Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Саратовский техникум железнодорожного транспорта – филиал

«Самарского государственного университета путей сообщения»

Курсовой проект

По дисциплине «Электрические подстанции»

«Выбор оборудования трансформаторной подстанции»

Проектировал: студент группы Э-31

Макеев А. С.

Руководитель курсового проекта:

Фатеев В. А.

Саратов 2009г.

Оглавление

Введение 7

Открытие электроэнергии стало новой, глобальной ступенью в развитии человеческого общества. Трудно представить жизнь современного общества без электроэнергии, экономическое, техническое и культурное развитие которого во многом обусловлено её широким применением. 7

Широкое применение электроэнергии во всех областях человеческой деятельности объясняется рядом преимуществ перед другими видами энергии: 7

Возможность экономичной передачи на значительные расстояния. 7

Простота преобразования в другие виды энергии (механическую с помощью электродвигателей. Тепловую с помощью электронагревательных приборов. световую с помощью электроламп и т.д.). 7

Возможность получения из других видов энергии (тепловой, гидравлической, атомной, энергии ветра и солнца). 7

Простота распределения между любым числом потребителей любой мощности. 7

Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях, а затем, часть электрической энергии передаётся потребителям по ЛЭП на генераторном напряжении, другая часть поступает на расположенную рядом повышающую трансформаторную подстанцию, где напряжение повышается до десятков и сотен киловольт. Такой способ передачи электроэнергии обоснован экономической целесообразностью, так как при высоком напряжении снижаются потери электроэнергии в проводах ЛЭП. Экономически выгодное напряжение для передачи электроэнергии в каждом отдельном случае определяется путем проведения технико-экономических расчётов. Для того. Чтобы подать питание потребителям, необходимо понизить высокое напряжения до нужной величины. Для этого применяются понижающие трансформаторные подстанции, которые в зависимости от того как они присоединены к питающей сети бывают узловыми, проходными, ответвительными и концевыми. 7

В силу развития во всех отраслях человеческой деятельности информационных технологий, наблюдается их применение и на электрических подстанциях. Современные электрические подстанции оснащаются автоматизированными рабочими местами, оператор которого может в любой момент времени узнать полную информацию о любом объекте на экране монитора. Постоянно следить за происходящими изменениями состояния объектов и своевременно реагировать на них. Не отходя от экрана монитора оператор может выполнять абсолютно любые переключения оборудования. 7

В моём курсовом проекте будет представлена рядовая понижающая районная концевая электрическая подстанция, так как она будет установлена в районе потребления электроэнергии, понижать первичное напряжение с 110 кВ до 35 кВ и распределять питание непосредственно потребителям электроэнергии. 7

При проектировании трансформаторной подстанции я должен выдержать следующие условия: 7

Кроме того исходя из Правил устройства электроустановок, а также из того, что к проектируемой подстанции будут подключены потребители первой и второй категорий, необходимо выдержать следующие условия для этих потребителей: 8

Перерыв в электроснабжении потребителей первой категории не должен превышать 1,3 с, так как это может повлечь за собой тяжёлые последствия: опасность для жизни людей; значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования; массовый брак продукции; расстройство сложного технологического процесса; нарушение особо важных элементов коммунального хозяйства. 8

Перерыв в электроснабжение потребителей второй категории не должен превышать время, необходимого на переход к резервному питанию дежурным персоналом. Последствия в результате перерыва в электроснабжении этого типа потребителей влечёт за собой менее тяжкие последствия, но и они могут привести к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества людей. 8

Помимо этого потребители как первой так и второй категории получают питание не менее чем от двух источников. 8

Исходя из вышесказанного на проектируемой подстанции будут установлены два силовых понижающих трансформатора. Но кроме силовых понижающих трансформаторов на подстанции устанавливается ещё много оборудования, такое как трансформаторы тока, напряжения, силовые высоковольтные выключатели, реле напряжения и тока, счётчики активной и реактивной энергии. Всё это оборудование в совокупности обеспечивает надёжное и бесперебойное питание потребителей. 8

1. Расчёт полной мощности проектируемой подстанции и выбор главных понижающих трансформаторов. 9

