Расчет трансформаторной подстанции

 

Введение………………………………………………………………………....…..3

1.Расчёт графиков нагрузки потребителей и мощности подстанции…...……….5

1.1.Расчёт графиков нагрузки потребителей……………………………….5

1.2.Расчёт мощности подстанции………………………………………….13

2.Выбор силовых трансформаторов………………………………………..….…14

2.1 Полная мощность нагрузки  с.н……………………………………...…18

3.Технико-экономическое сравнение вариантов выбора трансформаторов. .....22

4. Выбор проводов ЛЭП………………………...…………………………...……25

5.Выбор шин……………………………………………………………………….28

5.1 Выбор гибких шин на стороне высшего напряжения (ВН)……. ……29

5.2 Выбор гибких шин на стороне среднего напряжения (СН)…...… …..31

5.3 Выбор гибких шин на стороне низкого напряжения (НН)………... …32

5.4    Выбор жестких шин в закрытом распределительном устройстве

(ЗРУ) 10 кв.…………………………………………………………………………32

6. Выбор схем соединений подстанций…………………………………………..34

6.1. Выбор распределительного устройства высшего напряжения……...34

6.2. Выбор распределительного устройства среднего напряжения……...35

6.3. Выбор распределительного устройства низшего напряжения………36

7. Расчет токов короткого замыкания………………………...........................…...37

8. Выбор оборудования…………………………………………………………….41

Заключение…………………………………………………………………….……51

Список используемой литературы………………………………………………...52

 

 

 

Введение

 

В данной курсовой работе рассматривается расчет трансформаторной подстанции.

Подстанция (ПС) является составной частью схемы электроэнергетической системы. При выборе электрических соединений подстанций существующую роль играет местоположение ПС в схеме сети.

Рассчитываемая подстанция питается от двух независимых энергосистем. К данной подстанции подключены два потребителя. Причем один из потребителей является первой категории, а другой - второй. Потребитель первой категории - тяжелое машиностроение, второй категории – промышленный город.

Расчет трансформаторной подстанции включает в себя такие вопросы как расчет графиков нагрузки потребителей, выбор схемы подстанции, выбор числа и мощности трансформаторов, выбор проводов ЛЭП, расчет токов короткого замыкания, выбор оборудования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 - Исходные данные для курсового проектирования

 

Вариант	Первый потребитель	Второй потребитель	Напряжение
6	Тяжелое машиностроение Smax=70МВА	Промышленный город Smax=65 МВА	110/35/6

 

Длина к первому потребителю (напряжение 35 кВ) L1= 3 км.

Длина ко второму потребителю (напряжение 110 кВ) L2= 8 км.

В качестве потребителя первой категории принимаем тяжелое машиностроение, в качестве потребителя второй категории промышленный город.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Расчет графиков нагрузки потребителей и мощности подстанции

1.1 Расчет графиков нагрузки  потребителей

 

Рассмотрим потребителей первой категории – тяжелое машиностроение.

Полная потребляемая мощность (согласно заданию) Smax1=70 МВА.

Для расчета будем использовать графики нагрузки и коэффициента мощности тяжёлого машиностроения.

Коэффициент мощности: cosφ1= 0,9

Максимальная активная мощность:

Pmax1= Smax1∙ cosφ1       (1)

Pmax1= 70*0,9= 63 МВт

Максимальная реактивная мощность:

Qmax1=        (2)

Qmax1 = 30,5МВАр,

Так как трансформаторы и другое оборудование выбирается по средней нагрузке и наиболее загруженную смену, то для начала построим график нагрузки днной отрасли в графической (рис. 1) и табличной формах (таблица 1)

Piи Qi(%) берутся из графиков нагрузки тяжелое машиностроение.

 

Pi (Мвт)= ,     (3)     Qi(МВАр)= ,      (4)

Si(МВА)= .                   (5)

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 - Нагрузка тяжелого машиностроения

 

Интервал времени, ∆ti ч	Pi, %	Pi, MBт	Qi, %	Qi, MBАp	Si, MBA
0…1	100	63	100	31	70
1…2	100	63	95	29	69
2…3	100	63	97	30	70
3…4	75	47	89	27	54
4…5	50	32	90	27	42
5…6	50	32	90	27	42
6…7	70	44	90	27	52
7…8	75	47	95	29	55
8…9	77	49	90	27	56
9…10	70	44	89	27	52
10…11	76	48	95	29	56
11…12	65	41	92	28	50
12…13	58	37	99	30	47
13…14	58	37	91	28	46
14…15	70	44	99	30	53
15…16	75	47	99	30	56
16…17	75	47	90	27	55
17…18	75	47	93	28	55
18…19	72	45	94	29	54
19…20	70	44	95	29	53
20…21	60	38	83	25	45
21…22	62	39	90	27	48
22…23	63	40	93	28	49
23…24	70	44	90	27	52

 

 

Рисунок 1 - Суточный график активной, реактивной и общей нагрузки для тяжелое машиностроение

 

 

Рисунок 2 - Типовой суточный график активной и реактивной нагрузки для тяжелое машиностроение

 

 

Рассмотрим потребитель второй категории – Промышленный город.

Полная потребляемая мощность (согласно заданию): Smax2=65 МВА.

Для расчета будем использовать графики нагрузки и коэффициента мощности город.

Коэффициенты мощности: cosφ2= 0,9.

Максимальная активная мощность находиться по формуле (1):

Pmax2=58.50 МВт.

Максимальная реактивная мощность находиться по формуле (2):

Qmax2= 28.33 МВар.

