К урсовий проект по дисципліні

К урсовий проект по дисципліні

 

"Електричні станції і підстанції"

Завдання

 

Для схеми, приведеної в завданні на КП з дисципліни "Електричні системи і мережі" і розрахованих параметрах режиму і елементів схем заміщення повітряних ліній і трансформаторів, спроектувати підстанцію №3 згідно варіанту. При проектуванні окрім вибору комутаційних апаратів слід приділити увагу: власним потребам ПС, системі вимірювання і сигналізації, обмеженню перенапруження, заземленню і блискавкозахисту.

Варіант 18

Спроектувати ПС №3.

Вибрати комутаційну апаратуру на стороні високої і низької напруги.

 

Рисунок 1 – Схема заданої електричної мережі

Зміст

 

Список умовних позначень

Вступ

1. Струм короткого замикання на шинах ПС №3

2. Вибір і обгрунтування схеми підстанції

3. Вибір устаткування на стороні 110 кВ

4. Вибір устаткування на стороні 10 кВ

Висновки

Список використаної літератури

Список умовних позначень

 

ПЛ – повітряна лінія;

ВН – висока напруга;

КЗ – коротке замикання;

НН – низька напруга;

ОПН – обмежувач перенапруги;

РЗА – релейний захист і автоматика;

ТН – трансформатор напруги;

ТВП – трансформатор власних потреб;

ТС – трансформатор струму;

ПС – підстанція;

РПН – регулювання під навантаженням;

АСКОЕ – автоматична система комерційного обліку електроенергії;

ТП – трансформаторна підстанція;

АБ – акумуляторна батарея;

РП – ремонтна перемичка.

Вступ

 

Метою курсового проекта є проектування підстанції ПС 3, напругою 110/10 кВ. Процес проектування включає в себе вибір схеми електричних з’єднань з вищої та нижчої сторін, а також прийняття рішення щодо вибору обладнання і його компонування. Приведемо коротку класифікацію підстанцій.

Підстанції підрозділяються на ті, що знижують та підвищують напругу. На електростанціях завжди будують підстанції (ПС), які підвищують напругу з генераторної напруги до напруги електричної мережі, в яку вони підключені. Підстанції в електричних мережах будують знижуючими напругу,тому що вони знижують напругу мережі від якої вони живляться до напруги, яка необхідна для живлення споживачів.

Підстанції класифікуються за призначенням їх в електричній мережі енергосистеми: по потужності установлених трансформаторів та високій напрузі, по кількості розподільчих пристроїв більш низьких напруг, по головним схемам електричних з’єднань, по схемі підключення ПС до електричної мережі та конструктивному виконанню.

По призначенню ПС розділяються на більш відповідальні міжсистемні – ПС з вищою напругою 330-750 кВ, через які здійснюються перетоки електричної потужності між енергосистемами та прийом потужності віддалених генеруючих джерел живлення в центрі споживання; на вузлові – ПС напругою 110-330 кВ, які є центрами розподілу потоку електричних потужностей в окремих енергосистемах; районні – ПС напругою 110-220 кВ, які є центрами живлення окремих промислових районів; промислові (споживчі) – ПС напругою 35-220 кВ, розташовані біля або на території споживачів електричної енергії; глибокого вводу – ПС напругою 35-220 кВ, розташованих в центрі споживання електричної енергії в великих містах та промислових районах.

По напрузі та потужності трансформаторів, які встановлюються на ПС. Вища напруга та потужність трансформаторів визначають значимість та відповідальність ПС в даній точці електромережі; в характеристиці ПС вказується вища напруга (110,220 кВ) та всі ступені нижчої напруги, які має ПС, а також потужність трансформаторів (автотрансформаторів).

За головною схемою електричних з’єднань ПС діляться на підстанції: з простими схемами електричних з’єднань – блок-лінія-трансформатор, мостики без вимикачів і з вимикачами, спрощені схеми з одиночними системами шин – секціонованими та не секціонованими; зі складними схемами – дві системи шин з обхідною системою, різні варіанти схем багатокутників, дві системи шин з двома вимикачами на приєднання, схеми з 1,5 вимикачами на приєднання (полуторні) та ін.

По схемі підключення до електричної мережі ПС діляться: на тупикові – які живляться по одній або двох лініях від одного джерела живлення; прохідні – з входом та виходом лінії, яка живить ПС; ПС які живляться відпайкою від однієї або двох ліній, при цьому на шинах ПС енергія розподіляється на тій же напрузі без трансформації та відбір потужності через трансформатори на нижчій напрузі незначний; з багатостороннім живленням на різних напругах та розподілення енергії декількох напруг.

