Содержание

Введение 6

1. Определение расчётных нагрузок 7

   1. Расчет мощности коммунально-бытовой нагрузки 7

   2. Расчёт потребляемой мощности 7

   3. Расчет суммарной расчетной мощности на шинах 10 кВ 7

2. Выбор числа и расчёт мощности силовых трансформаторов 8

3. Выбор и обоснование схемы подстанции 11

4. Расчёт токов короткого замыкания (КЗ) 14

5. Выбор электроаппаратов и токопроводов РУ по условиям рабочего режима и про­верка их по устойчивости к токам короткого замыкания 18

   1. Выбор проводов ВЛЭП 35 кВ 18

   2. Выбор токопровода ОРУ 35 кВ 20

   3. Выбор токопровода РУ 10 кВ 23

   4. Выбор изоляторов РУ 10 кВ 26

   5. Выбор изоляторов ОРУ 110 кВ 27

   6. Выбор коммутационных аппаратов ОРУ 110 кВ 28

   7. Выбор разъединителя нейтрали силового трансформатора 32

   8. Выбор коммутационных аппаратов РУ 10 кВ 33

   9. Выбор аппаратов защиты ПС от грозовых и коммутационных перенапря­жений 37

6. Выбор числа отходящих ЛЭП, типа и сечения проводов и кабелей 39

7. Выбор трансформаторов собственных нужд и системы оперативного тока 41

   1. Выбор системы оперативного тока 41

   2. Выбор трансформатора собственных нужд (ТСН) 41

   3. Выбор предохранителя ТСН 44

8. Выбор измерительных трансформаторов, приборов учета и контроля 45

   1. Выбор количества и места установки измерительных приборов 45

   2. Выбор измерительного трансформатора тока РУ 10 кВ 46

   3. Выбор измерительного трансформатора напряжения РУ 10 кВ 48

3

8.4. Выбор измерительных трансформаторов ОРУ 110 кВ 51

9. Выбор конструкций и компоновки РУ 53

10. Расчёт заземляющих устройств 56

11. Расчет молниезащиты 58

Заключение 60

Список используемой литературы 61

4

Замечания руководителя

5

Введение

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать районную понизи­тельную подстанцию на напряжения 110/10 кВ с учетом потребляемой мощности и категории потребителей, выбрать необходимое электрооборудование, сделать рас­чет токов короткого замыкания и заземляющих устройств.

Электроснабжение сельских районов осуществляется через районные понизи­тельные подстанции, которые имеют следующие напряжения: 110/35/10, 110/10, 35/10 кВ. Число таких подстанций в Российской Федерации велико, и сооружены они были, в большинстве случаев, в 70 - 80-х годах.

Электрооборудование этих подстанций физически и морально устарело. К од­ному из наиболее эффективных направлений совершенствования эксплуатации электрической сети и понизительных подстанций относится разработка и внедрение принципиально нового оборудования, требующего значительно меньшего объёма технического обслуживания и ремонта, и имеющего сниженного значения парамет­ров потока отказов. Следует отметить, что в прошлом все сельскохозяйственные по­требители относились к III категории, на сегодняшний день, строительство в сель­ской местности предприятий перерабатывающей промышленности (к примеру, про­изводство растительных масел) требует повышение надёжности электроснабжения. Следовательно, проектирование районных понизительных подстанций с целью ре­конструкции и модернизации является актуальной на сегодняшний день задачей. Электрификация является стержнем строительства экономики общества, играет ве­дущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства, в осуществлении всего современного процесса. Только на основе применения электрической энергии воз­можны широкая механизация и автоматизация производственных процессов, во много раз увеличивающих производительность труда и облегчающих труд человека.

Разработка данной понизительной подстанции актуальна и экономически обоснованна. Спроектированная районная подстанция может решить задачи, свя­занные с развитием всего района и обеспечением электроэнергией всех потребите­лей.