Построим график нагрузки данной отрасли в графической (рис.3.) и табличной формах (табл.2.). Расчет производиться аналогично расчету нагрузки тяжелая промышленность.

 

Таблица 3 – Нагрузка промышленного города

 

Интервал времени, ∆ti ч	Pi, %	Pi, MBт	Qi, %	Qi, MBАp	Si, MBA
0…1	30	18	30	8	20
1…2	32	19	32	9	21
2…3	30	18	33	9	20
3…4	34	20	27	8	21
4…5	40	23	30	8	25
5…6	42	25	35	10	26
6…7	44	26	30	8	27
7…8	50	29	40	11	31
8…9	55	32	60	17	36
Продолжение таблицы 3
Интервал времени, ∆ti ч	Pi, %	Pi, MBт	Qi, %	Qi, MBАp	Si, MBA
9…10	60	35	65	18	40
10…11	65	38	70	20	43
11…12	70	41	75	21	46
12…13	75	44	60	17	47
13…14	75	44	65	18	48
14…15	80	47	65	18	50
15…16	70	41	70	20	46
16…17	90	53	60	17	55
17…18	100	59	55	16	61
18…19	90	53	50	14	55
19…20	80	47	45	13	49
20…21	70	41	40	11	42
21…22	60	35	35	10	36
22…23	50	29	30	8	30
23…24	30	18	25	7	19

 

Рисунок 3 - Типовой Суточный график активной и реактивной нагрузки для промышленного города

Рисунок 4 - Суточный график активной, реактивной и общей нагрузки для промышленного города

 

В таб.4 представлены данные по общему суточному графику нагрузки подстанции. Сам график представлен на рис. 5.

 

Таблица 4 - Суточному графику нагрузки подстанции

ti, ч	P∑, МВт	Q∑, МВАр	S ∑, МВА
0…1	80,55	39,01	89,50
1…2	81,72	38,05	90,15
2…3	80,55	38,95	89,47
3…4	67,14	34,81	75,63
4…5	54,90	35,96	65,63
5…6	56,07	37,38	67,39
6…7	69,84	35,96	78,55
7…8	76,50	40,32	86,48
8…9	80,69	44,46	92,12

Продолжение таблицы 4

ti, ч	P∑, МВт	Q∑, МВАр	S ∑, МВА
9…10	79,20	45,57	91,38
10…11	85,91	48,82	98,81
11…12	81,90	49,32	95,60
12…13	80,42	47,21	93,25
13…14	80,42	46,18	92,73
14…15	85,05	50,04	98,68
15…16	94,05	48,62	105,88
16…17	99,90	44,46	109,35
17…18	105,75	43,96	114,52
18…19	98,01	42,85	106,97
19…20	90,90	41,74	100,02
20…21	78,75	36,66	86,86
21…22	74,16	37,38	83,05
22…23	68,94	36,88	78,18
23…24	61,65	34,54	70,67

 

 

 

Рисунок 5 - Суточный график активной, реактивной и полной нагрузки подстанции

 

Рисунок 6 - Годовая мощность подстанции

 

 

Полная средняя мощность: ,     (6)

- Тяжелое машиностроение: = 53,36 МВА,

- Промышленный город: = 37,25 МВА,

- Подстанция в целом: = 90,04 МВА,

Активная средняя мощность:  ,     (7)

- тяжелое машиностроение: = 45,05 МВт,

- промышленный город: = 34,66 МВт,

- подстанция в целом: = 79,71 МВт,

Число часов использования максимума: ,   (8)

- тяжелое машиностроение: = 6263,40 ч,

- промышленный город: = 5190,30 ч,

- подстанция в целом: ч,

 

1.2 Расчет мощности подстанции

 

Мощность подстанции рассчитывается по формуле (9).

Sп/ст = Sср + Sс.н        (9)

где Sср – полная средняя мощность подстанции;

Sс.н– полная мощность потребляемая для собственных нужд.

Мощность собственных нужд потребляется с низкого напряжения с низкого напряжения подстанции (6 кВ), где питается тяжелое машиностроение.

Нагрузка собственных нужд составляет 4% от мощности потребителей:

Sс.н= 0,04* Sср,       (10)

Sс.н= 0,04* 90,04 = 3,60 МВА.

 

 

Мощность подстанции составляет:

Sп/ст= 90,04+3,60= 93,64 МВА.

2. Выбор силовых трансформаторов

 

Трансформатор является одним из важнейших элементов электрической сети. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до места потребления требует в современных сетях не менее чем в шестикратной трансформации в повышающих и понижающих трансформаторах.

Выбор числа трансформаторов на подстанции определяется категорийностью потребителя. От рассчитываемой в данном курсовом проекте подстанции питаются потребители: первой и второй категории. Для потребителя первой и второй категории необходимо два независимых источника.

Рассмотрим два варианта выбора трансформаторов для заданной подстанции.

 

1. Два трехобмоточных трансформатора («Неявный режим»).

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7 - Первый вариант выбора трансформаторов

 

ВН – обмотка высшего напряжения (110 кВ), мощность подключения на данную обмотку равна 93,64 МВА.

СН – обмотка среднего напряжения (35 кВ), мощность подключения на данную обмотку равна 53,36 МВА.

 

НН – обмотка низкого напряжения (10 кВ), мощность подключения на данную обмотку равна 37,25 МВА.

С.Н – мощность затрачиваемая на собственные нужды подстанции   (3,6 МВА).

Номинальная мощность одного трансформатора находится по формуле (11):

Sрасч= ,      (11)

Sрасч= 66,88 МВА

Исходя из найденных значений, выберем два трехобмоточных трансформатора одного типа и занесем их в табл.4.