Содержание

Введение……………………………………………………………………... Исходные данные……………………………………………………………. Выбор силовых трансформаторов на подстанции…………………………. Выбор количества и типа трансформаторов на подстанции………... Выбор номинальной мощности трансформаторов…………………... а) с использованием таблиц ГОСТ 14209-85………………………… б) расчетом температур масла и обмоток трансформатора ………… 2.3 Расчет потерь электроэнергии в выбранных трансформаторах……. 3. Выбор сечения силовых кабелей питающей сети по условиям длительного режима…………………………………………………………… 4. Ограничение токов короткого замыкания (КЗ на подстанции)…………… 4.1. Способы ограничения токов КЗ на подстанции…………………….. 4.2. Расчет токов КЗ на шинах низшего напряжения подстанции и на шинах распределительных пунктов (РП)……………………………………. 4.3. Расчет токов термической стойкости кабелей питающей и распределительной сетей………………………………………………………. 4.4. Выбор токоограничивающих реакторов…………………………….. 5. Выбор и обоснование схем и типа распределительных устройств всех уровней напряжения…………………………………………………………… 5.1. Выбор схемы РУ напряжением 10 кВ.……………………………… 5.2. Выбор схемы РУ повышенного напряжения 110 кВ……………….. 5.3. Выбор схемы собственных нужд подстанции……………………… 6. Выбор электрических аппаратов и соединительных шин………………… 7. Релейная защита трансформаторов…………………………………………. 8. Вопрос по БЖ и ИЭ………………………………………………………......

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

2.Выбор силовых трансформаторов на подстанции

2.1. Выбор количества и типа трансформаторов на подстанции.

От подстанции питаются потребители всех трёх категорий , питание от системы подводится со стороны ВН, по условию надёжности требуется установка 2-х трансформаторов.

При выборе типов трансформаторов рекомендуется применять трехфазные трансформаторы. На подстанциях очень большой мощности или при наличии ограничений по условиям транспорта применяют группы из однофазных трансформаторов, экономические показатели которых ниже показателей трехфазных трансформаторов при той же надежности.

Двухобмоточные трансформаторы устанавливают на подстанциях при наличии распределительных устройств (РУ) двух номинальных напряжений. При наличии трех номинальных напряжений устанавливают автотрансформаторы (при среднем напряжении 110-220 кВ и высшем 220 кВ и более) или трехобмоточные трансформаторы (при среднем напряжении 35 кВ).

Система охлаждения зависит от номинальной мощности трансформатора. На подстанциях рекомендуется использовать трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН). Трансформаторы мощностью 25 МВА и выше выпускаются промышленностью с делением обмотки низшего напря­жения на части (с расщепленной обмоткой) с целью уменьшения токов короткого замыкания (КЗ).

2.2. Выбор номинальной мощности трансформаторов

Используя исходные данные, заданные в % от максимальной мощности, построим графики электрических нагрузок трансформаторов нормального режима (летний и зимний). Выбор мощности трансформаторов производится по наиболее тяжелому графику (им, как правило, является зимний график) с учетом их допустимых перегрузок. Согласно ГОСТ 14209-85 различают режимы систематических нагрузок (перегрузок) и продолжительных аварийных перегрузок трансформаторов. Как было сказано выше, для подстанции характерна схема с двумя трансформаторами. Тогда номинальная мощность трансформатора выбирается с учетом допустимой аварийной перегрузки одного трансформатора при отключении другого.

Для сети 10 кВ :

Зимний период
часы	Р,%
0-8,20-22	70
8-10	80
10-20	100
22-24	60

Летний период
часы	Р,%
0-8,20-24	60
8-20	80

Рассчитаем активную мощность для сети 10 кВ, при Р_max = 42 МВт по формуле:

Р = Р_max ∙ Р_%:

Зимний период
Часы	Р, МВт
0-8	29,40
8-10	33,60
10-20	42,00
20-22	29,40
22-24	25,20

Летний период
Часы	Р, МВт
0-8	25,20
8-20	33,60
20-24	25,20

Нагрузка трансформатора определяется:

Нормальный режим работы:

Зимний период
Часы	S, МВA
0-8	36,75
8-10	42,00
10-20	52,50
20-22	36,75
22-24	31,50

