Рисунок 2.1 – Схема замещения сети
2.4 Расчет мощностей в точках схемы в нормальном режиме работы сети
При расчете мощностей идем по направлению от известных мощностей потребителя к искомой мощности на входе цепи расчетной согласно схеме замещения (используя формулы [1], [2]).
2.4.1.Рассчитываем мощность в начале участка 4-5:
S45=S3+∆ST3=S3+=
=15+j10+=15,003+j10,804 МВА.
2.4.2.Рассчитываем мощность перед трансформатором Т-2:
S89= S1+∆SХТ2+=60+j30+0,086+j0,864+=
=60,3+j34,55 МВА.
2.5 Расчет нормального режима замкнутой сети (S=Smax)
(используя формулы [1], [2]).:
Расчет режима замкнутой сети выполняется так же, как сети с двусторонним питанием при одинаковых напряжениях источников питания [1]. Расчетная схема кольцевой сети, условно разрезанной по шинам источника питания, имеет вид, представленный на рисунке
Рисунок 2.2 - Расчетная схема кольцевой сети
Выбираются направления мощностей, в качестве приближения принимаются напряжения во всех узлах равными номинальному и определяется потокораспределение на отдельных участках сети без учета потерь в ней.
2.5.1 Найдем сопротивления
Z1=Z1С+Z3В+ZЛ1=0,68+9,8+j42,9+0,47+j54,21=11+j97 Ом.
Z2=Z1Н+ ZЛ2=0,68+j60,5+4,8+j16,2=5,48+j76,7 Ом.
Z3=ZЛ3=3,96+j8,4 Ом.
Z4=Z3С=0,47 Ом.
Рассчитываем мощности на участках сети с двухсторонним питанием, для этого определяем мощность на головных участках:
2.5.2
S18==
=63,679+j37,626 МВА.
2.5.3
S14===51,62+j27.72 МВА.
2.5.4 Проверка:
S14+S18=S89+S2+S45
63,679+j37,626 +51,62+j27.72 =60,3+j34,5+15+j10+40+j20
115,3+j65.34≈115,3+j64,5
Погрешность вычислений составляет δР=0%, δQ=1.2% что намного меньше необходимой точности вычисления 2% .
2.5.5
S87=S18-S89=63,679+j37,626-60,3+j34,5=3,379+j3,124 МВА.
2.5.6
S47=S14-S45=51,62+j27,675 -15+j10,8=36,62+16,9 МВА.
Используя схему, полученные численные значения и направления мощностей можно найти точку потокораздела.
Точка потокораздела находится в т.7, производим размыкание сети в этой точке и производим расчет каждой из разомкнутых сетей отдельно.
Схема замещения полученной цепи(с учетом точки разрыва) показана на рисунке:
Рисунок 2.3 – Схема цепи с учетом точки разрыва
2.6 Расчет мощностей нормального режима работы разомкнутой сети
(используя формулы [1], [2]).
Индексы К и Н – соответственно конец и начало участка сети.
2.6.1. Рассчитываем мощность S74К :
S74К= S45=15,003+j10,804 МВА.
2.6.2.Рассчитываем мощность S74Н:
S74Н= S74К+ =15,003+j10,804 +=
=15,006+j10,804 МВА.
2.6.3.Рассчитываем мощность S74К :
S87К = S74Н+S2= S61’+S67=15,006+j10,804+40+ j20=55,006+j30,804 МВА.
2.6.4.Рассчитываем мощность S87Н :
S87Н = S87К +- jQЛ3=
=55,006+j30,804 +- j 0,3267=
=55,33+ j31,16 МВА.
2.6.5.Рассчитываем мощность S68К :
S68К = S87Н+ S89=55,33+ j31,16+60,3+j34,55=115,63+ j65,71 МВА.
2.6.6.Рассчитываем мощность S68Н :
S68Н = S68К+- jQЛ2=
=115,63+ j65,71+- j0,68=117,38+ j70,94 МВА.
