Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов

Содержание

Введение................................................................................................................ 4

1 Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов.......................... 6

1.1 Выбор типа силовых трансформаторов.................................................... 6

1.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов.............................. 6

2 Выбор электрической схемы подстанции. Выбор основных конструктивных решений подстанции.......................................................................................................... 11

2.1 Выбор схемы на стороне 110 кВ.............................................................. 11

2.2 Выбор схемы на стороне 10 кВ................................................................ 11

3Расчет токов короткого замыкания................................................................. 13

3.1 Расчет токов КЗ в точке К-1...................................................................... 14

3.2 Расчет токов КЗ в точке К-2...................................................................... 16

4 Выбор электрических аппаратов.................................................................... 17

4.1 Выбор оборудования в цепи трансформатора на стороне 110 кВ......... 17

4.2 Выбор токоведущих частей на подстанции............................................. 20

4.3Выбор трансформаторов тока на стороне 110 кВ................................... 23

4.4Выбор трансформаторов напряженияна стороне 110 кВ........................ 23

4.5Выбор ограничителей перенапряженияна стороне 110 кВ...................... 23

4.6Выбор изоляторовна стороне 110 кВ....................................................... 23

4.7Выбор оборудования в цепи трансформатора на стороне 10 кВ............ 23

4.8Выбор трансформаторов тока на стороне 10 кВ..................................... 25

4.9Выбор трансформаторов напряжения на стороне 10 кВ......................... 28

4.10Выбор ограничителей перенапряжения для ЗРУ-10 кВ......................... 29

5 Выбор оперативного тока, системы измерений. Выбор трансформаторов собственных нужд.................................................................................................................... 31

5.1 Выбор оперативного тока......................................................................... 31

5.2 Выбор трансформаторов собственных нужд на подстанции.................. 32

5.3Системы измерений, применяемые на подстанции................................... 33

6Расчет молниезащиты подстанции.................................................................. 35

Заключение........................................................................................................ 38

Библиографический список............................................................................... 40

Введение

Электроэнергетика – отрасль промышленности, занимающаяся производством электроэнергии на электростанциях и передачей её потребителям.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Единая энергетическая система России охватывает всю обширную территорию страны от западных границ до Дальнего Востока и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В составе ЕЭС России действует семь объединенных энергосистем (ОЭС) – ОЭС Центра, Средней Волги, Урала, Северо-Запада, Юга и Сибири, и территориально изолированных энергосистем (Чукотский автономный округ, Камчатский край, Сахалинская и Магаданская область, Норильско-Таймырский и Николаевский энергорайоны, энергосистемы северной части Республики Саха (Якутия)).

Энергосистема Тамбовской области входит в ЕЭС России, являясь частью Объединённой энергосистемы Центра, находится в операционной зоне филиала АО «СО ЕЭС» — «Региональное диспетчерское управление энергосистем Липецкой и Тамбовской областей» (Липецкое РДУ). Энергосистема региона связана с энергосистемами Липецкой области, Рязанской области, Воронежской области и Пензенской области.

 Общая протяженность линий электропередачи напряжением 110—500 кВ составляет 3868,9 км, в том числе линий электропередачи напряжением 500 кВ — 642,7 км, 220 кВ — 701,4 км, 110 кВ — 2524,8 км. Магистральные линии электропередачи напряжением 220—500 кВ эксплуатируются филиалом ПАО «ФСК ЕЭС» — «Верхне-Донское ПМЭС», распределительные сети напряжением 110 кВ и ниже — филиалом ПАО «Россети Центр» — «Тамбовэнерго» (в основном) и территориальными сетевыми организациями.

Потребление электроэнергии в Тамбовской области (с учётом потребления на собственные нужды электростанций и потерь в сетях) в 2020 году составило 3432 млнкВт·ч, максимум нагрузки — 579 МВт. Таким образом, Тамбовская область является энергодефицитным регионом, дефицит покрывается за счёт перетоков из соседних энергосистем. В структуре потребления электроэнергии в регионе лидирует потребление населением — 24%, поля промышленности составляет 21%. Крупнейшие потребители электроэнергии (по итогам 2019 года): ООО «Тамбовский бекон» — 61,5 млнкВт·ч, ОАО «Токаревская птицефабрика» — 55,2 млн кВт·ч, АО «Инжавинская птицефабрика» — 52,3 млн кВт·ч. Функции гарантирующего поставщика электроэнергии выполняют ПАО «Тамбовская энергосбытовая компания» и АО «Тамбовская областная сбытовая компания»

Тупиковая ПС – это ПС, получающая электроэнергию от одной электроустановки высшего напряжения к ЭУ потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов.

