Электрические станции и подстанции

Скачать работу - Электрические станции и подстанции

Применение электрической энергии в любой отрасли промышленности позволяет увеличить производительность труда, добиться высокого уровня механизации и автоматизации.

Мощное развитие электроэнергетической базы служит надежной предпосылкой дальнейшего развития отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта. Но все это невозможно без качественного и бесперебойного снабжения электрической энергией потребителя, будь то промышленное предприятие, сельское хозяйство или население.

Особенно сейчас в нашем трудном экономическом положении необходимо не потерять и даже попытаться приподнять тот уровень, на котором у нас находится электроснабжение. А это невозможно сделать, не имея грамотных, хорошо подготовленных специалистов.

Современные ПС 500 кВ имеют до 15—20 присоединений к линиям электропередачи (ВЛ) различного напряжения, трансформаторам и других, что значительно усложняет главную электрическую схему ПС, которая на крупных ПС, как правило, представляет собой систему шин, секционированного по условиям надежности работы энергосистемы, а также уменьшения токов к. з.

Рациональное проектирование сетевых ПС всех типов и категорий и, в частности, рациональное и экономичное построение главных электрических схем, выбор параметров оборудования и аппаратуры, а также оптимальная их расстановка представляют сложную и ответственную задачу.

Основным узловым вопросом, оптимальное решение которого определяет все свойства, особенности и техническую характеристику ПС, является главная электрическая схема. При этом под главной электрической схемой не следует понимать просто начертание электрических связей, присоединений и цепей.

Необходимо определить тип, число и параметры оборудования и аппаратуры и, в первую очередь, главных трансформаторов, выключателей и другой Коммутационной аппаратуры, рациональную их расстановку, а также решить ряд вопросов управления, эксплуатационного обслуживания и т. п.

Главная схема задает основные размеры и конструктивную часть ПС, определяет основные объемы работ по ее сооружению и тем самым всю экономику строительства ПС в целом.

Безусловно, что на стоимость сооружения влияет и способ обслуживания, 'необходимость сооружения жилья и других вспомогательных сооружений, выбранное местоположение и рельеф площадки, отдаленность от существующих подъездных путей и т. п. проектирование ПС можно условно разделить на следующие основные этапы: 1) обоснование необходимости сооружения ПС в данном районе с определением ее установленной мощности, что выполняется в проектах «Схем развития энергосистем» или самостоятельных проектах отдельных энергоузлов; 2) определение необходимого количества подходящих и отходящих ВЛ и их напряжений; 3) выбор нескольких вариантов площадок ПС с коридорами ВЛ и подъездными путями; 4) составление главной электрической схемы; 5) непосредственное проектирование ПС со всеми инженерными сооружениями. При выполнении проекта ПС, особенно на стадии его детальной проработки (технорабочий проект или рабочие чертежи), наиболее ярко выявляется специфика проектирования, выражающаяся в необходимости постоянной взаимной (обратной) связи всех смежных специальностей. Это объясняется тем, что работа большого количества специалистов различных специальностей, участвующих в выполнении проекта (хотя они и работают в некоторой степени последовательно), требует постоянной взаимной увязки, так как принятие всех принципиальных решений возможно только при совместной творческой работе.

Поэтому особое внимание обязательно следует уделять как составлению графика по взаимной увязке работы с указанием сроков всех заданий смежным специальностям и их согласований, так и полноте и тщательности оформления этих заданий. Все принятые решения должны строго выполняйся, а любые отступления от них могут приниматься только с согласия главного инженера проекта.

Задание Необходимо произвести. 1) выбор и обоснование электрической схемы, соединения проектируемой электроустановки. 2) Выбор основных агрегатов. 3) Расчет аварийных режимов. 4) Выбор токоведущих частей аппаратов. 5) Расчет заземления электроустановок 6) Расчет молнезащиты.

Исходные данные: Тип проектируемого объекта: Гидроэлектростанция двухцепная . Связь с системой осуществляется линией ВЛ-110 кВт . длиной 30 м.

Характеристика потребителей: 1) Машиностроительный завод, 2 линии напряжением 35 кВ. Длиной 10 км. с os j = 0,9. Мощность S = 20 МВА 2)Консервный завод 4 линий напряжением 10 кВ. Длиной 2 км. с os j = 0,8. Мощность S = 6 МВА 3)Сельскохозяйственный комплекс.

