Расчёт токов короткого замыкания

Аннотация

С. 32. Ил. 4. Табл. 8. Библиогр.: 7 назв.

В работе произведен расчет токов короткого замыкания ГПП-7 и ПС-54 ОАО «НЛМК».

Выбраны кабели отходящих линий, шинопроводы, трансформаторы собственных нужд, измерительные трансформаторы напряжения, разъединители, ограничители перенапряжений, вакуумные выключатели (вводные, секционные и отходящих линий).

 

Графическая часть:

Однолинейная схема ГПП-7 – А3

Однолинейная схема ПС-54 – А3

Всего в формате А1 – 0,5

 

Оглавление

 

Аннотация. 2

ВВЕДЕНИЕ. 4

1 Расчёт токов короткого замыкания. 5

1.1 составление Схемы замещения. 5

1.2 Расчёт для точек К-1.1, К-1.2, К-1.3. 6

1.3 Расчёт для точек К-2.1,К-2.2, К-2.3. 10

2 РАСЧЕТ НАГРУЗКИ ПОДСТАНЦИИ 10КВ.. 13

3 Выбор трансформаторов собственных нужд 10 кВ.. 15

4 Выбор измерительных трансформаторов напряжения. 18

5 Выбор кабелей отходящих линий 10 кВ.. 20

6 Выбор и проверка шин 10 кВ.. 21

7 Выбор разъединителей 10 кВ.. 24

8 Выбор вакуумных выключателей. 25

8.1 Выключатели линий ГПП-7. 26

8.2 Вводные и секционные выключатели ПС-54. 28

8.3 Выключатели отходящих линий ПС-54. 30

9 Выбор ограничителей перенапряжения (ОПН) 10 кВ.. 32

Заключение. 33

Библиографический список. 34

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Электрическая энергия широко применяется во всех областях народного хозяйства и в быту. Этому способствует универсальность и простота ее использования, возможность производства в больших количествах промышленным способом и передачи на большие расстояния. Энергетика занимает ведущее место среди отраслей народного хозяйства. Уровень развития энергетики и электрификации в наиболее обобщенном виде отражает достигнутый технико-экономический потенциал страны.

Несмотря на спад производства и прочие неблагоприятные факторы, энергетика по-прежнему развивается и в настоящее время необходимы правильно спроектированные подстанции для распределения и передачи электроэнергии.

В качестве исходных данных используем однолинейные схемы ГПП-7 и ПС-54 ОАО «НЛМК».

ГПП-7 построена и введена в эксплуатацию для снабжения электроэнергией потребителей первой категории ОАО НЛМК на уровне 10 кВ и 35 кВ.

В курсовой работе проведён анализ и расчёт секций ПС-54. Взяты секции II и III 10 кВ.

Расчет токов короткого замыкания производится на основании схемы замещения, в которой все элементы схемы (трансформаторы, реакторы, кабельные и воздушные линии, двигатели и т. д.) заменяются соответствующими полными сопротивлениями.

По результатам расчёта токов короткого замыкания происходит подбор нужного электрооборудования.

Расчёт токов короткого замыкания

Составление Схемы замещения

 

На рисунке 1 приведена принципиальная схема участка с точками короткого замыкания.

 

Рисунок 1. Участок для расчёта токов КЗ по вводу №1 и вводу №2

 

Рассчитаем токи короткого замыкания на шинах ГПП-1 и ЦРП-75. Пользуемся однолинейными схемами и заданным током короткого замыкания на вводных шинах 110 кВ ГПП-1. Схема замещения – рисунок 2.

Рисунок 2. Общая схема замещения

 

РАСЧЕТ НАГРУЗКИ ПОДСТАНЦИИ 10КВ

 

Полная мощность каждого фидера указана на схеме ЦРП-75. Если два фидера одинаковой мощности идут на один объект, то установленная мощность каждого из них принимается равной половине полной. По полной и установленной мощности каждого фидера, секции и всей подстанции считаются полные и установленные токи по формулам:

Все мощности и токи сводятся в таблицу 2.

 

Таблица 2. Нагрузка подстанции 10 кВ

№ фидера
1 (КТП-Д.Ч)			57,74	28,87
3 Разливка N 5,6			57,74	28,87
4 Разливка N 7,8			57,74	28,87
6 КТП-4			57,74	28,87
9 КТП-6			57,74	57,74
III секция			288,7	173,22
16 Дым. печи N4			57,74	57,74
17 КТП СПТ-1			23,09	23,09
18 (КТП-Д.Ч)			57,74	28,87
19 Уч. сж. смолы			57,74	57,74
20 ТП-2			36,37	36,37
23 Разливка N 5,6			57,74	28,87
24 Разливка N 7,8			57,74	28,87
25 КТП-4			57,74	28,87
26Подкач. насосн N51			57,74	57,74
IV секция			463,64	348,16
ПС-54			752,34	521,38

 

Выбор кабелей отходящих линий 10 кВ

 

Кабели линий, отходящих от секций ПС-54, выбираются по условию:

где – максимально допустимый ток кабеля;

– номинальный ток отходящей линии.