По конструктивному виконанню ПС діляться на: відкриті – на яких все обладнання РП високої напруги і трансформатори встановлено на відкритому повітрі; закриті – на яких обладнання РП високої напруги та трансформатори встановлені в приміщенні; змішані – на яких РП високої напруги можуть бути відкритими, а трансформатори знаходяться в закритих камерах або навпаки; комплектні – які поставляються заводами повністю змонтованими, або укомплектованими будівельними матеріалами та зібраним обладнанням у вигляді вузлів, блоків; блочні – які поставляються в вигляді змонтованих блоків, а на місті монтажу ведеться зборка блоків.

В ході реалізації алгоритму проектування електричних станції або підстанції з’являється велика кількість допустимих технічних рішень, фрагментів та підсистем об’єктів. Тому в ході виконання курсової роботи слід намагатися розробити найбільш надійний та найменш економічно затратний варіант проекту електричної підстанції.

Вибір вимикачів потужності

 

Вимикачі потужності вибираються за умовами [1]:

1) по номінальній напрузі:

 

; (3.1)

 

2) по робочому струмі:

 

; (3.2)

 

3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:

 

, (3.4)

 

де  – діюче значення періодичної складової струму КЗ у момент часу  після початку розмикання контактів вимикача;

 – номінальний струм відключення вимикача;

4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

 

,    (3.5)

 

де – діюче значення аперіодичної складової струму КЗ у момент початку розмикання контактів вимикача,

 – номінальне значення відносного вмісту аперіодичної складової в струмі КЗ, що відключається.

, (3.6)

 

де  – час від початку КЗ до розходження контактів:

 

, (3.7)

 

де – мінімальний час дії релейного захисту,  – власний час відключення вимикача;

5) по електродинамічній стійкості:

 

(3.8)

 

де  – амплітудне значення наскрізного струму КЗ;

6) по термічній стійкості:

 

, (3.9)

 

де  – розрахунковий тепловий імпульс,

– струм термічної стійкості,

 – час дії струму термічної стійкості.

 

    (3.10)

Вибір ОПН

 

Вибираємо А1 і А3.

Для вибору ОПН беремо формулу для вибору мінімальної номінальної напруги ОПН Ur. Для лінії з глухозаземленной нейтралью, напругою 110 кВ за умови, що тривалість пошкодження менше 1с, формула має вигляд:

 

, (3.18)

.

 

Вибираємо клас ОПН, для мережі напругою 110 кВ по каталогу вибираємо ОПН класу R.

Також при виборі ОПН потрібно вибирати його номінальний розрядний струм, для мереж 110 кВ і вище слід брати струм 10 кА [8].

Виходячи із цих даних, вибираємо ОПН марки Pexlim R з полімерним корпусом фірми АВВ [8].

Номінальні параметри ОПН Pexlim R:

Номінальна напруга ОПН (Ur) – 90 кВ 79,2 кВ;

Тривала допустима робоча напруга (Uнр) –72 кВ;

Здатність протистояти тимчасовим перенапруженням за 1с –103 кВ;

Залишкова напруга при хвилях струму 10 кА – 225 кВ.

Розрахуємо яку напругу грозового імпульсу витримає наш ізолятор. З каталогу для ОПН марки Pexlim R відношення  для U_m ≤ 362 кВ і амплітуди струму 10 кА. Знаходимо Upl:

 

.

Рівень захисту для комутаційного імпульсу вибирається з каталогу по співвідношенню  при U_m ≤ 170 кВ и токе 0,5 кА,

 

.

 

На цьому вибір ОПН спрощеним методом закінчено.

Вибір вимикачів потужності

 

Вимикачі потужності вибираються за умовами [1]:

1) по номінальній напрузі:

 

, (4.1)

 

2) по робочому струму

 

,    (4.2)

 

3) по комутаційній здатності на симетричний струм КЗ:

 

, (4.3)

 

де  – значення періодичної складової струму КЗ, що діє, у момент часу  після початку розмикання контактів вимикача,

 – номінальний струм відключення вимикача;

4) по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ:

 

              (4.4)

 

де – аперіодичною складовою струму КЗ у момент початку розмикання контактів вимикача,

 – номінальне значення відносного вмісту аперіодичної складової в струмі КЗ, що відключається.

(4.6)

 

 – час від початку КЗ до розходження контактів:

 

,  (4.7)

 

де tРЗ.min – мінімальний час дії релейного захисту,

– власний час виключення вимикача;

5) по електродинамічній стійкості:

 

, (4.8)

 

де  – амплітудне значення наскрізного струму КЗ;

6) по термічній стійкості:

 

, (4.9)

 

де  – розрахунковий тепловий імпульс,

 – струм термічної стійкості,

 – час дії струму термічної стійкості.