Потребитель первой категории, 6 линий 10 кВ, длиной 1 км. Cos j = 0,85. Мощность S = 8 МВА Построение суточных и годового графиков активной и реактивной нагрузки Для получения сезонных суточных графиков (летнего и зимнего дней) проектируемой электроустановки необходимо сначала построить суточные графики каждого потребителя, пользуясь типовыми графиками (2, 3). Наибольшую часовую ординату типового суточного графика определенной отрасли промышленности или сельского хозяйства принимают за максимальную активную мощность () или за 100%. Нагрузки в другие часы суток находятся по выражению где Построение сезонных суточных графиков нагрузки всех потребителей ведется в одном масштабе. Затем путем суммирования зимних (соответственно летних) графиков, находят совмещенный график зимнего (летнего) дня.

Прибавляя к ординатам совмещенного графика мощности переменных и постоянных потерь в разных звеньях электроустановки, а также мощность собственных нужд, получают сезонные суточные графики нагрузки электростанции и подстанции.

Постоянные потери, идущие на намагничивание стали трансформаторов, принимаются равными (1+1,5%) от суммарной максимальной мощности ( Р макс. сум. ), найденной по совмещенным графикам нагрузок.

Переменные потери мощности зависят от нагрузки. При максимальной нагрузке они определяются по формуле: где - для различных звеньев электроустановки (7). Переменные потери в любой час суток ( t ) при нагрузке Р( t ) находятся так Полная максимальная мощность электростанции или подстанции определяется следующим образом: по заданному коэффициенту мощности потребителя электроэнергии находят реактивную нагрузку по формуле (КВАр) где - активная мощность потребителя, участвующая в образовании максимума суточного графика. Затем, пользуясь приближенной формулой, находят среднее значение где - активные нагрузки потребителей, участвующих в образовании максимума; - соответствующие реактивные нагрузки; позволяет получить средний коэффициент мощности всех потребителей. Тогда где - суммарная максимальная мощность совмещенного графика с учетом переменных и постоянных потерь, а также расхода мощности на собственные нужды. По сезонным суточным графикам нагрузки строится годовой график по продолжительности, площадь которого в определенном масштабе представляет собой количество энергии, выработанной или потребленной в течении года.

Методика построения этого графика изложена в работе (7). Для электростанции, имеющей связь с энергосистемой, необходимо учитывать передачу всей избыточной мощности станции в часы максимальных нагрузок.

Графики нагрузок такой станции прямолинейны с ординатой, равной Р расч или Р ном ген. После построения графиков находят количественные и режимные показатели, т.е.: А) среднегодовую нагрузку; Б) коэффициенты заполнения суточного графика; В) коэффициенты использования установленной мощности; Г) число часов использования максимальной и установленной мощности; Д) коэффициент резерва.

Суточные графики нагрузки для каждого проектируемого объекта потребителей равны : Машиностроительный завод – Рр = 15*0,8 = 12 Q р = 12*0,78= 8,88 Консервный завод Рр = 10*0,9 = 9 Q р = 9*0,74= 6,66 Сельскохозяйственный комплекс Рр = 6*0,9 = 5,4 Q р = 5,4*0,74= 4,01 Графики нагрузок для каждого из потребителей представлены в приложении А Выбор и обоснование главной схемы.

Проектирование г идроэлектростанции начинаем с того что определяем какие функции она будет выполнять . По заданию г идроэлектростанция имеет связь системой через линию 35 кВ с потребителями на 10 и 35 кВ к тому же один из потребителей на 10 кВ, а именно сх комплекс является потребителем первой категории.

Поэтому мы выбираем схему с двумя трех обмоточными трансформаторами на 110/35/10 кВ. Описание основной схемы. Ввод линии 110 кВ производится на первую секцию шин 110 кВ. с которой запитываются два трех обмоточных трансформатора которые в свою очередь запитывают трех потребителей напряжением 10 и 35 кВ. Секции шин 35кВ . Потребитель 35 кВ (машиностроительный завод) получает питание от двух секции шин 35 кВ. которые могут быть запитаны от обоих трансформаторов. Между секциями шин предусмотрен секционный масленый выключатель, позволяющий запитатъ обе линии потребителя 35 кВ от одного трансформатора.

