Кіріспе

Бұл курстық жұмыста кернеуі 35/10 кВ болатын трансформаторлық қосалқы станция есебі қарастырылған.

Қосалқы станция электроэнергетикалық жүйенің құрама бөлігі болып табылады. Жүйе схемасында қосалқы станциялардың орналасу реті электр жалғауын таңдау кезіңде маңызды рөл атқарады.

Есептелінетін қосалқы станция екі дербес энергожүйесінен қорек көзін алады. Бұл қосалқы станцияға екі тұтынушы қосылған. Тұтынушылардың бірі – бірінші категориялы, ал екіншісі – үшінші. Бірінші категориялы тұтынушы – ауыр машинажасау, үшінші категориялы – қағаз кәсіпорны.

Трансформаторлық қосалқы станция есебі тұтынушылар жүктемесін есептеу графигі, қосалқы станция сызбасын таңдау, трансформатор қуаттылығы мен санын таңдау, электр тораптыры сымдарын таңдау, қысқа тұйықталу тогын есептеу, құрылғыларды таңдау және жоболанатын қосалқы станцияның экономикалық есебі негізінде құрылады.

1. ТЕХНИКАЛЫҚ БӨЛІМ

2.Электр станциялары мен қосалқы станциялардың бас схемаларын таңдау

Электр станцияларының бас сызбаларын таңдағанда, олардың ерекшеліктерін ескерген жөн. Мысалы, жылу электрлік орталығында (ЖЭО) жылу энергиясы жүктемелері көбейіп кеткен жағдайда, қуаты 120 МВт және одан да жоғары турбогенераторлар орнатылуы мүмкін. Мұндай турбогенераторлар кернеуі 6÷10 кВ генераторлық жиынтық шиналарға жалғанбайды, себебі біріншіден, ол қысқаша тұйықталу тоғын күрт жоғарылатып жібереді, ал екіншіден бұл генераторлардың номинал кернеулері (15,75; 18 кВ) таратушы желілердің кернеуімен сәйкес келмейді. Сондықтан қуаты үлкен генераторлар кернеуі 110-220 кВ шиналарға жұмыс істейтін блоктарға жалғанады. Төменде ЖЭО-да кеңінен қолданылатын басқалармен салыстырғанда артықшылықтары көп.

2.1 Қосалқы станциялардың схемалары

Қосалқы станциялардың басты схемасын таңдағанда энергия жүйесінің электр желілерінің схемасының немесе ауданды электрмен қамтамасыз ету схемасының дамуы (кеңейтілуі) есепке алынады.

Барлық қосалқы станциялар электр желісіне жалғану тәсіліне байланысты келесі түрлерге бөлінеді:

― шетте орналасқан (тупиковые);

― таратушы (ответвительные);

― өтпелі (проходные);

― аралық (узловые);

Қызметіне байланысты қосалқы станциялар тұтынушыларға арналған және жүйелік болып екіге бөлінеді. Жүйелік қосалқы станциялардың шиналарында энергия жүйесінің жекелеген аудандары немесе әртүрлі энергия жүйелері өзара байланысады. Бұлар жоғарғы жағындағы кернеуі 750 – 220 кВ қосалқы станциялар. электр энергиясын тұтынушылар арасында тарату үшін арналған.

Қосалқы станцияның схемасы оның қызметімен және қоректендіруші желіге жалғану тәсілімен тығыз байланысты, және ол:

― тұтынушыларды қалыпты және авариядан кейінгі режимдерде беріктігін қамтамасыз етуі керек;

― дамудың (ұлғаюдың) перспективасын ескеруі қажет;

― барлық кернеуліктегі тарату қондырғыларының біртіндеп кеңейтілу мүмкіндігін қарастыруы тиіс;

― аварияға қарсы арналған автоматиканың талабын есепке алуы керек;

― жөндеу және қызмет көрсету жұмыстарын көршілес жалғаулықтарды сөндірмей орындауды қамтамасыз етуі қажет.

Бір мезгілде жұмысқа қосылатын ажыратқыштардың саны келесілерден көп болмауы тиіс:

а) линия зақымданғанда ― екі дана;

б) кернеуі 500 кВ трансформаторлар жарақаттанғанда ― төртеу, ал кернеу 750 кВ болғанда ― үшеу.

Аталған талаптарға сәйкес кернеуі 6 – 750 кВ қосалқы станциялар тарату қондырғылары үшін типтік схемалар жасалынған, олар қосалқы станцияларды жобалау кездерінде қолданылады.

Ал типтік емес схеманы таңдау үшін техникалық-экономикалық есептеулер қажет.