Виберемо вимикачі по низькій стороні для захисту трансформатора Q8, Q9.

Вибираємо вакуумний вимикач ВВ/TEL-10-20-630-УХЛ2 з такими параметрами:

Uн = 10 кВ;

Iн = 630 А;

Iн відкл = 20 кА;

іпр нас = 51 кА;

Iт = 20 кА;

tт = 3 с;

tc.в. = 0..0,025 с (беремо 0,025);

tрз.мін. = 0,75 с;

 = 0,4;

Перевіримо вимикач:

3) Періодична складова струму КЗ  умова по комутаційній здатності дотримується.

4) Час від початку КЗ до розходження контактів:

 

.

 

Аперіодична складова струму КЗ:

 

,

,

.

 

22,28<39,6 – умова по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ виконується.

5) Ударний струм КЗ , струм електродинамічної стійкості:

24,022<51 – умова по електродинамічній стійкості виконується.

6) Розрахунковий тепловий імпульс:

Розрахункові дані:

 

.

Каталожні дані:

 

,

.

 

Умова по електродинамічній стійкості виконується.

Лінії, що відходять, по низькій стороні виберемо однакової довжини з однаковими параметрами. Розрахунки вестимемо для однієї комірки ПС низької сторони (для решти комірок – устаткування аналогічно вибраній). Виберемо вимикачі Q5-Q7, Q9-Q12, Q14-Q18 за умовами 1 і 2 на номінальну напругу 10 кВ. Номінальна встановлена потужність на одну комірку 1 МВА.

Вибираємо вакуумний вимикач ВВ/TEL-10-20-630-УХЛ2 з такими параметрами:

Uн = 10 кВ;

Iн = 630 А;

Iн відкл = 20 кА;

іпр нас = 51 кА;

Iт = 20 кА;

tт = 3 с;

tc.в. = 0..0,025 с (беремо 0,025);

tрз.мін. = 0,65 с;

 = 0,4.

Перевіримо вимикач:

3) Періодична складова струму КЗ  умова по комутаційній здатності виконується.

4) Час від початку КЗ до розбіжності контактів:

 

Аперіодична складова струму КЗ:

 

,

,

.

 

22,28<39,6 – умова по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ виконується.

5) Ударний струм КЗ , струм електродинамічної стійкості:

24,022<51 – умова по електродинамічній стійкості виконується.

6) Розрахунковий тепловий імпульс:

Розрахункові дані:

 

.

 

Каталожні дані:

 

.

 

58,1<1200 – умова по електродинамічній стійкості виконується.

Виберемо Q 4(СВ).

Вибираємо вакуумний вимикач ВВ/TEL-10-20-630-УХЛ2 з такими параметрами:

Uн = 10 кВ;

Iн = 630 А;

Iн відкл = 20 кА;

іпр нас = 51 кА;

Iт = 20 кА;

tт = 3 с;

tc.в. = 0..0,025 с (беремо 0,025);

tрз.мін. = 0,7 з;

 = 0,4.

Перевіримо вимикач:

3) Періодична складова струму КЗ  умова по комутаційній здатності виконується.

4) Час від початку КЗ до розбіжності контактів:

 

 

Аперіодична складова струму КЗ:

 

,

,

.

 

22,28<39,6 – умова по комутаційній здатності на асиметричний струм КЗ виконується.

5) Ударний струм КЗ , струм електродинамічної стійкості: 24,022<51 – умова по електродинамічній стійкості виконується.

6) Розрахунковий тепловий імпульс:

Розрахункові дані:

 

.

 

Каталожні дані:

 

.

62,4<1200 – умова по електродинамічній стійкості виконується.

 

Вибір ОПН на стороні 10 кВ

 

ОПН вибираються за умовами [4]:

1) по номінальній напрузі;

2) по найбільшій робочій напрузі:

 

, (3.18)

де  – найбільша допустима напруга ОПН;

 – найбільша робоча напруга мережі.

3) по рівню тимчасових перенапружень:

 

, (3.19)

 

де – максимальне значення напруги промислової частоти, яке витримує ОПН;

 – рівень тимчасових перенапружень.

4) по координаційному інтервалу для грозових перенапружень:

 

, (3.20)

де – координаційний інтервал,

 

 – рівень грозової випробувальної напруги,

 – напруга на ОПН при номінальному розрядному струмі.

5) по координаційному інтервалу для внутрішніх перенапружень:

 

, (3.21)

де  – координаційний інтервал,

 

 – рівень грозової випробувальної напруги,

 – напруга на ОПН при номінальному розрядному струмі.

