тр = Рнагр/cosφнагр = 125/0,83 = 150,6 кВ·А.
|
Uв. н≥Uуст.
в
|
Uуст. в=10кВ
|
|
Uн. н≥Uуст.
н
|
Uуст. н=0.66 кВ
|
|
Sн. тр ≥Sрасч.
тр
|
Sрасч. тр=150,6
кВА
|
|
Параметры
|
|
ТСЗ-250/10
|
Установки
|
|
Uвн=10 кВ
|
Uуст. в=10 кВ
|
|
Uнн=0,69 кВ
|
Uуст. н=0.66 кВ
|
|
Sн=250 кВ·А
|
Sуст=150,6 кВт
|
Заданным параметрам соответствует трансформатор ТСЗ-250/10.
Максимальная мощность трансформатора с учетом перегрузки:
раб. мах = 1.5∙ Sн. тр,
где Sн. тр - номинальная мощность, передаваемая по сети через
трансформатор
Sраб. мах = 1.5∙250 = 375 кВ·А.
Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным
условиям.
Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по
высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:
Iн. тр =
Sтр/ (∙U).
Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной обмотке
трансформатора
Iн. тр =
250/ (∙10) =14,5 А.
Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового
трансформатора
Iраб. мах (вн) = 375/ (∙10) =21,6 А.
Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового
трансформатора
Iраб. мах (нн) = 375/ (∙0,66) = 328,9 А.
5. Выбор
предохранителя FS2
Для выбора предохранителя FS2 необходимо найти ток
рабочего максимального режима с учетом возможной перегрузки питающего трансформатора
в 1,5 раза:
Условие выбора:
U. н ≥ Uуст;
Iн ≥ Iуст.
|
Параметры
|
|
ПКТ 101-10-8 -
31,5 УЗ
|
установки
|
|
U. н=10кВ
|
Uуст= 10кВ
|
|
Iн=31,5 А
|
Iраб. мах=21,6
А
|
Выбираем предохранитель типа ПКТ 101-10-8 - 31,5 УЗ.
Выбранный предохранитель соответствует предъявленным
требованиям.
6. Выбор
выключателя нагрузки: QF1
Выбор производится по максимальному току на низкой стороне
трансформатора:
Iраб. мах (нн) =1,5∙ Sтр/ (√3∙U3) = 1,5∙250/
(√3∙0,66) = 328,9 А.
Выбор производится, исходя из следующих положений:
. н ≥ Uуст,
где Uуст - линейное напряжение участка сети, где
предусмотрена установка аппарата.
рас ≤ Iн,
где Iрас - расчетный максимальный ток продолжительного
рабочего режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат.
|
Параметры
|
|
ЭО6В
|
установки
|
|
U. н=0,66 кВ
|
Uуст= 0.66 кВ
|
|
Iн=1000 А
|
Iраб. мах=328,9
А
|
Заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО6В.
7. Выбор
кабеля производится по экономической плотности тока
Ток рабочего нормального режима (без перегрузки
трансформатора Т):
р. н = 14,5 А.
Ток рабочего максимального режима с учетом возможной
перегрузки трансформатора
из предыдущих расчетов:
Iраб. мах= 21,6 А.
Условие прокладки кабеля:
Материал жилы кабеля - МЕДЬ.
Место прокладки кабеля - В ВОДЕ.
Тип изоляции - бумажная
Из для кабеля с медными жилами, бумажной изоляцией и Тmax
= 3000 часов находим экономическую плотность тока для района центральной
Сибири:
эк = 1,3 А/ (мм2)
По экономической плотности тока Jэк находим площадь
сечения:
Sэ = Iраб. мах/ Jэк = 21,6 /1,3 = 16,6 мм2
|
Параметры
|
|
СПУ
|
установки
|
|
Uн= 10 кВ
|
Uуст= 10 кВ
|
|
S=25 мм2
|
Sэ = 16,6мм2
|
|
Iдоп. н=135 А
|
Iраб. мах=21,6
А
|
Произведем проверку выбранного кабеля на выполнение условия:
раб. мах < Iдоп,
где Iраб. мах - максимальное значение тока при
эксплуатации кабеля;
Iдоп =К1∙К2∙ Iдоп. н - длительно
допустимый ток с учетом поправки на число рядом проложенных кабелей К1 и
температуру окружающей среды К2;
Iдоп. н - длительно допустимый ток на один кабель при
номинальной разности температур между кабелем и окружающей средой.
Поправочные коэффициенты К1 и К2 могут быть
определены по ПУЭ [10].
К1 для учета количества рядом проложенных кабелей: К1=1
К2 для учета температуры окружающей среды: К2=1.04
С учетом поправок получаем:
доп = 1∙1.04∙135 = 140.40 А
Iмах < Iдоп - условие выполняется.
Для прокладки применяем кабель марки СПУ
С - свинцовая оболочка;
П - оболочка из полиэтилена;
У - усовершенствованный.
электрическая подстанция трансформатор электродвигатель
8. Выбор
выключателя Q2 (на выкатной тележке) производится по ранее найденному току
рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки
Условие выбора:
. н ≥ Uуст;
Iн ≥ Iраб. мах
|
Параметры
|
|
ВММ-10А-400-10У2
|
установки
|
|
Uн=10 кВ
|
Uуст= 10кВ
|
|
Iн=400 А
|
Iуст= 21,6 А
|
Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа
ВММ-10А-400-10У2.
9. Выбор
выключателя Q1 (на выкатной тележке) производится по ранее найденному току
рабочего максимального режима Iраб. мах и напряжению установки
Условие выбора:
U. н ≥ Uуст;
Iн ≥ Iраб. Мах
|
Параметры
|
|
ВПМ-10-20/630У2
|
установки
|
|
U. н=10 кВ
|
Uуст= 10 кВ
|
|
Iн=630 А
|
Iуст= 546,2 А
|
Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа
ВПМ-10-20/630У2
10.
Произведем выбор разъединителя QS1
Выбор производится, исходя из следующих положений:
. н ≥ Uуст,
где Uуст - линейное напряжение участка сети, где
предусмотрена установка аппарата.
Iрас≤ Iн,
где Iрас - расчетный максимальный ток продолжительного
рабочего режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат.
|
Параметры
|
|
РНД-110/630 Т1
|
установки
|
|
U. н=110 кВ
|
Uуст= 110 кВ
|
|
Iн=630 А
|
Iраб. мах= 49.6 А
|
Заданным параметрам соответствует разъединитель следующего
типа: РНД-110/630 Т1
11.
Произведем выбор отделителя QR1
Для выбора отделителя QR необходимо использовать ток
рабочего утяжеленного режима Iраб. мах с учетом возможных перегрузок
трансформатора на 50%.
Iраб. мах = 1,5∙ Sн. тр/ (√3∙Uн) = 49,6
А.
Из справочника выбираем электрооборудование, принимая во
внимание, что РУ 110 кВ открытого типа (ОРУ).
Выбор производится, исходя из следующих положений:
ном ≥ Uуст,
где Uуст - линейное напряжение участка сети, где
предусмотрена установка аппарата.
рас≤ Iном,
где Iрас - расчетный максимальный ток продолжительного
рабочего режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат.
|
Параметры
|
|
ОД-110Б/1000У1
|
|
U. н=110 кВ
|
Uуст= 110 кВ
|
|
Iн=800 А
|
Iраб. мах= 49.6 А
|
Заданным параметрам соответствует отделитель типа
ОД-110Б/1000У1.