6

1. Определение расчётных нагрузок 1.1 Расчет мощности коммунально-бытовой нагрузки Рквя=^'(1+1Бо)Л'Рэд' (1Л) где N- число жителей; с- ежегодный прирост населения, выраженный в процентах; п - перспективный срок проектирования; Руд - удельная мощность, приходящаяся на одного человека Руд = 1 кВт . Примем, что для жилищно-бытовой нагрузки coscp = 1, тогда ркбн = 9600 • (1 + -1000 = 9.6МВт. (1.2) 1.2. Расчёт потребляемой мощности РР=РКС, (1.3) где К с - коэффициент спроса, выбираемый по справочным таблицам. №	Потребитель	Нагрузка на ши­нах подстанции	Коэффициент спроса К с
1.	Пищевой комбинат	2,9	0,25
2.	Керамический завод	1,8	0,25
3.	Птицефабрика	1,2	0,25
4.	Мясокомбинат	0,8	0,25
5.	Тепличное хозяйство	3,6	0,25

Р_п = Р₁ ■ К_с, = 2,9 • 0,25 = 0,725 МВт; (1.4)

Р_р2=Р₂К_С2 =1,8-0,25 = 0,45 МВт; (1.5)

Р_п = Р_} - К_С} = 1,2 • 0,25 = 0,3 МВт; (1.6)

Р_р4 = Р₄ • К_с, = 0,8 • 0,25 = 0,24 МВт; (1.7)

p_ps = р₅. К_С5 = 3,6 • 0,25 = 0,9 МВт; (1.8)

Р_х = 0,725 + 0,45 + 0,3 + 0,24 + 0,9 + 2,4 = 5,015МВт; (1.9)

1.3. Расчет суммарной расчетной мощности на шинах 10 кВ

Р^ет ⁼К_СМ(Р₁ + АР_пжт + ДР„^ ) + Р_КБН, (1.10)

где К_см =0,8 - 0,9 коэффициент совмещения максимумов нагрузки.

7

^АРпоап = (1 +1»^5%) • = 0,015 • 5,37 = 0,015МВт; = (8 + 15%) • Р₂ = 0,15 • 5,37 = 0,75МВт. ^р— = 0.8 • (5.015 + 0.075 + 0.75) + 2.4 = 7.072 МВт

расчет

(1.11)

(1.12)

(1.13)

2. Выбор числа и расчёт мощности силовых трансформаторов

Число трансформаторов на подстанциях выбирается в зависимости от мощности и ответственности потребителей, также наличия резервных источников питания в сетях среднего и низшего напряжений. Таким образом, выбор количества трансфор­маторов является технико-экономической задачей.

Если потребители, подключенные к проектируемой подстанции, имеют I или II категорию по надежности электропитания, то, согласно ПУЭ, эти потребители должны получать питание от двух независимых источников питания. Такими источ­никами для районной подстанции является два трансформатора. Если на подстанции нет потребителей I категории, а нагрузка потребителей II категории не превышает 20%, то, как первый этап проектирования на подстанциях, предусматривается уста­новка одного трансформатора. Потребители II категории получают резервное пита­ние по линиям 10 кВ от соседних подстанций или от автономных источников элек­троснабжения.

По условию задания, проектируемая подстанция является ответвительной, то есть присоединение к сети осуществляется путём отпайки от воздушной ЛЭП. По условию задания мы имеем потребителей I категории: Пищевой комбинат(10%), керамический завод(20%),птицефабрика(10%) II категории: пищевой комби- нат(3 0%),керамический завод(3 0%),птицефабрика(40%), мясокомбинат( 10%), тепличное хозяйство(30%).

С учетом выше изложенного выбираем подстанцию двухтрансформаторную.

Установленная мощность двухтрансформаторной подстанции

Произведем выбор числа и расчет мощности силовых трансформаторов.

ном.тр— ¹ расч.тр;

(2.1)

8

Р 7 07? = = = 5 051МВт. (2.2) раст.тр г/. t а К ПАВ где Кпав=М - коэффициент, учитывающий участие в нагрузке потребителей I и II категории и допустимую аварийную перегрузку. Выбор номинальной мощности трансформатора для двухтрансформаторной подстанции с учётом значения Кпав=М. Из справочного материала выбираем ближайшую (большую) мощность трансформатора к расчетной. Паспортные данные трансформатора ТМН-6300/110-У1 приведены в таблице 1. Тип выбранного трансформатора и его номинальные параметры Таблица 1 Марка	Номи­нальная мощность, МВА	Напряжение, кВ		Потери, кВт		Uk3, %		1хх> %
		ВН кВА	НН кВА	Р А XX	р г КЗ
ТМН-6300/110- У1	6300	115	11	10	44		10,5		1