Летний период
Часы	S, МВA
0-8	31,50
8-20	42,00
20-24	31,50

Полученный график нагрузки трансформатора приведён на рис. 2.1

Рис.2.1 График электрических нагрузок нормального режима

Предлагается к установке два трансформатора типа ТРДН-40000/110 (Т – трехфазный; Р – с расщепленной обмоткой низшего напряжения на две ветви; Д – с принудительной циркуляцией воздуха; Н – с регулированием напряжения под нагрузкой), с приведенными номинальными параметрами:

Таблица2.1

, МВА	, кВ	, кВ	, кВт	, кВт	, %	, %
40	115	10,5-10,5	34	170	10,5	0,55

В нормальном режиме, когда работают оба трансформатора, перегрузки нет. При отключении одного трансформатора оставшийся в работе с учетом аварийной перегрузки должен обеспечить этот график

А)Рассчитаем допустимую аварийную перегрузку при условии, что подстанция проектируется в г.Cамара с эквивалентной зимней температурой J₀ =-12,5^° по ГОСТ -14209-85 (таблица 1.36 [1]). Гост предполагает наличие двухступенчатого графика нагрузки. Последовательность расчёта допустимой аварийной перегрузки следующая:

1. Преобразуем многоступенчатый график нагрузки в эквива­лентный двухступенчатый:

где –мощности ступеней эквивалентного двухступенчатого графика нагрузки;

Рис. 2.2 Двухступенчатый график нагрузки

2. Определим коэффициенты нагрузки:

;

;

принимаем ,

3. По таблице аварийных перегрузок (табл.1.37.[1]) для эквивалентной температуры окружающей среды υ₀=-10С, для системы охлаждения Д, для k₁=0,89 и h=12 часов определяется k_2доп=1,5 – допустимый коэффициент аварийной перегрузки.

4. Сравниваем К_2расч и К_2доп:

К_2расч =1,27 < К_2доп=1,5

Таким образом, трансформаторы типа ТРДН – 40000/110 могут обеспечить заданную нагрузку, как в нормальном (работают оба трансформатора), так и в послеаварийном (отключение одного трансформатора) режимах.

Б) Расчет температур масла и обмоток трансформатора

Более точное определение нагрузочной способности трансформатора может быть выполнено расчетом температур обмоток и масла трансформатора, которые не должны превышать допустимые величины.

Ранее многоступенчатый реальный график был преобразован в эквивалентный двухступенчатый:;;;(рис. 2.2)

Рассчитаем превышение температуры масла над температурой окружающей среды:

,

где – номинальное значение превышения температуры масла над температурой окружающей среды,

b – отношение потерь короткого замыкания к потерям холостого хода в трансформаторе, т.е.

х – показатель степени, х=0,9 для системы охлаждения М и Д, .

,

где, даны в таблицы 2.1

Рассчитаем превышение температуры масла над температурой окружающей среды в установившемся режиме при загрузке и

где - номинальное значение превышения температуры масла над температурой окружающей среды для системы охлаждения М и Д.

Далее рассчитаем превышение температуры масла над температурой окружающей среды в переходном режиме

где – начальное для данной ступени нагрузки превышение температуры масла над температурой окружающей среды.

–установившееся для данной ступени нагрузки превышение температуры масла над температурой окружающей среды.

τ = 3 часа- постоянная времени нагрева трансформатора для системы охлаждения М и Д:

Расчет начинается со второй ступени т.к. до вечернего подъёма нагрузки тепловой режим успел стабилизироваться, для этой ступени

ºС; ºС.

Для расчета первой ступени продолжительностью t=12 часов и загрузкой ,ºС; ºС.

Рассчитаем превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды при коэффициентах загрузки ;;

=23 ºС – номинальное превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды для трансформаторов с системой охлаждения М и Д, у=0,8 – показатель степени для М и Д.

Таблица 2.2

Часы суток	1	2	4	8	12	14	16	20	22	24
Часы 1-ой ступени, ч	1	2	4	8	12	-	-	-	-
Часы 2-ой ступени, 4	-	-	-	-	0	2	4	8	10	12
	70,27	63,49	55,15	48,67	46,35	62,59	70,93	77,41	78,54	79,12
	57,77	50,99	42,65	36,17	33,85	50,09	58,43	64,91	66,04	66,62
	76,86	70,08	61,74	55,26	52,94/ 67,56	83,8	92,14	98,62	99,75	100,3

Температура, °С

Рисунок 2.3 Изменение температур обмотки и масла трансформатора

Из кривых (рис.2.3) следует, что при отключении одного трансформатора, оставшийся в работе сможет передавать всю мощность, при этом температура масла и обмоток не превышает допустимую, т.е.