РАЗРАБОТКА ГЛАВНОЙ СХЕМЫ (ГС) ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия. Правильно выбранная схема доставки электроэнергии потребителям во многом определяет надежность снабжения, предопределяет возможные внештатные ситуации и аварии. При этом при проектировании трансформаторных подстанций, их комплектации, линий передачи и т.д. необходимо исходить также из экономической целесообразности.
В настоящее время развитие и усложнение систем электроснабжения, возрастающие требования к экономичности и надежности их работы ставят задачу повышения уровня проектно-конструкторских разработок, внедрения и рациональной эксплуатации высоконадежного электрооборудования, снижения непроизводственных расходов электроэнергии при ее передаче, распределении и потреблении, и снижении затрат при проектировании, строительстве и эксплуатации объектов электроснабжения.
Целью данного проекта является разработка понижающей подстанции 110/6,3 кВ.
Для выполнения поставленной в данной работе цели необходимо:
 Провести расчет электрических нагрузок проектируемой подстанции;
 Осуществить на основании полученных данных выбор силовых трансформаторов подстанции, а также трансформаторов собственных нужд.
 Произвести расчет токов короткого замыкания, на основании которого осуществить выбор коммутационного оборудования подстанции.
 
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА (ЗАДАНИЕ).
Задание на курсовой проект «Проектирование электрической части подстанции» Вариант 2-6-8-8-8
ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ВОПРОСОВ, ПОДЛЕЖАЩИХ РАЗРАБОТКЕ
 Расчет суммарных нагрузок на шинах всех напряжений подстанции.
 Выбор числа и мощности главных понизительных трансформаторов.
 Составление блок-схемы подстанции.
 Разработка однолинейной схемы подстанции, включая выбор оборудования.
 Расчет токов короткого замыкания.


Рисунок 1.1 – Схема ЭС станции

Исходные данные по заданию сведены в таблице 1.1

 
Таблица А1 Графики нагрузок (в долях от Smax) 6
Часы зима лето
1 0,2 0,1
2 0,2 0,1
3 0,3 0,2
4 0,5 0,3
5 0,6 0,4
6 0,6 0,5
7 0,9 0,8
8 0,9 0,7
9 0,9 0,7
10 0,9 0,6
11 0,8 0,5
12 0,6 0,5
13 0,6 0,5
14 0,8 0,7
15 1,0 0,9
16 1,0 0,8
17 1,0 0,9
18 1,0 0,9
19 0,9 0,9
20 0,8 0,4
21 0,8 0,5
22 0,6 0,5
23 0,4 0,2
24 0,2 0,1

Таблица 1.2 – Энергетические показатели нагрузки и источников энергии
Энергетические показатели нагрузки и источников энергии Макс. мощность,
Pmax,
МВ∙А Коэффициент мощности
нагрузки,
cosφ Напряжение
высшее,
UВН, кВ Напряжение
низшее,
UВН, кВ Мощность КЗ системы,
МВ∙А Мощность генератора станции, МВт Коэффициент мощности генератора, cosφг Количество генераторов
8 15 0,84 110 6 2000 12 0,8 5

Таблица 1.3 – Длины линий электропередачи
Длины линий электропередачи Длина в километрах
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12
8 74 64 49 63 85 92 140 55 63 65 38 77

Таблица А4 Нагрузки по категориям потребителей и сезонные температуры №
варианта Нагрузки по категориям потребителей, % Средняя температура, ºС
I категория II категория III категория зимняя летняя
8 10 60 30 –19,4 +11,1

2.ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ С УЧЕТОМ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ.

2.1 График нагрузки станции
Производим расчёт полной номинальной нагрузки по часам суточного графика по формулам:

где: Р – активная потребляемая нагрузка, МВт;
S – полная потребляемая мощность, MВА;
cos φ – коэффициент мощности.
Полная потребляемая мощность:
.
Максимальная реактивная мощность:
.
Производим расчёт полной номинальной нагрузки по часам суточного графика (табл. 2,1):
Таблица 2.1
Часы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Pзима, МВт 3 3 4,5 7,5 9 9 13,5 13,5 13,5 13,5 12 9 9 12 15 15 15 15 13,5 12 12 9 6 3
Pлето, МВт 1,5 1,5 3 4,5 6 7,5 12 10,5 10,5 9 7,5 7,5 7,5 10,5 13,5 12 13,5 13,5 13,5 6 7,5 7,5 3 1,5
Sзима, МВА 3,6 3,6 5,4 8,9 10,7 10,7 16,1 16,1 16,1 16,1 14,3 10,7 10,7 14,3 17,9 17,9 17,9 17,9 16,1 14,3 14,3 10,7 7,1 3,6
Sлето, МВА 1,8 1,8 3,6 5,4 7,1 8,9 14,3 12,5 12,5 10,7 8,9 8,9 8,9 12,5 16,1 14,3 16,1 16,1 16,1 7,1 8,9 8,9 3,6 1,8


