Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»

Электроэнергетический факультет

Кафедра электроснабжения и технической диагностики

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Производство электрической энергии»

на тему

«Проектирование подстанции 220/110/10 кВ системы электроснабжения города»

Вариант № 28

Выполнила: студент группы ЭЭ-41

Кондратьев С. А

Руководитель проекта: канд. техн. наук, преп.

Осташенков А. П.

Йошкар-Ола, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

2 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ 7

2.1 Перевод суточных графиков потребления мощности 7

2.2 Выбор автотрансформаторов для первого варианта структурной схемы 15

2.3 Выбор трансформаторов для второго варианта структурной схемы 19

3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ 24

4 ВЫБОР ОТХОДЯЩИХ ЛИНИЙ 30

4.1 Выбор отходящих линий на стороне ВН 30

ЗАДАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АТ – автотрансформатор;

АПВ – автоматическое повторное включение;

ВН – высшее напряжение;

ЗРУ – закрытое распределительное устройство;

КЗ – короткое замыкание;

НН – низшее напряжение;

ОРУ – открытое распределительное устройство;

ПС – подстанция;

РУ – распределительное устройство;

РП – распределительный пункт;

СШ – система шин;

СН – среднее напряжение;

ТТ – трансформатор тока;

ТН – трансформатор напряжения.

ТСН – трансформатор собственных нужд;

ШСВ – шиносоединительный выключатель;

ЭО – электрооборудование;

ЭУ – электроустановка;

ЭДС – электродвижущая сила;

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электрической энергии. Электрическая энергия уже давно и прочно вошла во все отрасли народного хозяйства и в быт людей. Основное достоинство электрической энергии – относительная простота производства, передачи, дробления и преобразования.

В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:

— по производству электроэнергии – электрические станции;

— по передачи, преобразованию и распределению электрической энергии – электрические сети и подстанции;

— по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых целях – приемники электрической энергии.

Совокупность электрических станций, линий электропередач, подстанций, тепловых сетей и приемников, объеденных общим и непрерывным процессом выработки, преобразования и распределения тепловой и электрической энергии называется энергетической системой.

Часть энергетической системы, состоящая из генераторов, распределительных устройств, повышающих и понижающих подстанций, линий электрической сети и приемников электроэнергии называется электроэнергетической системой.

При проектирование подстанций нам нужно выбрать: структурную схему подстанций, тип и мощность трансформаторов, выключателей, разъединителей, шин и др.

1 Выбор вариантов структурной схемы подстанции

При проектировании схемы подстанции очень важно принять наиболее экономичный вариант схемы с лучшими технико-экономическими параметрами. В данном курсовом проекте изначально рассматривается два варианта схем, затем на основании технико-экономического сравнения выбирается схема с лучшими показателями.

Так как подстанция должна иметь три ступени напряжения, в качестве первого варианта выберем схему с двумя автотрансформаторами (рисунок 1а), в качестве второго варианта – схему с четырьмя двухобмоточными трансформаторами (рисунок 1б).

2 Выбор трансформаторов

2.1 Перевод суточных графиков потребления мощности

Выбор типа и мощности трансформаторов по графикам нагрузок состоит из трех операций:

- определение наиболее загруженного продолжительного режима работы трансформаторов;

- выбор номинальной мощности трансформаторов;

- проверка их номинальной мощности на систематическую и аварийную перегрузку по ГОСТ 14209-85.

Вычислим полную потребляемую мощность по сетям НН, СН и ВН по ступеням графиков нагрузки. Для этого перейдем от процентов к именованным единицам мощности.

“ - - -“ Лето

“ “ Зима

Рисунок 2 – По сети НН, %

Рисунок 3 – По сети СН, %

Рисунок 2- Суточный график потребления активной мощности

При известной активной максимальной мощности нагрузки ( ) можно перевести типовой график в график нагрузки данного потребителя, используя соотношения для каждой ступени графика:

где – ордината соответствующей ступени типового графика;

–полная мощность, вычисляемая для - той ступени графика, МВ∙А;

– полная максимальная мощность нагрузки, МВ∙А.

определяется следующим образом:

где – активная максимальная мощность нагрузки, МВт.

Для сети СН:

По формуле (1) и (2):

Зима:

Лето:

Для сети НН:

По формуле (1) и (2):

Зима:

Лето:

На основании расчетов построим графики потребления полной мощности в именованных единицах (рисунок 4, 5).

“ - - -“ Лето

“ “ Зима

S_ном = 80 МВ А

S_СН, МВ∙А

Рисунок 4 – Суточные графики потребления полной мощности в именованных единицах по сети СН

Рисунок 5 – Суточные графики потребления полной мощности в именованных единицах по сети НН

Для расчёта полной мощности по сети ВН складываем полные мощности сети СН и НН за соответствующие часы:

, (3)

где – полные мощности сетей ВН, СН, НН за -тый период времени соответственно, МВ∙А.