7) по струму КЗ:

 (3.22)

 

де  – номінальний струм ОПН.

Виберемо обмежувачі перенапруження А5 і А6 на номінальну напругу 10 кВ марки ОПН-КР/TEL-10/12.0-УХЛ2 з такими параметрами:

– номінальна напруга 10 кВ;

– номінальний розрядний струм 10 кА;

– постійна робоча напруга 12 кВ;

– грозова випробувальна напруга    39,6 кВ;

– залишкова напруга 31,3 кВ;

– допустима напруга 34 кВ;

– стійкість до струмів КЗ 20 кА.

Перевіримо за умовами 2-6

2) найбільша допустима напруга ОПН , найбільша робоча напруга мережі .

12 >11,5 – умова виконується.

3) T=1,5 [4], UН.О.=12кВ, тоді , .

20>15 – умова виконується.

 

4) , , тоді

.

0,21>0,2 – умова виконується.

5) , , тоді

.

0,37>0,2 – умова виконується.

6) , .

4,967<20 – умова виконується.

Висновки

В процесі виконання курсового проекту була спроектована підстанція 110/10кВ.

По стороні ВН використана схема моста з ремонтною перемичкою збоку живлячих ліній. Схема з ремонтною перемичкою найбільше підходить до ПС №3, адже ця схема забезпечує надійний перетік потужності через ПС, який відбувається по стороні 110 кВ.

В ході проектування вибрані електричні апарати на сторонах ВН та СН, а саме вимикачі потужності, заземлюючі роз’єднувачі, трансформатори струму і напруги, ОПН, заземлювачі та запобіжники. Після вибору всі апарати були перевірені на відповідність паспортних даних дійсним умовам експлуатації.

До курсового проекту додається три креслення: «Схема підстанції 110/10 кВ», «Підстанція 110/10 кВ. План» і «Підстанція 110/10 кВ. Загальний вигляд. Розрізи».

Список літератури

 

1. Розрахунок струмів короткого замикання та вибір електрообладнання на електричних станціях і підстанціях. Методичні вказівки для студентів \ Укл.: Буйний Р.О., Ананьєв В.М., Тесленко В.В. – Чернігів: ЧДТУ, 2004-70с.

2. Зорин В.В., Тисленко В. В. Системы электроснабжения общего назначения. – Чернигов: ЧГТУ 2005. – 341 с.

3. Гук Ю.Б. и др. Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб. пособие для вузов/Ю. Б. Гук, В. В. Кантан, С.С. Петрова. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985.–312 с., ил.

4. Методичні вказівки з обмежувачів перенапруг нелінійних виробництва підприємства «Таврида електрик» для електричних мереж 6-35 кВ. Київ, 2001.

5. Курсовой проект «Электрические системы и сети», Кравченко П.В., Чернигов, ЧГТУ - 2007 г.

6. Справочник по проектированию электроэнергетических систем / В.В. Ерше-вич, А.Н. Зейлигер, Г.А, Илларионов, и др.; под ред. С.С. Рокотяна и И. М. Шапиро. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 352 с.

7. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций, Учебник для техникумов. М., «Энергия», 1975. 704 с. с ил.

8. Каталог трансформаторного оборудования и высоковольтной аппаратуры ОАО «УРАЛЭЛЕКТРОТЯЖМАШ-УРАЛГИДРОМАШ».

9. Каталог электроаппаратов ЗАО «Группа компаний «Электрощит» – ТМ Самара».

10. Каталог оборудования ОАО «Запорожский завод высоковольтной аппаратуры».

11. Курсовой проект «Электрические системы и сети», Яценко Ю.С., Чернігів, ЧДТУ – 2007 р.

 

 

К урсовий проект по дисципліні

 

"Електричні станції і підстанції"

Завдання

 

Для схеми, приведеної в завданні на КП з дисципліни "Електричні системи і мережі" і розрахованих параметрах режиму і елементів схем заміщення повітряних ліній і трансформаторів, спроектувати підстанцію №3 згідно варіанту. При проектуванні окрім вибору комутаційних апаратів слід приділити увагу: власним потребам ПС, системі вимірювання і сигналізації, обмеженню перенапруження, заземленню і блискавкозахисту.

Варіант 18

Спроектувати ПС №3.

Вибрати комутаційну апаратуру на стороні високої і низької напруги.