Подстанции (ПС) предназначены для приёма, преобразования и распределения электроэнергии.

Схема подстанции тесно увязывается с назначением и способом присоединения подстанции к питающей сети и должна:

-обеспечивать надёжность электроснабжения потребителей подстанции и перетоков мощности по межсистемным или магистральным связям в нормальном и в послеаварийном режимах;

-учитывать перспективу развития;

-допускать возможность постепенного расширения РУ всех напряжений;

-учитывать требования противоаварийной автоматики;

Главная схема электрических соединений подстанции является тем основным элементом, который определяет все свойства, особенности и техническую характеристику подстанции в целом.

 

Расчет токов КЗ в точке К-1

Периодическая составляющая тока короткого замыкания, кА

где

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания,кА:

Ударный ток, кА:

 

где k_у=1,7 – ударный коэффициент.

 

Определяется полное время отключения тока короткого замыкания.

 

где t_рз – время срабатывания релейной защиты, с

t_в–собственное время отключения выключателя,с

Периодическую составляющая тока короткого замыкания в точке К-1:

Апериодическую составляющая тока КЗ в точке К-1

3.2 Расчет токов КЗ в точке К-2

Периодическая составляющая тока короткого замыкания (3.5), кА

где

 

Апериодическая составляющая тока короткого замыкания (3.6),кА

 

Ударный ток (3.7), кА

где k_у=1,7 – ударный коэффициент.

Определяется полное время отключения тока короткого замыкания (3.8).

Периодическую составляющая тока КЗ (3.9) в точке К-2:

Апериодическую составляющая тока КЗ (3.10) в точке К-2:

Таблица 3.1 – Значения токов короткого замыкания

	Iп.о., кА	Iа.о., кА	iу, кА	Iп.t., кА	iа.t., кА
1	2	3	4	5	6
К-1 от системы	1,79	2,78	4,73	1,79	0,41
К-2 от системы	21,54	30,46	51,78	21,54	4,57

 

Выбор оперативного тока

Совокупность источников питания, кабельных линий, шин питания переключающих устройств и других элементов оперативных цепей составляет систему оперативного тока данной электроустановки. Оперативный ток на подстанциях служит для питания вторичных устройств, к которым относятся оперативные цепи защиты, автоматики и телемеханики, аппаратура дистанционного управления, аварийная и предупредительная сигнализация. При нарушениях нормальной работы подстанции оперативный ток используется также для аварийного освещения и электроснабжения электродвигателей (особо ответственных механизмов).

Проектирование установки оперативного тока сводят к выбору рода тока, расчету нагрузки, выбору типа источников питания, составлению электрической схемы сети оперативного тока и выбору режима работы.

К системам оперативного тока предъявляют требования высокой надежности при коротких замыканиях и других ненормальных режимов в цепях главного тока.

Постоянный оперативный ток - система питания оперативных цепей, при которой в качестве источника питания применяется аккумуляторная батарея.

Постоянный оперативный ток применяется на подстанциях 110-220 кВ со сборными шинами этих напряжений, на подстанциях 35-220 кВ без сборных шин на этих напряжениях с масляными выключателями с электромагнитным приводом, для которых возможность включения от выпрямительных устройств не подтверждена заводом-изготовителем.

Заключение

Целью курсового проекта являлось проектирование понизительной подстанции (ПС) 110/10 кВ.

Проектируемая ПС получает питание от системы. Были предложены к установке ОРУ-110кВ типовая схема 110-4Н с элегазовыми выключателями и распределительное устройство 10 кВ с вакуумными выключателями.

В ходе выполнения поставленной задачи был произведён расчёт графиков нагрузок, на основе которого были выбраны 2 силовых трансформатора ТРДН-63000/110/10. Для данной схемы рассчитаны токи короткого замыкания в расчетных точках на стороне высокого и низкого напряжения подстанции, по которым в дальнейшем проводилась проверка оборудования.На основе выбора главной схемы электрических соединений подстанции, а именно два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии, проводился выбор основного оборудования подстанции.