Так как мощность потребляемой электроэнергии возрастет, что связано с раз­витием района (промышленности), где находится подстанция, в связи с эти выбира­ем трансформатор с большей мощностью ТДН - 10000/110-У 1, но все расчеты бу­дем производить для трансформатора ТМН-6300/110-У1. Тип трансформатора в связи с развитием района Таблица 2 Марка	Номи­нальная мощность, МВА	Напряжение, кВ		Потери, кВт		и„ %	%
		ВН кВА	НН кВА	Р J хх	I5КЗ
ТДН-10000/110 У1	10000	115	11	10	44	10,5	0,9

9

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

Силовые трансформаторы ТМН изготавливаются для стран с умеренным кли­матом с перепадом температур от минус 45 до плюс 40°С. Трансформаторы, ТМН изготавливаются в климатическом исполнении У1. Магнитопровод трехстержневой плоскошихтованый, изготовлен из высококачественной электротехнической стали. Охлаждение обеспечивается малообъемными радиаторами из овальных труб. Структура обозначения трансформаторов ТМН: ТМН -6300/110 У1: Т - трехфазный трансформатор. М -с естественная циркуляция масла и воздуха. Н - регулирование напряжения под нагрузкой РПН. 6300 - номинальная мощность трансформатора, кВА. 110 - класс напряжения обмотки высшего напряжения ВН, кВ. У1 - климатическое исполнение У и категория размещения 1.

Регулирование напряжения трансформатора ТМН под нагрузкой (РПН) осу­ществляется переключающим устройством в нейтрали обмотки ВН в пределах + 9 х 1,78% от номинального напряжения. Трансформаторы масляные ТМН имеют остов с трехстержневой шихтованной магнитной системой, собранной из листов холодно­катаной электротехнической стали. Обмотки из медного провода цилиндрические, размещены на стержнях остова концентрически. Линейные и нейтральный вводы ВН снабжены трансформаторами тока. Бак силового трансформатора ТМН снабжа­ется арматурой для заливки, отбора проб, слива и фильтрации трансформаторного масла, подключения системы охлаждения и вакуум-насоса.

10

3. Выбор и обоснование схемы подстанции ЦП1 Т РУ	ВН

ВН РУ 110кВ Т1 12 РУ			нн
'1 1	1 1	' 1	1 1		' г

Рисунок 1 - Структурная схема подстанции

Понижающие подстанции предназначены для распределения энергии по сети низкого напряжения и создания пунктов соединения сети высокого напряжения. К главным схемам электрических соединений подстанций предъявляют следующие основные требования:

• Схема должна обеспечивать надёжное питание присоединённых потребителей в нормальном, ремонтном и послеаварийном режиме в соответ­ствии с категориями нагрузки и с учётом наличия или отсутствия независи­мых резервных источников питания.

• Схема должна обеспечивать надёжность транзита мощности через подстанцию в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах.

• Схема должна быть по возможности простой, наглядной, эконо­мичной и обеспечивать средствами автоматики восстановления питания по­требителей в послеаварийной ситуации без вмешательства персонала.

• Схема должна допускать поэтапное развитие РУ без значительных работ по реконструкции и перерывов в питании потребителей.

Главная схема электрических соединений подстанции выбирается с использо­ванием сетки типовых схем РУ 35-750 кВ.

Для ответвительой подстанции 110/10 кВ применяется схема Н0-4Н.

11

С|

. ⁱH^|"

J]4H'

^N= Mi"¹

i: i:

Д 'ilTT

1 / !!' 1 /

5. -*- II V x . J. .

6. ГI

А В

"V—H¹'

-gzf*

—III'

Рисунок 2 - Принципиальная схема РУ 110-4Н (два блока с выключателями и неав­томатической перемычкой со стороны линий)

12

Рисунок 3 - Принципиальная схема РУ ЮкВ (одна одиночная, секциониро­ванная выключателем система шин)

13