Электроснабжение предприятия

 

 

мм

= 46.1 мм

 

 

2.2 Построение картограммы нагрузок

При построении картограммы нагрузок используем масштаб, равный: m=2 кВ∙А/

Определим радиусы кругов, символизирующие  нагрузки по корпусам.

;                                                                        (2.3)

                                           2.3 Выбор места расположения главной понизительной подстанции

Месторасположение отдельно стоящих  станций выбираем из следующих соображений:

-смещение в сторону центра  энергетических нагрузок;

-смещение в сторону наибольшей  нагрузки;

-необходимое место разводки  кабелей ГПП (учет радиуса изгиба);

-необходимое место для работы  транспортной техники при ремонте  и замене силового оборудования  ГПП;

На территории предприятия линия 110 кВ будет проходить  на друхцепных анкерных опорах, расстояние между крайними проводами на которых равно 10м. Согласно ПУЭ ( п. 2.5.216) расстояние от крайнего провода линии 110 кВ, при наибольшем его отклонении до производственных сооружений должно быть не менее 4м.

3 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ  ГПП

3.1  Выбор числа  и мощности трансформаторов ГПП

Число трансформаторов выбираем из расчета доли нагрузок первой и второй категории на предприятия.

Доля нагрузок 1 и 2 категории равна:

                                                                 (3.1) 

Расчет нагрузок сведен в таблицу 3.

№ корпуса
-	20	21
1	0,85	6525.45
2	0,1	93.69
3	0,5	925.95
4	0,85	3230.34
5	0,9	3554.55
6	0,9	6349.95
7	1	952.6
8	1	9185.7
9	0,8	3902.08
10	0,85	5143.2
11	0,9	3628.17
12	1	70.57
å	-	43562.97

 

Для нагрузок 1-ой и 2-ой категории предприятия  в целом:

 

Выбираем двухтрансформаторную подстанцию потому что доля нагрузки первой и второй категории составляет 92

3.2 Выбор мощности  трансформаторов ГПП

Производим выбор трансформаторов  ГПП по упрощенным формулам:

1. кВ∙А                                   (3.2)

Ближайшая стандартная мощность

        2)

Ближайшая большая мощность

2.                                                                      (3.3)

где  - количество трансформаторов на подстанции;

       – коэффициент допустимой предварительной перегрузки который равен 1,5 , для трансформаторов средней мощности 2,5- 100 МВ А

 

    Ближайшая стандартная мощность трансформатора

    Выбираем два трансформатора номинальной мощностью

    Марка трансформаторов: ТРДН-40000/110

    Это двухобмоточные трансформаторы, с естественной циркуляцией масла и принудительным обдувом воздуха, с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН=40000 кВА ), предназначены для преобразования переменного тока напряжением 110 кВ в энергию низшего напряжения (6; 10 кВ) и поддержания заданного уровня напряжения в распределительных сетях в районах, отдаленных от промышленных зон, и для работы в электрических сетях общего назначения.

Технические характеристики трансформатора ТРДН-40000/110

Напряжение  обмотки ВН 115 кВ;

Напряжение  обмотки НН 10,5 кВ;

Потери холостого  хода 42 кВ;

Потери короткого  замыкания  160 кВ;

Напряжение  короткого замыкания  10,5 ;

Ток холостого  хода 0,75 ; 

 

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ  СЕЧЕНИЯ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ 110кВ

Выбираем линию питающую предприятие  двухсцепную.

4.1 Определение  расчетной мощности, передаваемой  по линии 110кВ

å,                                                             (4.1)

          где:   å потери в трансформаторах ГПП.

           å                                                              (4.2)

          где:

                                                                    (4.3)

          å

       

  Полная мощность передаваемая по линиям 110кВ равна:

 

4.2 Определение расчетного тока  в линиях 110 кВ

                                                                       (4.4)

 

     Экономическое сечение проводов  линии:

                                                                                           (4.5)

   Где:  экономическая плотность тока, ( неизолированные алюминиевые провода при 3000-5000 часов использования максимума нагрузки =1,1А(согласно ПУЭ).

 

  Выбираем ближайшее сечение  проводников равное 120.

  Проверяем выбранное сечение  по механической прочности и  коронообразованию.

     ПУЭ ограничивает по условиям механической прочности минимальной сечение сталеалюминевых проводов, сооружаемых на двухцепных опорах равным 120.                     

    Так же ограничивается минимальное сечение проводов по условиям коронообразования на линиях 110 кВ равное 120.

Выбираем  сечение проводов на линии 110 кВ равное 120.

Проверяем выбранное сечение по току послеаварийного  режима.

Допустимый  ток послеаварийного режима должен быть больше или равен двойному расчетному току.

                                                                                            (4.6)

      Допустимый ток послеаварийного режима для сталеалюминевых проводов сечением 120 равен 375А.

         

     Выбранное сечение линий допустимо для тока послеаварийного режима предприятия.

5 СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  СОЕДИНЕНИЙ ГПП

Схема подстанции будет упрощенной, т.е. без сборных  шин на первичном напряжении 110кВ, так как число питающих линий  равно числу присоединений. Со стороны  трансформаторов  на первичном напряжении ставятся выключатели  для увеличения надежности. Так же на стороне первичного напряжения ставиться не автоматизированная перемычка с разъединителями, для  питания двух трансформаторов от одной линии.

 

Рисунок 1. Схема  электрических соединений ГПП.

6 ВЫБОР РЕЖИМА РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ  ГПП

Электрические сети с номинальным напряжением 110кВ и выше работают с большими токами замыкания на землю, с эффективно или глухозаземленными нейтралями.