2.6.7.Рассчитываем мощность S68Н :
S16= S68Н+=117,38+ j70,94+=
=117,64+j94,41 МВА.
2.6.8.Рассчитываем мощность SА :
SА = S16++∆SХТ1=117,64+j94,41++
+0,13+j1,2=118,08+j132,4 МВА.
2.7 Расчет напряжений нормального режима работы сети
2.7.1.Находим напряжение в точке 8:
U8’=U1- =
= 363 - = 352,84-j25,1кВ.
Модуль напряжения:
|U8’|=354 кВ.
Находим коэффициент трансформации, это отношение напряжения на обмотке высшего напряжения к напряжению на обмотке среднего напряжения:
nВН===3.
Используя коэффициент трансформации приводим полученное напряжение к напряжению на обмотке низшего напряжения:
U8= U8’/ nВН=354/3=118 кВ.
2.7.2.Находим напряжение в точке 7’:
U7’=U8-=
=118-=117,69-j0,147 кВ.
|U7’|=117,7 кВ.
2.7.3.Находим напряжение в точке 4:
U4’= U1-=
= 363 - = 357,1+j13,13 кВ.
|U4’|=357,3 кВ.
nВН===1,5.
U4= U4’/ nВН=357,3/1,5=238 кВ.
2.7.4.Находим напряжение в точке 7’’:
(U7’’)’= U4 - =
= 238 - = 237,9+j0,033 кВ.
|(U7’’)’| = 237,9 кВ.
nВН = = = 2.
U7’’= (U7’’)’/ nВН=237,9/2=119кВ.
Напряжение в точке потокораздела, найденные в результате расчета обеих разомкнутых схем практически одинаковы: Погрешность: (|U7’’|-|U7’|)*100/|U7’|=1,1%
Что соблюдает необходимую точность расчета 1,1<<10
Принимаем |U7|=118 кВ.
2.7.5.Находим напряжение в точке A:
UA=U1+=
= 363 + = 371,7+j26,2 кВ.
|UA|=372,6 кВ.
2.7.6.Находим напряжение в точке 5:
U5’ = U4-=
= 238 - = 232,5+j7,5кВ.
|U5’| = 232,6 кВ.
Находим коэффициент трансформации, это отношение напряжения на обмотке высшего напряжения к напряжению на обмотке низшего напряжения:
nВН = = = 6,29.
U5 = U5’/ nВН = 232,6/6,29 = 37 кВ.
2.7.7.Находим напряжение в точке 9:
U9’=U8-=
= 118 - = 108,2+j19,6 кВ.
|U9’|=109,9кВ.
nВН = = = 3,14.
U9 = U9’/ nВН =109,9/3,14 =35 кВ.
3 Расчет электрической части подстанции
Расчет электрической части подстанции включает в себя определение суммарной нагрузки подстанции, выбор силовых трансформаторов, выбор принципиальной схемы первичных соединений подстанции, выбор трансформаторов и схемы собственных нужд, выбор измерительных приборов для основных цепей подстанции и измерительных приборов.
Исходными данными являются:
1). Напряжение систем - UВН в кВ, которое соответствует стороне высокого напряжения (ВН) подстанции.
2). Мощность системы SНОМ в МВА.
3). Реактивное сопротивление системы Хс.
4). Число линий связи с системой указано на рис.1 и их длинна LW в км, и их параметры XW в Ом.
5). Мощность нагрузки, МВА (Указано в таблице №1).
Исходные данные согласно варианта
Тип трансформатора ТМТН 10000/110
Мощность трансформатора S=10 МВА
Напряжение U=110 кВ
Сопротивление трансформатора Х=139 Ом
Длинна линии LW1=15 км
Длинна линии LW2=15 км
Сопротивление линии XW1=3,1 Ом
Сопротивление линии XW2=3,0 Ом
Мощность системы SC=3100 КВА
Сопротивление системы XC=3,9 Ом
Таблица 3.1- Нагрузка потребителей в течении суток
Часы
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
%SНОМ
40
60
55
80
90
75
100
120
140
110
S,МВА
5,5
9
7,5
11
3.1 Выбор мощности силовых трансформаторов
Для подстанций были выбраны трансформаторы мощности S МВА типа ТМН. Болем точно выбраны трансформаторы, учитывая график нагрузки.