По рассчитанным рабочим токам выбрано основное оборудование и токоведущие части. На стороне 110 кВ выбраны выключатели типа ВГТ-110-40/2500 УХЛ2, разъединители типаРПД-110, сталеалюминевый провод    АС-120/19, а также установлены трансформаторы тока типа ТРГ-110 и трансформаторы напряжения НКФ-110.

На стороне 10 кВ выбираем КРУ типа PIX12 с вакуумными выключателями VAH 12-63-2500-27 в цепи трансформатора и на отходящих фидерах. Выбираем трансформаторы тока ТШЛ-СВЭЛ-10 для ввода в трансформатор и ТОЛ-10-0,2/0,5/Р-200 для отходящих линий.

Для контроля и учета передаваемой электроэнергии на подстанции установлены контрольно-измерительные приборы: ЩМ-120 который объединяет в себе функции амперметра, ваттметра, варметра, частотомера и вольтметра. В качестве счетчика электрической энергии для технического учета используем МИП «Фотон», цифровой амперметр ЩП-120.

Для обеспечения безопасности работы обслуживающего персонала и нормальной работы электрооборудования произведен расчет заземляющего устройства, для защиты от прямых ударов молнии рассчитанамолниезащитаПС.

ПС отвечает всем параметрам качества электропередачи для потребителей I, II и III категорий.

 

 

Библиографи ческий список

1. ГОСТ 2.106 – 96 ЕСКД. Текстовые документы

2. ГОСТ 2.105 – 2019 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам

3. ГОСТ Р 7.0.100 – 2018 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание

4. ГОСТ 14209-85 (СТ СЭВ 3916-82). Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки. М.: Изд-во стандартов, 1985. 30 с.

5. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей [Текст]: Учебно – практическое пособие. Доп. Министерством образования РФ.Авт – сост: С. С. Бодрухина. – Москва: КНОРУС, 2015. – 260 с.

6. Правила проектирования и монтажа электроустановок [Текст]. – Москва: ОМЕГА-Л, 2018. – 104 с. (Безопасность и охрана труда)

7. Сборник Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750кв. Типовые решения, для электросетевых объектов ОАО ФСКЕЭС

8. Блок, М. В. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для энергетических специальностей [Текст]: М. В. Блок – Москва, 2009

9. Васильков, А. В. Источники электропитания [Текст]: Учебное пособие. Доп. Министерством образования РФ: А. В. Васильков. – Москва: Форум, 2012. – 400 с. (Профессиональное образование)

10. Карапетян, И.Г., Файбисович, Д. Л. Справочник по проектированию электрических сетей [Текст]: Справочное пособие: Учеб. Пособие. Доп. Министерством образования РФ: под ред. Файбисович Д. Л. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва: Издательство НЦ ЭНАС, 2017. – 376 с.

11. Неклепаев, Б. Н., Крючков, И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования [Текст]: Б. Н. Неклепаев И. П. Крючков – Москва: Энергоатомиздат, 2009

12.  Рожкова Л.Д.. Электрооборудование электрических станций и подстанций [Текст]: Учеб. пособие для СПО. Доп. Министерством образования РФ/ Л.Д. Рыжков, Л.К. Карнеева. – М.: Академия, 2004. – 448 с... (Среднее профессиональное образование).

 

 

Содержание

Введение................................................................................................................ 4

1 Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов.......................... 6

1.1 Выбор типа силовых трансформаторов.................................................... 6

1.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов.............................. 6

2 Выбор электрической схемы подстанции. Выбор основных конструктивных решений подстанции.......................................................................................................... 11

2.1 Выбор схемы на стороне 110 кВ.............................................................. 11

2.2 Выбор схемы на стороне 10 кВ................................................................ 11

3Расчет токов короткого замыкания................................................................. 13

3.1 Расчет токов КЗ в точке К-1...................................................................... 14

3.2 Расчет токов КЗ в точке К-2...................................................................... 16

4 Выбор электрических аппаратов.................................................................... 17

4.1 Выбор оборудования в цепи трансформатора на стороне 110 кВ......... 17

4.2 Выбор токоведущих частей на подстанции............................................. 20

4.3Выбор трансформаторов тока на стороне 110 кВ................................... 23