1.1. Расчёт активных максимальных мощностей каждого потребителя. 9

1.2. Расчёт реактивных максимальных мощностей каждого потребителя. 12

Расчёт полной мощности потребителей 13

+ 13

Выбор понижающих трансформаторов. 14

1.3. Полная мощность подстанции. 15

2. Расчёт максимальных рабочих токов. 16

2.1. Вводы проектируемой подстанции. 16

2.2. Первичные обмотки высшего напряжения силовых трансформаторов. 16

2.3. Вторичные обмотки среднего и низшего напряжения трехобмоточных силовых трансформаторов. 17

2.4. Сборные шины вторичного напряжения главных понижающих трансформаторов 17

2.5. Линии, питающие потребителей. 17

3. Расчёт параметров короткого замыкания 18

3.1. Общие положения 18

3.2. Расчётная схема 19

3.3. Эквивалентная электрическая схема замещения. 19

3.3.1. Расчёт относительных сопротивлений схемы замещения. 19

3.3.2. Преобразование схемы замещения для максимального режима. 22

3.4. Расчёт параметров цепи короткого замыкания. 23

4. Выбор токоведущих частей и электрического оборудования подстанции. 27

4.1. Выбор и проверка токоведущих частей. 27

4.1.1. Выбор сборных шин 27

4.1.2. Проверка сборных шин на термическую стойкость. 27

4.1.3. Проверка гибких шин на отсутствие коронирования. 28

4.2. Выбор и проверка изоляторов. 29

4.4. Выбор и проверка разъединителей. 32

4.5. Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока 34

4.6. Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения. 38

4.7. Максимальная токовая защита линий с независимой выдержкой времени. 41

Заключение 43

Исходя из данных по графикам, а также из категории потребителей рассчитывается мощность проектируемой подстанции и выбирается два силовых трансформатора, которые обеспечивают бесперебойность питания потребителей. Они подключены параллельно к шинам, питающим линии потребителей и оба находятся в работе. Это связано с тем, что в условиях аварийной ситуации намного легче отключить трансформатор, который работает в нормальном, а не максимальном режиме. 43

Затем, исходя из характеристик силовых трансформаторов рассчитываются максимальные рабочие токи на вводах в РУ, на сборных шинах , на линиях потребителей. Также производится расчёт максимальных токов трёхфазного короткого замыкания, ударных токов, а также мощностей и тепловых импульсов короткого замыкания в трёх точках, обозначенных на расчётной схеме, в режимах, когда в работе находятся две линии и одна линия. Эти данные необходимы для дальнейшего выбора оборудования электрической подстанции, которое будет обеспечивать бесперебойное питание потребителей и своевременное отключение или переход на резервное питание в случае возникновения аварийных ситуаций. Помимо защитных функций выбранные трансформаторы тока и напряжения служат для учёта потребляемой энергии, который необходим для того, чтобы взимать с потребителей плату за оказанные услуги, а также для фиксации увеличения нагрузки потребителей и своевременной смены оборудования. 43

Таким образом, анализируя курсовой проект видно, что оборудование, выбранное мною полностью подходит для нормальной работы проектируемой подстанции, так как полностью удовлетворяет всем условиям выбора и проверки на термическую и электродинамическую прочность. Оборудование выбрано также с учётом дальнейшего экономического развития потребителей, так как по условия выбора и проверки, выполненные в табличной форме, дают наглядную возможность оценить запас выбранного оборудования. Для каждого типа оборудования приведены технические данные. Ознакомившись с которыми, можно убедится в правильности выбора оборудования. В рамках моего курсового проекта я могу с уверенностью сказать, что электрическая подстанция. Которую я разработал соответствует положениям Правил устройства электроустановок. 43

Литература 44

Исходные данные:

1. Трансформаторная подстанция № 6

2. Характеристики потребителей

№	Наименование	Руст	Категория потребителей	Коэффициенты
				Кс	cos φ
1	Машиностроительный завод	6000	1	0, 55	0,93
2	Рудники	10000	1	0,46	0,92
3	Городская нагрузка	5500	2	0,66	0,94
4	Вагоноремонтный завод	7500	1	0,41	0,92
5	Мотор-вагонное депо	1400	1	0,57	0,92

3. Схема внешнего электроснабжения проектируемой подстанции^.

4. Суточные графики активной нагрузки потребителей 35 кВ^ +

5. Суточные графики активной нагрузки потребителей 10 кВ

6. Мощность трансформатора собственных нужд проектируемой подстанции – S_тсн = 250 кВА