Сечение кабеля определяется по экономической плотности тока:

где – экономическая плотность тока.

Принимаем, что вся нагрузка работают в номинальном режиме.

- линии 1, 3, 4,6,9,16,18,19,23,24,25,26:

Принимаем кабель АПвП 3×70 мм² с

-линия 17:

Принимаем кабель АПвП 3×50 мм² с

-линия 20:

Принимаем кабель АПвП 3×50 мм² с

 

Выбор и проверка шин 10 кВ

 

В закрытых РУ 10 кВ сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 10 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Согласно ПУЭ сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений по экономической плотности тока не проверяются. Выбор сечения шин производится по нагреву(по допустимому току):

где – допустимый ток выбранного сечения шины,

– максимальный ток, текущий через шину, определяется нагрузкой.

Ток через шину будет определяться как сумма токов отдельных линий.

Для первой и второй секции будем считать, что каждый трансформатор на отходящих линиях работает с номинальной нагрузкой.

Ток шины первой секции:

Ток шины второй секции

 

Для первой и второй секции выбираем алюминиевые шины сечением 50x6 мм с допустимым длительным током .

Согласно условиям, шинопровод проверяется на динамическую стойкость:

Для алюминиевых шин

Максимальный момент, действующий на шину:

где – максимальная сила, действующая на пролет шины при трехфазном коротком замыкании; – длина пролета шины.

Длина пролета шины выбирается исходя из длины всей шины:

где – число ячеек в каждой секции шин.

Принимаем , – расстояние между соседними шинами.

где – сечение шины.

Выбранные шины выдерживают динамические нагрузки.

Так же шины проверяются на термическую стойкость:

где сечение шины.

Данная шина термически устойчива.

 

Выбор разъединителей 10 кВ

 

Выбор разъединителей значительно проще, чем выбор выключателей, так как разъединители не предназначены для отключения ни нормальных, ни тем более аварийных токов. В связи с этим при выборе их ограничиваются определением необходимых рабочих параметров: номинального напряжения U_н и длительного номинального I_дн, а также проверкой на термическую и динамическую стойкость при сквозных токах короткого замыкания. Разъединителями комплектуются все вакуумные выключатели, для создания видимых разрывов цепи.

Принимаем шинный разъединитель РВФЗ-3-10/1000 У3 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение

Номинальный ток

Ток термостойкости:

Срок службы: 25

 

Принимаем линейный разъединитель РВЗ 10/1000-III УХЛ3 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение

Номинальный ток

Ток термостойкости:

Срок службы: 25

 

Таким образом, выбранные шинный и линейный разъединители удовлетворяет условиям термической и динамической стойкости при воздействии рассчитанных токов короткого замыкания.

 

Выключатели линий ГПП-7

 

Для выключателя отходящих линий номер 25 и 58 принимаем выключатель марки BB/TEL-10-20/1000У2. Его характеристики представлены в таблице 6.

Таблица 6. Характеристики BB/TEL-10-20/1000У2

Наименование параметра	Значение
Номинальное напряжение, кВ
Наибольшее рабочее напряжение, кВ
Номинальный ток, А
Номинальный ток отключения, кА
Ток термической стойкости, кА
Собственное время отключения, мс, не более
Полное время отключения, мс, не более
Собственное время включения, мс, не более
Время протекания тока термической стойкости, с

 

Проверка по напряжению:

Проверка по номинальному току:

Проверка по току отключения:

Проверка на термическую стойкость:

где – тепловой импульс тока КЗ.

Таким образом, выбранные выключатели удовлетворяет всем условиям, обеспечивают защиту цепей от токов короткого замыкания и перенапряжений и могут использоваться в качестве выключателя отходящих линий номер 25 и 58.

 

Заключение

 

В курсовом проекте произведен расчет электрооборудования подстанции ПС-54 ОАО «НЛМК».

В рамках данной работы осуществлен расчет величин токов трехфазного короткого замыкания, выбор основного высоковольтного оборудования. На основании полученных данных о величинах токов короткого замыкания произведена проверка выбранного электрооборудования на термическую и электродинамическую стойкость. Произведен выбор трансформаторов собственных нужд. Установлены вакуумные выключатели фирмы «Таврида-Электрик» и произведен выбор и проверка кабелей отходящих линий и шин.