Сети с  номинальными напряжениями 6 35 кВ работают с малыми токами замыкания на землю, и изолированной нейтралью при небольших токах замыкания на землю, или с компенсационной нейтралью при определенных превышениях значений  емкостных токов.

 

Рисунок 2. Режим  нейтрали трансформаторов ГПП.

Согласно  ПУЭ компенсация емкостного тока замыкания не землю в сетях 10 кВ должна при значениях тока более 20А. Величина емкостного тока зависит  от протяженности кабельных линий 110 кВ. В проекте сеть 10 кВ не превышает 20 км и величина емкостного тока не превышает 20 А, что позволяет выбрать изолированную нейтраль у вторичных обмоток трансформаторов ГПП.

 

 

 

 

 

7 РАСЧЕТ ТОКОВ  КОТОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, ВЫБОР КОММУТАЦИОННЫХ  АППАРАТОВ РУ ГПП, ОПРЕДЕЛЕНИЕ  МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМЫХ СЕЧЕНИЙ  ОТХОДЯЩИХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙПО  ТЕРМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ТОКАМ  КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

7.1 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания  выполняем для выбранного ранее  нами трансформатора.

    Таковым является трансформатор  ТРДН-40000/110.

 

Технические характеристики трансформатора ТРДН-40000/110

Напряжение  обмотки ВН 115 кВ;

Напряжение  обмотки НН 10,5 кВ;

Потери холостого  хода 42 кВ;

Потери короткого  замыкания  160 кВ;

Напряжение  короткого замыкания  10,5 ;

Ток холостого  хода 0,75 ; 

 

 

Расчет проводим в базисных единицах.

Выбираем базисное мощность и напряжения.

Базисная мощность: = 1000 МВ∙А

Базисные напряжения: =115кВ;=10,5кВ.

Базисные токи: =5,02 Ка                                                  (7.1)

=54,98 кА                                                                          (7.2)

 

 

 

Рисунок 3. Расчетная  схема и схема замещения.

1. Расчет к.з. в точке К1.

Ток трехфазного короткого  замыкания.

Сопротивление схемы: =0.625                                  (7.3)

ЭДС схемы равна:

Сопротивление воздушной  линии: ,                   (7.4)

где: =0.4 Ом/км – удельное сопротивление линии;

l – длина линии, км.

 

Результирующее сопротивление  до точки К1.

                                             (7.5)                                               

Ток короткого замыкания  в точке К1 равен:

          

          

2)Расчет  к.з. в точке К2.

Сопротивления трансформатора с расщепленной обмоткой определяются из соотношений:

,                                                            (7.7)

,                                                                   (7.8)

где: – коэффициент расщепления, для трансформаторов с расщепленной обмоткой равен 3,5.

= 0,35

= 2,2

Результирующее сопротивление  до точки К2.

     (7.9)

Ток короткого замыкания (начальный сверх переходной ток) в точке К2 равен:

 

Ударный ток короткого  замыкания в точке К2 равен:

                                                                             (7.10)

         где: – ударный коэффициент.

         e,                                                                      (7.11)

         где: – постоянная времени короткого замыкания.

          (с),                                                                                  (7.12)

         где:  – активное сопротивление цепи от источника энергии до точки короткого замыкания;

 круговая частота = 2πf = 314 рад/с.

Активное  сопротивление элементов схемы  находим из соотношений x/r:

- система : =/50 = 1,25/50 =0,025

-трансформаторы :

                               (7.13)

                                               (7.14)

-воздушные линии :

                                       (7.15)

 

                                                                                    

e=1+1,13=1,67

 

    7.2 Выбор  коммутационных аппаратов РУ  ГПП.

Выбор аппаратов осуществляется для следующего по стандартной мощности трансформатора.

Мощность следующего по стандартной  мощности трансформатора равна .

Выбор выключателей и разъединителей на 110 кВ, осуществляется из расчета  большего трансформатора.

Номинальный ток трансформатора мощностью  на стороне 110 кВ равен:

                                                   (7.16)

Выбираем разъединитель  на стороне 110 кВ марки РГП-110-1250 УХЛ1.

Технические характеристики:

-номинальное напряжение    110 кВ,

-наибольшее рабочее напряжение 126 кВ,

-номинальный ток 1250 А,

-ток термической стойкости  25 кА,

-ток электродинамической  стойкости 63 кА.

 

Выбираем выключатель  на стороне 110 кВ марки ВГТ-110-40/2500У1.

Технические характеристики:

-номинальное напряжение    110 кВ,

-наибольшее рабочее напряжение 126 кВ,

-номинальный ток 2500 А,

-номинальный ток отключения 40 кА,

-наибольший пик сквозного  тока к.з. 102 кА,

-ток термической стойкости  40 кА.

 

Выбор выключателей на выводах  вторичной обмотки 10 кВ трансформаторов  ГПП, осуществляется из расчета трансформатора мощностью .

Номинальный ток большего трансформатора  на стороне 10 кВ равен:

 

                                   (7.17)

Выбираем выключатель  на выводах  10 кВ вторичной обмотки  трансформаторов ГПП марки ВБЭ-10-31,5 /1600 УХЛ2

Технические характеристики:

-номинальное напряжение    10 кВ,

-наибольшее рабочее напряжение 12 кВ,

-номинальный ток 1800 А,

-номинальный ток отключения 20 кА.

 

Выбор секционных выключателей РУ 10 кВ ГПП осуществляется из расчета большего трансформатора.

Номинальный ток на секционных выключателях равен:

 

                                          (7.18)

Выбираем секционные выключатели  РУ 10 кВ ГПП марки ВВПЭ-10-20/1000У3.

Технические характеристики:

-номинальное напряжение    10 кВ,