Трансформаторлы қосалқы станциялар энергияны жақын аудандарға немесе алысқа жібергенде тиімді тарату мақсатында желінің кернеуін түрлендіретін электрлік қондырғыларды сипаттайды.Қосалқы станцияларда синхронды компенсаторлар,статикалық трансформаторлар, реакторлар орнатылуы мүмкін. Қосалқы станциялар түрленгенде оларды келесі көрсеткіштер сипаттайды.

1. Қуаты, қосалқы станцияның ауданы мен құнын анықтайтын жоғарғы кернеу желісінің номинал кернеуі;

2. Төмендетілген кернеудің саты саны;

3. Трансформатордың саны және олардың бірлік қуаты;

4. Жоғарғы кернеу желісінде осы кернеуді тарату құрылғыларының сызбасын анықтайтын қосалқы станцияның жағдайы;

5. Тұтынушылар категориясы және тағы басқалар.

Өтпелі қосалқы станцияның 110-220кВ тарату құрылғыларын екі жақты қоректі желілерде бір ажыратқышпен және қалыпты ажыратылған ажыратқышты жөндеу үшін перемычкалар жасау керек. Бұл кезде трансформатор ажыратқыштың екі жағына да желілерге айырғыштар мен бөлгіштер арқылы жалғанады.

Трансформаторлы қосалқы станциялар энергияны жақын аудандарға немесе алысқа жібергенде тиімді тарату мақсатында желінің кернеуін түрлендіретін электрлік қондырғыларды сипаттайды.Қосалқы станцияларда синхронды компенсаторлар,статикалық трансформаторлар, реакторлар орнатылуы мүмкін. Қосалқы станциялар түрленгенде оларды келесі көрсеткіштер сипаттайды.

1. Қуаты, қосалқы станцияның ауданы мен құнын анықтайтын жоғарғы кернеу желісінің номинал кернеуі;

2. Төмендетілген кернеудің саты саны;

3. Трансформатордың саны және олардың бірлік қуаты;

4. Жоғарғы кернеу желісінде осы кернеуді тарату құрылғыларының сызбасын анықтайтын қосалқы станцияның жағдайы;

5. Тұтынушылар категориясы және тағы басқалар.

Өтпелі қосалқы станцияның 110-220кВ тарату құрылғыларын екі жақты қоректі желілерде бір ажыратқышпен және қалыпты ажыратылған ажыратқышты жөндеу үшін перемычкалар жасау керек. Бұл кезде трансформатор ажыратқыштың екі жағына да желілерге айырғыштар мен бөлгіштер арқылы жалғанады.

2. Қосалқы станцияның сызбасын таңдау.

Трансформаторлы қосалқы станциялар энергияны жақын аудандарға немесе алысқа жібергенде тиімді тарату мақсатында желінің кернеуін түрлендіретін электрлік қондырғыларды сипаттайды.Қосалқы станцияларда синхронды компенсаторлар,статикалық трансформаторлар, реакторлар орнатылуы мүмкін. Қосалқы станциялар түрленгенде оларды келесі көрсеткіштер сипаттайды.

1. Қуаты, қосалқы станцияның ауданы мен құнын анықтайтын жоғарғы кернеу желісінің номинал кернеуі;

2. Төмендетілген кернеудің саты саны;

3. Трансформатордың саны және олардың бірлік қуаты;

4. Жоғарғы кернеу желісінде осы кернеуді тарату құрылғыларының сызбасын анықтайтын қосалқы станцияның жағдайы;

5. Тұтынушылар категориясы және тағы басқалар.

Өтпелі қосалқы станцияның 110-220кВ тарату құрылғыларын екі жақты қоректі желілерде бір ажыратқышпен және қалыпты ажыратылған ажыратқышты жөндеу үшін перемычкалар жасау керек. Бұл кезде трансформатор ажыратқыштың екі жағына да желілерге айырғыштар мен бөлгіштер арқылы жалғанады.

3 Желінің номинал кернеуін таңдау

Электрлік желі линиясының номинал кернеуін жобамен анықтау үшін берілген мәліметтерді пайдалана отырып Стиль-Никагосов формуласын қолданамыз.

(3.1)

мұндағы Р_мах - бір тізбектен қоректенетін тұтынушылардың активті қуаты (Р_мах=4.5МВт);

L - линия ұзындығы.

(3.2)

Желінің есептеліп табылған наминалды кернеуі (U=89,7 кВ) берілген желінің нормативті номинал кернеуі U=110кВ мәнін аламыз. Ал, орташа кернеу шкаласы бойынша U=89,7 кВ мәнін аламыз.

3.1 Қосалқы станциялардағы трансформаторлар санын, түрін тұтынатын қуатын анықтау

Трансформаторлардың санын анықтау тұтынушыларды қоректен-діретін қосалқы станциялардың, электрмен жабдықтау беріктігінің талаптарына байланысты болады.