Секции шин 10 кВ. Потребители на 10 кВ т сельскохозяйственный комплекс(потребитель первой категории) и консервный завод, запитываются от двух секций шин раздельно запитываемых от двух трех обмоточных трансформаторов. Для обеспечения надежности снабжения электроэнергией потребителя первой категории, необходимо запитать его от двух источников для этого разделяем и разносим его линии на две секции шин 10 кВ. запитываемых раздельно от двух трансформаторов при этом предусмотрен секционный масленый выключатель который позволяет запитать обе секции шин 10 кВ от одного трансформатора.

Нагрузки второго потребителя на 10 кВ тоже разносятся на две секции шин 10 кВ. для равномерного распределения нагрузок между шинами. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей.

Силовые трансформаторы. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей начинаем с выбора силовых трансформаторов. Выбор производим по наибольшей возможной нагрузкой и возможностью дальнейшего расширения. При суммировании всех потребителей получаем 32 MB А нагрузки.

Поэтому принимаем стандартный трех обмоточный трансформатор ТДН 40000 115/35/10 Uk в-с =10,5% Uk в-н =17% Uk с-н =6% Для осуществления возможности параллельной работы трансформаторов принимаем второй трансформатор аналогичный первому.

Измерительные трансформаторы напряжения. По номинальному напряжению можно выбрать и трансформаторы напряжения на шины 10 кВ необходимо установить: НКФ - 110 - 57. 110кВ/100. На напряжение 35 кВ. ЗНОМ - 35-65 35кВ/100. На напряжение 10 кВ НТМИ 10-66 10кВ/100. Масленые выключатели . По напряжению и максимальному рабочему току произведем предварительный выбор масленых выключателей, которые потом проверим на к.з. ток в линиях определим из уравнения: где: S -мощность потребителя. U - напряжение питания. По полученным токам произведем предварительный выбор масленых выключателей.

Принимаем масленые выключатели для отходящих линий 10 кВ типа ВММ-10-400-10У2. Принимаем секционный масленый выключатель для секций 10кВ, масленый выключатель 10 кВ ввода Т1 и масленый выключатель 10 кВ ввода Т2 - типа -ВМП-10-630/90УЗ. Принимаем масленые выключатели для отходящих линий 35 кВ, секционный масленый выключатель для секций 35кВ, масленый выключатель ввода 35 кВ Т1 и масленый выключатель 35 кВ ввода Т2 - типа ВМК-35Э-630/8 УЗ. Принимаем MB 110 кВ №1, масленый выключатель 110 кВ ввода Т1 и масленый выключатель 110 кВ ввода Т2 - типа - ВМК-110 - 2000 -20 УЗ. Разъединители.

Аналогично по максимальному рабочему току принимаем марки разъединителей.

Принимаем шинный разъединитель для секции шин 10 кВ. и разъединитель 10кВ ввода Т1 и разъединитель 10кВ ввода Т2 -типа -РБ 10/1000. Принимаем шинный разъединитель для секции шин 35 кВ. и разъединитель 35кВ ввода Т1 и разъединитель 35кВ ввода Т2 -типа -РЛНД 35/600. Принимаем шинный разъединитель для секции шин 110 кВ. и разъединитель 110 кВ ввода Т1 и разъединитель 110 кВ ввода Т2 -типа -РЛНД 110/600. Для проверки выбранной коммутационной аппаратуры необходимо провести расчет аварийных режимов т.е. определить максимальные токи коротких замыканий.

Расчет аварийных режимов. Для определения токов коротких замыканий необходимо определить сопротивления всех компонентов схемы т.е. сопротивление системы, трансформатора и отходящих линии. Для определения сопротивления трех обмоточного трансформатора воспользуемся формулой: где: U в - напряжения короткого замыкания обмотки высшего напряжения. S б и S н - базисная и номинальная мощность соответственно. U в - можно определить из выражения. U B = 0,5 x ( Uk в-с + Uk в-н - Ufc с-н) = 0,5 x (10,5 + 17 – 6)=10,75 Аналогично сопротивление для средней ступени: Uc =0,5 ( Uk в-с + Uk с-н – Uk в-н) = 0,5 (10,5+6-17)= -0,25. И аналогично для низшей ступени. U H = 0.5х( Uk в-н + Uk с-н - Uk в-с )=17+0.25=17 . 25. Теперь определим сопротивление системы. где S кз - мощность короткого замыкания Определим сопротивление линий до потребителей. где: Хо - удельное сопротивление проводов. L - протяженность участка. U - напряжение в квадрате.