 

Рисунок 1 – Схема заданої електричної мережі

Зміст

 

Список умовних позначень

Вступ

1. Струм короткого замикання на шинах ПС №3

2. Вибір і обгрунтування схеми підстанції

3. Вибір устаткування на стороні 110 кВ

4. Вибір устаткування на стороні 10 кВ

Висновки

Список використаної літератури

Список умовних позначень

 

ПЛ – повітряна лінія;

ВН – висока напруга;

КЗ – коротке замикання;

НН – низька напруга;

ОПН – обмежувач перенапруги;

РЗА – релейний захист і автоматика;

ТН – трансформатор напруги;

ТВП – трансформатор власних потреб;

ТС – трансформатор струму;

ПС – підстанція;

РПН – регулювання під навантаженням;

АСКОЕ – автоматична система комерційного обліку електроенергії;

ТП – трансформаторна підстанція;

АБ – акумуляторна батарея;

РП – ремонтна перемичка.

Вступ

 

Метою курсового проекта є проектування підстанції ПС 3, напругою 110/10 кВ. Процес проектування включає в себе вибір схеми електричних з’єднань з вищої та нижчої сторін, а також прийняття рішення щодо вибору обладнання і його компонування. Приведемо коротку класифікацію підстанцій.

Підстанції підрозділяються на ті, що знижують та підвищують напругу. На електростанціях завжди будують підстанції (ПС), які підвищують напругу з генераторної напруги до напруги електричної мережі, в яку вони підключені. Підстанції в електричних мережах будують знижуючими напругу,тому що вони знижують напругу мережі від якої вони живляться до напруги, яка необхідна для живлення споживачів.

Підстанції класифікуються за призначенням їх в електричній мережі енергосистеми: по потужності установлених трансформаторів та високій напрузі, по кількості розподільчих пристроїв більш низьких напруг, по головним схемам електричних з’єднань, по схемі підключення ПС до електричної мережі та конструктивному виконанню.

По призначенню ПС розділяються на більш відповідальні міжсистемні – ПС з вищою напругою 330-750 кВ, через які здійснюються перетоки електричної потужності між енергосистемами та прийом потужності віддалених генеруючих джерел живлення в центрі споживання; на вузлові – ПС напругою 110-330 кВ, які є центрами розподілу потоку електричних потужностей в окремих енергосистемах; районні – ПС напругою 110-220 кВ, які є центрами живлення окремих промислових районів; промислові (споживчі) – ПС напругою 35-220 кВ, розташовані біля або на території споживачів електричної енергії; глибокого вводу – ПС напругою 35-220 кВ, розташованих в центрі споживання електричної енергії в великих містах та промислових районах.

По напрузі та потужності трансформаторів, які встановлюються на ПС. Вища напруга та потужність трансформаторів визначають значимість та відповідальність ПС в даній точці електромережі; в характеристиці ПС вказується вища напруга (110,220 кВ) та всі ступені нижчої напруги, які має ПС, а також потужність трансформаторів (автотрансформаторів).

За головною схемою електричних з’єднань ПС діляться на підстанції: з простими схемами електричних з’єднань – блок-лінія-трансформатор, мостики без вимикачів і з вимикачами, спрощені схеми з одиночними системами шин – секціонованими та не секціонованими; зі складними схемами – дві системи шин з обхідною системою, різні варіанти схем багатокутників, дві системи шин з двома вимикачами на приєднання, схеми з 1,5 вимикачами на приєднання (полуторні) та ін.

По схемі підключення до електричної мережі ПС діляться: на тупикові – які живляться по одній або двох лініях від одного джерела живлення; прохідні – з входом та виходом лінії, яка живить ПС; ПС які живляться відпайкою від однієї або двох ліній, при цьому на шинах ПС енергія розподіляється на тій же напрузі без трансформації та відбір потужності через трансформатори на нижчій напрузі незначний; з багатостороннім живленням на різних напругах та розподілення енергії декількох напруг.

По конструктивному виконанню ПС діляться на: відкриті – на яких все обладнання РП високої напруги і трансформатори встановлено на відкритому повітрі; закриті – на яких обладнання РП високої напруги та трансформатори встановлені в приміщенні; змішані – на яких РП високої напруги можуть бути відкритими, а трансформатори знаходяться в закритих камерах або навпаки; комплектні – які поставляються заводами повністю змонтованими, або укомплектованими будівельними матеріалами та зібраним обладнанням у вигляді вузлів, блоків; блочні – які поставляються в вигляді змонтованих блоків, а на місті монтажу ведеться зборка блоків.

В ході реалізації алгоритму проектування електричних станції або підстанції з’являється велика кількість допустимих технічних рішень, фрагментів та підсистем об’єктів. Тому в ході виконання курсової роботи слід намагатися розробити найбільш надійний та найменш економічно затратний варіант проекту електричної підстанції.