Рисунок 2.1 – График нагрузки ТП в течение дня

2.2 Выбор мощности трансформаторов
Оптимальное количество трансформаторов на подстанции, с учетом присутствия потребителей 1 и 2 категории , -средний коэффициент допустимой перегрузки. Номинальная нагрузка каждого трансформатора двухтрансформаторной подстанции, как правило, определяется аварийным режимом работы подстанции: при установке двух трансформаторов их мощность выбирается такой, чтобы при выходе из строя одного трансформатора другой оставался в работе и с допустимой аварийной перегрузкой мог обеспечить нормальное электроснабжение потребителей.
Номинальная мощность трансформатора определяется по выражению:
(3.1)
где Sр.т - расчётная мощность трансформатора, кВА;
Sр.з - полная расчётная мощность, кВА;
nт = 2 - число трансформаторов на ГПП, шт;
Kз.т - коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме работы (Kз.т = 0,65 ÷ 0,7 при питании от ГПП потребителей I и II категории, Kз.т = 0,75 ÷ 0,85 при питании от ГПП потребителей II и III категории).
Принимаем Kз.т = 0,7.
При аварийных режимах допускается перегрузка трансформаторов на 40 % на время максимума общей суточной продолжительностью не более 6 ч в течение не более 5 суток.

Из ряда стандартных мощностей трансформаторов выбираем двухобмоточный трансформатор типа ТДН-16000/110 номинальной мощностью .
Т – Трёхфазный трансформатор;
Д – Масляное охлаждение с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла;
Н – Выполнение одной из обмоток с устройством РПН;
Технические данные трансформатора приведены в таблице 2.2
Тип трансфор-матора
,шт
Напряжение обмоток, кВ Потери мощности, кВт
Пределы регулиро¬вания
ВН НН
ТРДН-40000/110 40000 2 115 11 52 175 10,5 0,7 ±9x1,78%

Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:

Коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме:

 
3. РАЗРАБОТКА ГЛАВНОЙ СХЕМЫ (ГС) ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИИ.

При разработке проекта руководствуемся типовыми проектами объектов электрификации. Схема главных электрических соединений составляется на осн¬овании ука¬занных в задании исходных данных и типовых решений, приведенных в учебной и справочной литературе с соблюдением требуемых ГОСТ условных обозначений. С учетом схемы подключения ТП к питающей ЛЭП принимаю проходную ТП с двухсторонним питанием.
Основными треб¬ованиями к схеме главных соединений подстанции являются надежность электроснабжения, обеспечение гибкости при различных ситуациях, а также экономичность эксплуатации и реализации и возможность дальнейшей модернизации
Схемы электрических соединений подстанций выбираются на осн-овании треб¬ований к надежности, гибкости, экономичности и маневренности, с учетом развития. Необходимо стремиться максимально упростить схему ЭС без снижения требуемой надежности в зависимости от категории электроприемников.
Основные треб¬ования к схемам:
- Схемы подстанций при конкретном проекте разрабатываются на основе схем развития энергосистемы, схем электроснабжения территории или объекта и других работ по развитию электрических сетей и должны:
- обеспечить необходимую надежность электроснабжения потребителей ВС в соответствии с категориями силовых приемников в штатных и послеаварийных режимах;
- учитывать перспективы развития авиатехники;
- обеспечить возможность и безопасность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения смежных соединений;
- обеспечить ясность, эффективность и автоматизацию.
Главная схема электрических соединений подстанции выбирается с использованием типовых схем распределительных устройств, утвержденных Минэнерго и согласованных с Госстроем.
Данная ПС является ответвительной по типу подключения.
ПС ответвительная и подключена к двум ВЛ, применяется ремонтная перемычка, так как оборудование находится в ЗРУ.
В данном случае для обеспечения требуемой надежности используем блочную схема построения ПС. В случае двухтрансформаторных подстанций используются два блока, связанные между собой неавтоматической (ремонтной) перемычкой из двух разъединителей. Эта перемычка позволяет осуществлять питание потребителей через два трансформатора при ремонте или повреждении одной из линий. На низком напряжении используется секционированная система шин.