Определим сопротивление линии 110 кВ. Определим сопротивление линии 35 кВ. Определим сопротивление линии 10 кВ до консервного завода. Определим сопротивление линии 10 кВ до сельскохозяйственного комплекса. Теперь можно найти токи коротких замыкании которые находятся на шинах 10, 35 и 110, а также в конце питающих линий на стороне 10 и 35 кВ. Определим токи на шинах 110 кВ. где I б - базисный ток. X - суммарное сопротивление от источника до т. к.з.

Базисный ток можно найти по формуле: кА Теперь ток короткого будет равен: определим ударный ток Iy 1= I к 1.8 = 0,52 1,8 =1,78 определим мощность к.з. S к 1 = I U =99 MBA Аналогично т к.з. 2 и т. к.з. 3 кА I у2 = I к 1.8 = 1.01 1.8 = 3.93 кА S к2 = 61.22 МВА I у = I к 1.8 = 3.27 1.8 = 8.4 кА S к.з. = 56.64 МВА кА I у4 = I к 1.8 = 0.7 1.8 = 1.78 кА S к4 = 42.43 МВА кА I у6 = I к 1.8 = 2.33 1.8 = 3.7 кА S к6 = 40.35 МВА Таблица 1.

	ik	1у	sk
K.3№1	0,52 кА	1,78 кА	99 MBA
K.3№2	1,01 кА	3,93кА	61,22 MBA
К.3№3	3.27 кА	8,4кА	56,64 MBA
К.3№4	0,7 кА	1,78кА	42, 43MB A
К.3№5	2.33 кА	3,7кА	40,3SMBA

Выбор шин. Шины выбираются по номинальному рабочему току по формуле: где j эк - коэффициент равный 1.1 Выберем шины на 110 кВ определяем сечение токопровода по исходной формуле S =162.4/1.1 = 147.7 мм 2 По условию потери на корону на напряжения 110 кВ и выше выбирается шины круглого селения выбираем шины ближайшего диаметра наиболее близкий диаметр 380 Подберем шины на 35 кВ S =225/1.1 = 224 мм 2 Выбираем стандартное сечение ШМТ 249 мм 2 Аналогично подбираем шины на 10 кВ S =923/1.1 = 921 мм 3 Выбираем стандартное сечение ШМТ 957 Расчет заземления.

Рассчитаем ток замыкания на землю Найдем сопротивление трансформатора r тр = 0,308 р = 0,308 70=21,5 Сечение заземляющего проводника произведем по формуле F = I (0.44/195) Определим это сечение для самого большого тока: F 3.27 (0.44/195)=7.5 MM 2 Принимаем для заземления стальной провод марки М- 10 и сечением 10 мм*. Расчет грозозащиты Защита от грозовых перенапряжений осуществляется при помощи молниеотводов и разрядников. Для начала необходимо определить эффективную высоту молниеотвода. hx =5 M . h =30 M Р=5 . 50/(1.5хЗО)=0.12 ha = h - hx = 30-5 =25 M . Зона защиты молне отвода Для заземления применяем стальной провод сечением равным 50 мм . Также для защиты от перенапряжения предусматриваются разрядники. Для шин 10 кВ РВО-10 Для шин 35 кВ РВС – 35 Для шин110кВ РВС-110Т Для защит измерительных трансформаторов напряжения предусматриваются предохранители. Для напряжения 10 кВ ПК-1 - 108/2-20УЗ . Для напряжения 35 кВ ПК-1- 35 - 8/2-8УЗ. Измерительные трансформаторы тока.

Выбирая трансформаторы тока мы руководствуемся номинальным напряжением, номинальными токами и токами при аварийных режимах. По перечисленным данным были выбраны следующие трансформаторы тока. Для напряжения 10 кВ ТЛ-10 УЗ 1000/5 Для напряжения 35кВ ТПОЛ-35 00/5 Для напряжения 110кВ ТФНД 110М 200/5 Собственные нужды. Для нормальной работы гидроэлектростанции необходимо чтобы ее агрегаты получали питание с максимально возможной надежностью. Для этого мы применяем трансформаторы собственных нужд.

оценка объектов нематериальных активов в Белгороде
оценка ноу хау в Москве
оценка авто в Калуге