1-категориялы тұтынушылары бар қосалқы станцияларда орналасатын трансформаторлардың саны екеуден кем болмауы керек.

Екі трансформатор орнатқанда, олардың әрқайсысының қуаты қосалқы станциялардың қалыпты режиміндегі қосынды максимал жүктелеменің 75% пайызынан аспау керек. П.У.Э ережелеріне сәйкес трансформаторлар авария-лық режимде 5 тәулік бойынша 6 сағат 140% пайызға асыра жүктеледі.

(3.3)

Трансформатордың есептік қуатын анықтағаннан кейін ең үлкен номинал қуат Smax бойынша стандартты қуатқа жақын трансформатор таңдалады, оның жүктелу коэффициенті тексеріледі.

(3.4) мұндағы n – трансформатор саны;

Sном –таңдап алынған трансформатордың номинал қуаты.

Кесте -1. Трансформатордың мәліметтері

Трансформатор типі		ТДТН 63000/35	ТДН 80000/35
Орамдардағы кернеулер кВ	ВН	115	115
	НН	6,3	6,3
Бос жүріс шығыны Рх.х кВт		36	52
Қысқаша тұйықталу шығыны Рқ.т кВт		120	175
Uk %		10.5	10.5
Ix.x %		0.8	0.8

Жоғарыда көрсетілген 2 трансформатордың тиімді түрін таңдап алу үшін төмендегі есептеулер жасалуы тиіс.

3.1.1. Трансформатордың қалыпты жұмыс жағдайындағы жүктеу коэффициентін анықтау.

; (3.5)

А) К_знр=35/2·25=0,7;

Б) К_знр=35/2·40=0,43.

3.1.2. Трансформатордың бірі істен шыққан кезде жобаланатын трансформатордың жұмыс істеу қабілеті.

; (3.6)

А) 1,4·25000=35 МВА;

Б) 1,4·40000=56 МВА.

3.1.3.Трансформаторлардың бос жүріс кезіндегі реактивті қуаттары;

∆Q_x.x=Sнт(Ix.x/100); (3.7)

А) ∆Q_x.x=25000(0.8/100)=200 kBap;

Б) ∆Q_x.x=40000(0,8/100)=5000 kBap.

3.1.4.Трансформаторлардың қысқаша тұйықталу кезіндегі реактивті қуаты

∆Q_x.x=Sнт(Ux.x/100); (3.8)

А) ∆Q_x.x=25000(10,5/100)=2625 кВар;

Б) ∆Q_x.x=40000(10,5/100)=3809 кВар.

3.1.5.Есептік қысқаша тұйықталу кезіндегі активті қуаттың шығыны

∆Р′_кз=∆Р_кз+К_ш*∆Q_қт; (3.9)

А) ∆Р′кз=36+0,7*200=7480 кВт;

B) ∆Р′кз=120+0.7+2625=441000 kBт.

3.1.6.Есептік бос жүріс кезіндегі активті қуаттардың шығыны

∆Р′х.х=∆Рх.х+Кш ∆Qx.x; (3.10)

А) ∆Р′х.х=52+0,43·320=16777,6 кВт;

В)∆Р′х.х=175+0,43·4200=736806 кВт.

3.1.7. Жылдық қуат шығындар;

∆Р₂х=2∆Р′х.х+2∆Р′кз; (3.11)

А) ∆Р₂х=2·16777,6+2·360,75=194,6 кВт· cағ;

В) ∆Р₂х=2·32,8+2·89,9=245,4 кВт· сағ.

3.1.8. Жылдық энергия шығыны

∆Э_п=∆Р₂х·8760; (3.12)

А) ∆Э_п=14960·8760=1305240 кВт ·сағ;

Б) ∆Э_п=882000·8760=772600800 кВт· сағ.

1-трансформатор құны 41511124 теңге;

2- трансформатор құны 61110998 теңге.

3.1.9. Трансформаторларға техника-экономиқалық салыстыру жүргізу.

К₁=2·К; (3.13)

А) К₁=2·20755562=41511124 теңге;

Б) К₂=2·30555433=61110998 теңге.

3.1.10. Жылдық амортизациялық шығындар;

С_а=Ψ·К; (3.14)

А) С_а=0,1·41511124=4151112,4 теңге;

Б) С_а=0,1·61110998=6111099,8 теңге.

3.1.11. Жылдық эксплуатациялық шығындар;

С_п= Ψ∆Э_п;

А) С_п=0,02·1305240=26104,8;

Б) С_п=0,02·772600800=1545201,6

3.1.12. Жылдық қосынды эксплуатациялық шығындар;

С₁= С_а + С_п; (3.15)

А) С₁= 26104,8+4151112,4=4177217,2;

Б) С₁= 1545201,6+6111099,8=7656301,4.