4.4Выбор трансформаторов напряженияна стороне 110 кВ........................ 23

4.5Выбор ограничителей перенапряженияна стороне 110 кВ...................... 23

4.6Выбор изоляторовна стороне 110 кВ....................................................... 23

4.7Выбор оборудования в цепи трансформатора на стороне 10 кВ............ 23

4.8Выбор трансформаторов тока на стороне 10 кВ..................................... 25

4.9Выбор трансформаторов напряжения на стороне 10 кВ......................... 28

4.10Выбор ограничителей перенапряжения для ЗРУ-10 кВ......................... 29

5 Выбор оперативного тока, системы измерений. Выбор трансформаторов собственных нужд.................................................................................................................... 31

5.1 Выбор оперативного тока......................................................................... 31

5.2 Выбор трансформаторов собственных нужд на подстанции.................. 32

5.3Системы измерений, применяемые на подстанции................................... 33

6Расчет молниезащиты подстанции.................................................................. 35

Заключение........................................................................................................ 38

Библиографический список............................................................................... 40

Введение

Электроэнергетика – отрасль промышленности, занимающаяся производством электроэнергии на электростанциях и передачей её потребителям.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Единая энергетическая система России охватывает всю обширную территорию страны от западных границ до Дальнего Востока и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В составе ЕЭС России действует семь объединенных энергосистем (ОЭС) – ОЭС Центра, Средней Волги, Урала, Северо-Запада, Юга и Сибири, и территориально изолированных энергосистем (Чукотский автономный округ, Камчатский край, Сахалинская и Магаданская область, Норильско-Таймырский и Николаевский энергорайоны, энергосистемы северной части Республики Саха (Якутия)).

Энергосистема Тамбовской области входит в ЕЭС России, являясь частью Объединённой энергосистемы Центра, находится в операционной зоне филиала АО «СО ЕЭС» — «Региональное диспетчерское управление энергосистем Липецкой и Тамбовской областей» (Липецкое РДУ). Энергосистема региона связана с энергосистемами Липецкой области, Рязанской области, Воронежской области и Пензенской области.

 Общая протяженность линий электропередачи напряжением 110—500 кВ составляет 3868,9 км, в том числе линий электропередачи напряжением 500 кВ — 642,7 км, 220 кВ — 701,4 км, 110 кВ — 2524,8 км. Магистральные линии электропередачи напряжением 220—500 кВ эксплуатируются филиалом ПАО «ФСК ЕЭС» — «Верхне-Донское ПМЭС», распределительные сети напряжением 110 кВ и ниже — филиалом ПАО «Россети Центр» — «Тамбовэнерго» (в основном) и территориальными сетевыми организациями.

Потребление электроэнергии в Тамбовской области (с учётом потребления на собственные нужды электростанций и потерь в сетях) в 2020 году составило 3432 млнкВт·ч, максимум нагрузки — 579 МВт. Таким образом, Тамбовская область является энергодефицитным регионом, дефицит покрывается за счёт перетоков из соседних энергосистем. В структуре потребления электроэнергии в регионе лидирует потребление населением — 24%, поля промышленности составляет 21%. Крупнейшие потребители электроэнергии (по итогам 2019 года): ООО «Тамбовский бекон» — 61,5 млнкВт·ч, ОАО «Токаревская птицефабрика» — 55,2 млн кВт·ч, АО «Инжавинская птицефабрика» — 52,3 млн кВт·ч. Функции гарантирующего поставщика электроэнергии выполняют ПАО «Тамбовская энергосбытовая компания» и АО «Тамбовская областная сбытовая компания»

Тупиковая ПС – это ПС, получающая электроэнергию от одной электроустановки высшего напряжения к ЭУ потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов.

Подстанции (ПС) предназначены для приёма, преобразования и распределения электроэнергии.

Схема подстанции тесно увязывается с назначением и способом присоединения подстанции к питающей сети и должна:

-обеспечивать надёжность электроснабжения потребителей подстанции и перетоков мощности по межсистемным или магистральным связям в нормальном и в послеаварийном режимах;

-учитывать перспективу развития;

-допускать возможность постепенного расширения РУ всех напряжений;

-учитывать требования противоаварийной автоматики;

Главная схема электрических соединений подстанции является тем основным элементом, который определяет все свойства, особенности и техническую характеристику подстанции в целом.

 

Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов