Проектирование электрических сетей

Расчёт токов КЗ выполнен для параллельной работы силовых трансформаторов на напряжение 110кВ и раздельной на стороне 10кВ.
Мощность КЗ от системы Sкз=6200МВА,
обобщенная комплексная нагрузка на ПС-1 S=31,4МВА.

Рис.10. Схема электропередачи участка А-1.

Рис.11. Схема замещения
Параллельная работа трансформаторов не предусматривается. Обобщенная нагрузка ввиду удалённости от точки КЗ не учитывается.
Приведём параметры передачи к базисным условиям:
Sб=1000МВА; U1б=115кВ; U2б=10,5кВ.
Определяем базисные токи:
;
Определяем сопротивления всех элементов схемы замещения.
Энергосистема:
Автотрансформаторы:

ВЛ-110кВ:
Сопротивление трансформаторов Т1 и Т2 с расщеплённой обмоткой НН:

Суммарное сопротивление обмоток:
ХТ=ХВ+ХН=0,525+7,35=7,878
ЭДС системы: Е1=1,0
Расчёт токов КЗ в точке К-1.
Для расчёта периодической составляющая тока IП0 в начальный момент трёхфазного КЗ в точке К1 при замыкании на стороне высшего напряжения110кВ свернём схему к точке КЗ.
Хрез=Х7=ХС+Х1||Х2+Х3||X4=0,161+0,472/2+0,265/2=0,53

Рис.12. Преобразованная схема для расчётов токов КЗ в точке К1.
Периодическая составляющая тока КЗ в точке К1.

Ударный ток в точке К1 при Куд=1,8:
Наибольшее действующее значение полного тока Iуд:

Для расчёта периодической составляющая тока IП0 в начальный момент трёхфазного КЗ в точке К2 при замыкании на стороне высшего напряжения10кВ свернём схему к точке КЗ.
Хрез=Х7=ХС+Х1||Х2+Х3||X4+ X5=0,161+0,472/2+0,265/2+7,878=8,408

Рис.13. Преобразованная схема для расчётов токов КЗ в точке К2.
Периодическая составляющая тока КЗ в точке К1.

Ударный ток в точке К2 при Куд=1,2:
Наибольшее действующее значение полного тока Iуд:

Результаты сведем в таблицу.
Таблица 19
Точка КЗ Источник КЗ Iп0, кА iуд,кА Iуд,кА К1; ОРУ-110КВ Энергосистема 9,5 24,2 36,5 К2; Шины 10кВ Энергосистема 6,54 11,1 11,54
Выбор оборудования.
Выбор оборудования для ОРУ-110кВ.
Расчётная нагрузка:
; Imax=2*Iном=183,7А
Расчётные и каталожные данные по выключателям сводим в таблицу.
Таблица 20
Расчётные данные Каталожные данные Выключатель ВГП-110-20 УХЛ1 Разъединитель РДЗ-110/1000Н УХЛ1 Uуст=110кВ Uном=110кВ Uном=110кВ Imax=183,7А Iном=2500А Iном=1000А IП0=9,5кА Iдин=25кА Iтерм=25кА iуд=24,2,кА iдин=102кА Iпр.сх.=63кА Iуд=36,5,кА Iотк.ном.=20,кА На стороне 110кВ применяем измерительные трансформаторы тока типа ТВ-110-1-200/5, смонтированные в блок трансформаторов тока БТ. На шинах 110 кВ устанавливаем трансформаторы напряжения НКФ-110-83У1, смонтированные в виде блока БТН. Расчётные и каталожные данные для трансформаторов тока и напряжения сводим в таблицу.
Таблица 21
Расчётные данные Каталожные данные ТВ-110-1-200/5 НКФ-110-83У1 Uуст=110кВ Uном=110кВ Uном.перв=110/v3кВ Uном.втор.осн=110/v3кВ Uном.втор.доп=110кВ Imax=183,7А Iном.пер=200А iуд=24,2,кА iдин=52кА
Выбор оборудования на стороне 10кВ.
Расчётная нагрузка:
; Imax=2*Iном=2020,8А
Так как используется трансформатор ТРДН с расщеплёнными обмотками НН, то ток в цепи каждой обмотки НН будет в 2 раза меньше.
Расчётные и каталожные данные по выключателям сводим в таблицу.
Таблица 22
Расчётные данные Каталожные данные Выключатель ВВЭ-М-10-31,5УЗ Uуст=10кВ Uном=10кВ Imax=1010,4А Iном=1600А IП0=6,54кА Iтерм=31,5кА iуд=11,1,кА iдин=81кА Iуд=11,54,кА Iотк.ном.=31,5кА На стороне 10кВ применяем измерительные трансформаторы тока типа ТПОЛ-1500/5. Расчётные и каталожные данные по выключателям сводим в таблицу.
Таблица 23
Расчётные данные Каталожные данные ТПОЛ-1500/5 Uуст=10кВ Uном=10кВ Imax=1010,4А Iном=1500А На отходящих линиях со стороны 10кВ нагрузка:

Расчётные и каталожные данные по выключателям сводим в таблицу.
Таблица 24
Расчётные данные Каталожные данные Выключатель ВВЭ-10-20/630УЗ Uуст=10кВ Uном=10кВ Imax=188,4А Iном=630А IП0=6,54кА Iтерм=20кА iуд=11,1,кА iдин=51кА Iуд=11,54,кА Iотк.ном.=20кА Расчётные и каталожные данные для трансформаторов тока и напряжения сводим в таблицу.
Таблица 25
Расчётные данные Каталожные данные ТТ типа ТЛК-10-1 УЗ ТН типа ЗНОЛ 06-10 УЗ Uуст=10кВ Uном=10кВ Uном.перв=10/v3кВ Uном.втор.осн=100/v3кВ Uном.втор.доп=100кВ Imax=188,4А Iном.пер=300А Iном.втор=5А iуд=11,1,кА iдин=52кА
Выбор оборудования для собственных нужд подстанции.
Потребители собственных нужд.
Таблица 26
Вид потребителя Кол-во Мощ-ть на ед., кВт Общая мощ-ть, кВ Освещение ОРУ-110кВ 1 5 5 Отопление, освещение, вентиляция ЗРУ и ОПУ 1 30 30 Подогрев шкафа РЗА 2 5 10 Подогрев шкафов КРУ 10кВ 28 1 28 Подогрев приводов разъединителей 6 0,6 3,6 Подогрев приводов выключателей 2 1,8 3,6 Маслохозяйство 1 55 55 Охлаждение трансформаторов 2 5 10 Подзарядно-зарядный агрегат ВАЗП 2 46 92 ИТОГО 237,2
Расчётная нагрузка собственных нужд ПС:

где kc=0,8 – коэффициент спроса.
Расчёт мощности для трансформаторов:

Выбираем два трансформатора типа ТМ-160/10/0,4 с Uном=10±2х2,5%/0,4кВ. Трансформаторы для собственных нужд присоединяются через предохранители к шинам 10кВ каждой секции. Шины 0,4 кВ секционируются.
Оперативный ток на ПС – постоянный. Питание оперативных цепей постоянного тока осуществляется от трансформаторов СН через выпрямители с напряжением на выходе 110В.
Расчётная нагрузка для предохранителей на стороне 10кВ в цепях ТСН и ТН:
Imax=2*Iном=2028А
Расчётные и каталожные данные по предохранителям сводим в таблицу.
Таблица 27
Расчётные данные Каталожные данные ПКТ-VK-101-10-25-31,5 УЗ ПКН001-10 УЗ Uуст=10кВ Uном=10кВ Uном=10кВ Imax=20,2А Iном=25А iуд=24,2,кА iдин=31,5кА
Паспортные данные и место установки оборудования на ПС.
Сводим данные в таблицу.




Таблица 28
Место установки Оборудование Цепи ОРУ-110кВ ПС-1 Выключатель Колонковый элегазовый выключатель ВГП-110-20 УХЛ1, 110 кВ, 2500А, номинальный ток отключения 20кА, для работы на открытом воздухе в умеренно-холодном климате. Разъединитель Разъединитель РДЗ-110/1000Н УХЛ1 - для наружной установки, с двумя парами заземляющих ножей , 110 кВ, 1000А, для умеренно-холодного климата, тип привода ПРН-110 УХЛ1. Ограничитель напряжения ОПН-110У1 – ограничитель перенапряжений нелинейный, 110кВ, для наружной установки в умеренном климате. Трансформатор тока ТВ110-1-200/5 – трансформатор тока с фарфоровой изоляцией, с обмотками звеньевого типа, маслонаполненный, 110кВ, категория внешней изоляции по длине пути утечки – Б, класс точности – 05,/10Р, для работы на открытом воздухе в умеренном климате. Трансформатор напряжения НКФ-110-83У1 – трансформатор напряжения каскадной в фарфоровой покрышке, 110/v3 кВ, для работы на открытом воздухе в умеренном климате ЗРУ-10 кВ вводы трансформаторов, секционные выключатели Выключатель Вакуумный выключатель ВВЭ-М-10-31,5 УЗ 10кВ, 1600А, номинальный ток отключения 31,5кА, для работы в закрытых помещениях в умеренном климате. Трансформатор тока ТПОЛ-10-1500/5 УЗ – трансформатор тока с литой изоляцией, 12кВ, для работы закрытых помещениях в умеренном климате, класс точности -0,2/10Р. ЗРУ-10 кВ отходящие линии Выключатель Вакуумный выключатель ВВЭ-10-20/630УЗ, 10кВ, 630А, номинальный ток отключения 20кА, для работы в закрытых помещениях в умеренном климате. Трансформатор тока ТЛК-10-1 УЗ – трансформатор тока с литой изоляцией для КРУ10 кВ, для работы закрытых помещениях в умеренном климате, класс точности -0,2/10Р. ЗРУ-10кВ ТН Трансформатор напряжения ЗНОЛ 06-10УЗ – трансформатор напряжения однофазный, заземляемый с одним заземляющим вводом обмотки ВН, с литой изоляцией 10/03кВ для работы в закрытых помещениях в умеренном климате. ЗРУ-10кВ
цепи ТСН Предохранитель ПКТ-VK-101-10-25-31,5 УЗ – предохранитель высоковольтный, для защиты силовых трансформаторов, 10кВ, 25А, для работы в закрытых помещениях в умеренном климате. ЗРУ-10кВ
цепи ТН Предохранитель ПКН001-10 УЗ – предохранитель кварцевый, для трансформатора напряжения без ударного устройства, 10кВ, для работы в закрытых помещениях в умеренном климате. ЗРУ-10кВ Разрядник ОПНп-10- ограничитель перенапряжений 10кВ, в полимерном корпусе, для защиты изоляции оборудования от перенапряжения на линии.
Автоматика, защита, управление, сигнализация, измерения и учёт.
На ПС предусмотрены следующие устройства автоматики:
АВР на шинах 0,4 и 10кВ;
релейная защита и противоаварийная автоматика.
На силовых трансформаторах типа ТРДН мощностью 25МВА предусмотрены следующие основные защиты:
дифференциальная токовая защита от всех видов КЗ в обмотках трансформатора и на вводах;
токовая отсечка в цепи 110кВ трансформатора;
газовые защиты трансформатора и устройства РПН от замыканий внутри корпуса трансформатора и его РПН, сопровождающихся выделением газа и от понижения уровня масла;
устройства контроля изоляции газовых защит трансформатора и его устройств РПН.
В качестве резервных:
максимальные токовые защиты на стороне 110 и 10 кВ трансформатора от внешних многофазных КЗ;
защита от перегрузки;
охлаждение трансформатора.
Для защиты подстанционных элементов предусмотрены следующие виды защиты в шкафах КРУ:
на отходящих линиях – токовые отсечки и максимальные токовые защиты;
на секционных выключателях – максимальные токовые защиты;
на трансформаторных токовых вводах – суммарная токовая защита шин 10кВ;
на ТСН: токовые отсечки и максимальные токовые защиты.
Помимо перечисленных, предусмотрены следующие защиты и автоматики на панелях:
дуговая защита ячеек КРУ с пуском от разгрузочных клапанов и контролем по току на питающих вводах и секционных выключателей;
АВР секционных выключателей 10кВ, выполняемый при внутренних повреждениях в трансформаторе, а также при работе защиты минимального напряжения 10 кВ;
защита минимального напряжения;
АЧР с последующим АПВ 110кВ;
блокировка АЧР для предотвращения ложных отключений фидеров от АЧР при снижении частоты в результате КЗ в сети 110кВ;
сигнализация замыканий на землю в сети 110кВ.
Для управления, измерений, сигнализации, регистрации на ПС используется автоматизированная система управления и мониторинга (АСУ ТП ПС).
Управления разъединителями 110 кВ предусматривается по месту с помощью электроприводов. От ошибочных операций с разъединителями и заземляющими ножами предусмотрена схема электромагнитной блокировки. Питание цепей оперативной блокировки разъединителей 110кВ выполняется на выпрямленном оперативном токе.
Для учёта электроэнергии на ПС используются микропроцессорные счётчики «ЕвроАльфа» производства Метроника. На стороне 10кВ трансформаторов предусматривается технический учёт активной и реактивной энергии посредством счётчиков, установленных в шкафах КРУ соответствующих присоединений. Коммерческий учёт активной энергии на трансформаторах СН ПС предусматривается на стороне 0,4 кВ.
Микропроцессорные терминалы РЗА размещаются в шкафах двустороннего обслуживания напольного исполнения в помещении щита управления ПС. Устройства РЗА, реализованные на традиционной элементной базе, размещаются на реечных панелях.