Согласно формуле (3) находим значения полной мощности для сети ВН:

Зима:

Лето:

На основании расчетов построим график потребления полной мощности по сети ВН в именованных единицах (рисунок 5).

74,589

87,765

100,471

S_ном = 125 МВ А

110,471 139,530 Рисунок 6 – Суточный график потребления полной мощности по сети вн

2.2 Выбор автотрансформаторов для первого варианта структурной схемы

Номинальная мощность автотрансформаторов 220/110/10 кВ должна удовлетворять требованию передачи максимальной мощности в сеть НН и в сеть СН, т.е. S_1max ≥ S_{НН max} + S_{СН max} = 155,765 МВА.

Найдем предварительную мощность трансформаторов:

где = 1,4 –коэффициент перегрузки.

Тогда:

По найденному значению намечаем к выбору автотрансформатор марки АТДЦТН-125000/220/110/10 (таблица 6.14 [ Справочник по проектированию электроэнергетических систем]) с параметрами, указанными в таблице 1.

Таблица 1- Параметры автотрансформатора

Тип	Sном, МВА	UНОМ обмоток, кВ			UК, %				РХ, кВт РК, кВт				IХ, %
		ВН	СН	НН		В-С	В-Н	С-Н		В-С	В-Н	С-Н
АТДЦТН-125000/220/110	125	230	121	11		10,96	42,33	27,68		277	210	220		34		0,045

Выполним проверку на перегрузочную способность выбранного типа автотрансформаторов. Проверка на перегрузочную способность выполняется по зимнему графику в следующей последовательности:

1. На графике рисунка 6 проводим линию номинальной нагрузки (S_ном = 125 МВ А).

2. Пересечением этой линии с графиком нагрузки выделим участок наибольшей перегрузки продолжительностью .

3. Оставшуюся часть графика разбиваем на интервалы длительностью .

4. Определяем коэффициент начальной нагрузки по формуле:

где – номинальная мощность трансформатора (S_ном = 125 МВА);

– мощность ступени графика ниже линии номинальной нагрузки, МВА;

– длительность интервала мощностью , ч.

Тогда:

5. Определяем коэффициент перегрузки по формуле:

где – номинальная мощность трансформатора;

– мощность ступени графика выше линии номинальной нагрузки, МВА;

– длительность интервала с мощностью , ч.

Тогда:

6. Определяем коэффициент максимальной перегрузки по формуле:

где – максимальная мощность на графике, МВА;

– номинальная мощность трансформатора, МВА.

Тогда:

7. Сравниваем значения и :

.

Следовательно, принимаем коэффициент перегрузки

7. Корректируем продолжительность перегрузки по формуле:

Тогда:

7. Эквивалентная температура охлаждающей среды для г. Йошкар-Ола в зимнее время равна –10 ⁰С. По таблице 9 [ГОСТ 14209-85] для системы охлаждения ДЦ, коэффициента начальной нагрузки = 0,745 и продолжительности перегрузки = 8 ч определяем допустимый коэффициент аварийной перегрузки. Данный ГОСТ 14209-85 распространяется на силовые масляные трансформаторы с системами охлаждения М, Д, ДЦ, Ц, мощностью до 100 МВ включительно и напряжением до 110 кВ включительно. Так как в нашем случае мощность трансформаторов 125 МВ , а напряжение 220 кВ, то нам следует температуру охлаждающей среды использовать увеличенной на 20 относительно заданной. В этом случае = 1,4.

10.Так как коэффициент перегрузки = 1,143 < = 1,4, то условие по аварийной перегрузочной способности выполняется.

Выполним проверку на систематическую перегрузочную способность выбранного типа автотрансформаторов. Проверка на систематическую перегрузочную способность выполняется по летнему графику в следующей последовательности:

1. По формуле 5 определим коэффициент начальной нагрузки для летнего графика нагрузки:

2. По формуле 7 определим коэффициент максимальной нагрузки летнего графика:

3. Определяем допустимый коэффициент аварийной перегрузки.

Эквивалентная температура охлаждающей среды для г. Йошкар-Ола в летнее время равна . Согласно рекомендациям увеличим температуру окружающей среды на . По таблице 7 [ГОСТ] для системы охлаждения ДЦ, коэффициента начальной нагрузки и продолжительности перегрузки h = 4 ч допустимый коэффициент аварийной перегрузки

4. Так как коэффициент перегрузки , условие по систематической перегрузочной способности выполняется. Окончательно принимаем автотрансформатор АТДЦТН-125000/220 к установке.