3.1.13. Шығындардың орнын толтыру мерзімі;

Т_ок= К₂-К₁/С₂-С₁ : (3.16)

Т_ок =61110998-41511124/7656301,4-4177217,2=10 жыл

Техника-экономикалық есептерді ескере келе, ТДТН-63000/110 трансформаторын таңдаймыз.

4. Қысқаша тұйықталу токтарын есептеу

Қысқаша тұйықталу тоқтарын есептеу қажетті аппараттар мен өткізгіштерді таңдау үшін және электрлік қосылыстардың сызбаларын таңдағанда, оларды шектеу мәселелерін шешу үшін жүргізіледі. Электрлік аппараттар мен өткізгіштерді тұйықталу кезіндегі электрлік динамикалық және температураға қарсы беріктігін тексеру үшін қысқаша тұйықталу тоғының алғашқы уақытындағы периодты құраушысының әсерлік мәні Iн мен соққы тоғының Iуд және тағы басқалардың мәнін анықтау үшін қажет.

1-Сурет. Қысқаша тұйықталу токтарын есептеуге арналған схема

а) есептік схема; б) алмастыру схемасы

Барлық элементтердің кедергілері базистік шартпен алынып, салыстырмалы бірлікпен есептелінеді. Трансформатордың трансформация коэффициенті кернеулер шкаласына сәйкес 3,15;6.3;13.8;15.75;18;20; 37;115;230 кВ орташа номинал кернеулер қатысуымен орындалады.

Базистік қуатты таңдаймыз. Ол берілу бойынша S_б=100МВА, базистік кернеу U_б=10,5 кВ. Сонымен, жоғарыдағы екі мәнді аламыз және базистік тоқты анықтаймыз.

I_б= S_б/ ; (4.1)

I_б=100/ 37=1,56кА.

4.1 Әуе желісінің кедергісін есептеу

Х_1Ж=Х₀L_ВЛ(S_Б/U²_НОМ); (4.2)

Х_1Ж=0,4·6(100/37²)=1,75 Ом.

4.2 Трансформатор кедергісі

Х₂=(U_кз/100· S_Б )S_н; (4.3)

Х₂=(10,5/100·100)·6,3=0,8 Ом.

4.3 Кабел желісінің кедергісі;

Х_зж=(Х_ол·S_б U²_Б); (4.4)

Х_зж=(0,08·1,5·100/6,3)=0,302 Ом.

4.4 Қысқа тұйықталу тоқтарын базистік бірліктерде есептейміз.К1-нүктесі үшін;

I_қт= I_б/Х_рез: (4.5)

I_қт=1,5/1,75=0,857 kA

Қысқа тұйықталу қуаты;

S_қт= S_б/Х_рд: (4.6)

S_қт=100/1,75=57,14 МВА

К1 нүктесінің соққы тоғы;

i_у= К_уI_қт; (4.7)

i_у= ·1,8·0,85=2,16 kA.

мұндағы К_у –соғылу коэффициентін 1,8-ге тең деп аламыз.

4.5 Қысқа тұйықталу тоқтарын базистік бірліктерде есептейміз. К2-нүктесі үшін;

Х_рез2=∑ Х_рез1+Х_1: (4.8)

Х_рез2=0,065+0,13=0,195.

I_қт2=9,17,5/0,13=43,2 кА;

S_қт2=100/0,13=769 МВА;

i_у= ·1,8·42,3=19,98 кА;

4.6 Қысқа тұйықталу тоқтарын базистік бірліктерде есептейміз. К3-нүктесі үшін;

Х_рез3=∑ Х_рез2+Х_2:

Х_рез3=0,195+0,56=0,255 Ом;

I_қт3=5,5/0,255=21,5 кА;

S_қт3=100/0,255=392,2 МВА;

i_у= ·1,8·21,5=5,5 кА.

4.7 Есептік кедергілердің мәндері;

Х_расч=∑Х_nж·S_max/S_б (4.9)

Х_1расч=0,065·80/100=0,052 Ом.

Х_2расч=0,195·80/100=0,156 Ом

Х_3расч=0,255·80/100=0,204 Ом

4.8 Қысқы тұйықталу процесі кезіндегі соғу тоғының ең ұлкен мәні;

I_Д=I″ (4.10)

I_Д1=3,97·1.73=6,86 kA;

I_Д2=2,26·1.73=3,90 kA;

I_Д3=23,3·1.73=40,3 kA.

Табылған қысқа тұйықталу тоқтарының мәндерін кестеге түсіреміз.