Заключение.

В курсовой работе согласно заданию был выполнен расчёт параметров электрической сети по заданным исходным данным.
Было рассмотрено и рассчитано 4 варианта сетей с различным соединением. После расчёта основных технико-экономических показателей каждого варианта, было выбрано 2 лучших варианта.
Для них было рассмотрен более подробный расчёт технико-экономических показателей, после чего выбран окончательный вариант схемы электрической сети.
Для Выбранного варианта составлена схема замещения и выполнен расчёт параметров участков сети.
Кроме того, рассмотрена одна из подстанций схемы более подробно. Для неё рассчитаны токи КЗ, подобрано оборудование для ОРУ 110-кВ, на стороне 10кВ, выбрано оборудование для собственных нужд подстанции. Для подобранного оборудования определено место установки и паспортные данные. Указана автоматика, защита, управление, измерения и учёт на подстанции.











Литература.

Методические указания по проектированию электрических сетей. Часть I,II,III,IV. - М.; Изд-во МГОУ, 2008.
ГОСТ 11677–85. Трансформаторы (и автотрансформаторы).
Макаров Е. Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4–35 кВ и 110–1150 кВ / под ред. И. Т. Горюнова и А. А. Любимова. – М.: Папирус ПРО, 2003–2005. -312с.
Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. / В. В. Косов, В. Н. Лившиц, А. Г. Шахназаров и др. – М.: Экономика, 2000.
Мисриханов М. Ш., Мозгалев К. В., Неклепаев Б. Н., Шунтов А. В. и др. О технико-экономическом сравнении вариантов электроустановок при проектировании // Электрические станции. 2004. № 2.
Основы современной энергетики / под ред. А. П. Бурмана и В. А. Строева. – М.: Изд. МЭИ, 2003.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. – М.: ЭНАС, 2010. - 96с.
Справочник по проектированию электроэнергетических систем. – 3-е изд. / под ред. С. С. Рокотяна и И. М. Шапиро. – М.: Энергоатомиздат, 1985. -287с.
Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д. Л. Файбисовича. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : ЭНАС, 2012. – 376 с.
Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35–750 кВ. Типовые решения. СО ОАО«ФСК ЕЭС» № 56947007-29.240.010–2008. Введены 20.12.2007 г.










28