От правильности расчёта и подбора электрооборудования зависит качество технологического процесса, правильная эксплуатация устройств и, самое главное, жизнь и здоровье работающего персонала.

 

Библиографический список

 

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [Текст]. Министерство энергетики РФ – М: Энергоатомиздат, 2002, – 302с.

2. Шеховцов В. П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 214 с.

3. 3 Вакуумный выключатель BB/TEL-10. Руководство по эксплуатации. – 58 с.

4. Федеров А.А., Камнева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: «Энергоатомиздат», 1984. 472 с.

5. СТО 56947007-29.240.10.028-2009 Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35 - 750 кВ. М.: Минэнерго России. – ОАО «ФСК ЕЭС», 2009. 96 с.

6. Федеров А.А. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. В 2 т. Т. 1. Электроснабжение. М.: «Энергоатомиздат», 1986. 568 с.

7. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М: Энергия, 1987. 161 с.

 

Аннотация

С. 32. Ил. 4. Табл. 8. Библиогр.: 7 назв.

В работе произведен расчет токов короткого замыкания ГПП-7 и ПС-54 ОАО «НЛМК».

Выбраны кабели отходящих линий, шинопроводы, трансформаторы собственных нужд, измерительные трансформаторы напряжения, разъединители, ограничители перенапряжений, вакуумные выключатели (вводные, секционные и отходящих линий).

 

Графическая часть:

Однолинейная схема ГПП-7 – А3

Однолинейная схема ПС-54 – А3

Всего в формате А1 – 0,5

 

Оглавление

 

Аннотация. 2

ВВЕДЕНИЕ. 4

1 Расчёт токов короткого замыкания. 5

1.1 составление Схемы замещения. 5

1.2 Расчёт для точек К-1.1, К-1.2, К-1.3. 6

1.3 Расчёт для точек К-2.1,К-2.2, К-2.3. 10

2 РАСЧЕТ НАГРУЗКИ ПОДСТАНЦИИ 10КВ.. 13

3 Выбор трансформаторов собственных нужд 10 кВ.. 15

4 Выбор измерительных трансформаторов напряжения. 18

5 Выбор кабелей отходящих линий 10 кВ.. 20

6 Выбор и проверка шин 10 кВ.. 21

7 Выбор разъединителей 10 кВ.. 24

8 Выбор вакуумных выключателей. 25

8.1 Выключатели линий ГПП-7. 26

8.2 Вводные и секционные выключатели ПС-54. 28

8.3 Выключатели отходящих линий ПС-54. 30

9 Выбор ограничителей перенапряжения (ОПН) 10 кВ.. 32

Заключение. 33

Библиографический список. 34

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Электрическая энергия широко применяется во всех областях народного хозяйства и в быту. Этому способствует универсальность и простота ее использования, возможность производства в больших количествах промышленным способом и передачи на большие расстояния. Энергетика занимает ведущее место среди отраслей народного хозяйства. Уровень развития энергетики и электрификации в наиболее обобщенном виде отражает достигнутый технико-экономический потенциал страны.

Несмотря на спад производства и прочие неблагоприятные факторы, энергетика по-прежнему развивается и в настоящее время необходимы правильно спроектированные подстанции для распределения и передачи электроэнергии.

В качестве исходных данных используем однолинейные схемы ГПП-7 и ПС-54 ОАО «НЛМК».

ГПП-7 построена и введена в эксплуатацию для снабжения электроэнергией потребителей первой категории ОАО НЛМК на уровне 10 кВ и 35 кВ.

В курсовой работе проведён анализ и расчёт секций ПС-54. Взяты секции II и III 10 кВ.

Расчет токов короткого замыкания производится на основании схемы замещения, в которой все элементы схемы (трансформаторы, реакторы, кабельные и воздушные линии, двигатели и т. д.) заменяются соответствующими полными сопротивлениями.

По результатам расчёта токов короткого замыкания происходит подбор нужного электрооборудования.

Расчёт токов короткого замыкания

Составление Схемы замещения

 

На рисунке 1 приведена принципиальная схема участка с точками короткого замыкания.

 

Рисунок 1. Участок для расчёта токов КЗ по вводу №1 и вводу №2

 

Рассчитаем токи короткого замыкания на шинах ГПП-1 и ЦРП-75. Пользуемся однолинейными схемами и заданным током короткого замыкания на вводных шинах 110 кВ ГПП-1. Схема замещения – рисунок 2.

Рисунок 2. Общая схема замещения