Рисунок 3.1- График нагрузки подстанции.
Для проверки правильности выбора трансформатора реальный график нагрузки преобразуем в двухступенчатый. Начальная нагрузка эквивалентного графика определяется по формуле
==0,69
- собственно нагрузка первой, второй, n-ой ступени графика нагрузки, расположенной ниже линии номинальной мощности трансформатора.
- длительность ступени, час.
Аналогично определяется вторая ступень эквивалентного графика, но при этом берутся ступени, расположенные выше линии номинальной мощности трансформатора.
==1,15
где - нагрузка выше линии номинальной мощности трансформатора.
Максимальный перегруз трансформатора составляет
==1,4
где - максимальная нагрузка трансформатора по графику нагрузки.
Предварительное значение необходимо сравнить со значением ,
и если значение больше значения окончательно принимаем .
Так как =1,15<0.9*1,4=1.26 тогда принимаем =1.26
По ГОСТу 14209-85 с учетом эквивалентной температуры зимнего периода () и времени перегрузки , находим значение перегрузки допустимое = . Для трансформаторов с системой охлаждения Д. Сравниваем значением по ГОСТу и реальное. Если значение по ГОСТу меньше, чем реальное. Значит трансформатор выбран неправильно и необходимо выбрать трансформатор более мощный. Для надежности принимаем два трансформатора типа ТРДН. В случае выхода из строя одного трансформатора, второй обеспечит питание потребителя без ограничения.
Так как по ГОСТу 14209-85 =1,5>1,26 – трансформатор выбран правильно.
3.2 Выбор схемы электрических соединений подстанций
Главная схема электрических соединений должна удовлетворять следующим требованиям:
- обеспечивать надежность электроснабжения в нормальных и послеаварийных режимах;
- учитывать перспективы развития;
- допускать возможность расширения;
- обеспечивать возможность выполнения ремонтных и эксплутационных работ на отдельных элементах схемы и без отключения присоединений.
При этом следует применять простейшие схемы. Для тупиковой схемы рекомендуется применять схему «два блока с выключателем в цепях трансформатора и неавтоматической перемычкой».
Так как рассматриваемое РУ имеет малое число присоединений – то целесообразно применить упрощенную схему без сборных шин с короткими перемычками между присоединениями.
Упрощенная принципиальная схема электрических присоединений приведена на рис.3.2.
Краткое описание работы схемы в нормальном и аварийных режимах:
В схеме предусмотрены выключатели на линиях, третий выключатель предусмотрен на перемычке (секционный). Отключение трансформаторов, в случае их повреждения, производится двумя выключателями 110 кВ (Q1и Q3 или Q2 и Q3) и соответствующего выключателя 10 кВ (Q11 или Q12).
Вместе с трансформатором будут отключены и две соответствующие линии 10 кВ. Их работу можно возобновить с помощью АВР выключателем Q13.
Рисунок 3.2 – Упрощенная схема электрических соединений
3.3 Выбор трансформаторов собственных нужд
Выбрать число и мощность трансформаторов собственных нужд. Выбрать измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Приёмниками собственных нужд являются оперативные цепи, электродвигатели системы охлаждения силовых трансформаторов, освещения и электроотопления помещений, электроподогрев коммутационной аппаратуры и т.д.
Суммарная расчётная мощность приёмника собственных нужд определяется с учётом коэффициента спроса. Расчёт мощности приёмника собственных нужд приведён в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Расчёт мощности приёмника собственных нужд [7]
№п/п
Наименование потребителя
Кол-во еди
ниц
Мощность единиц, кВт
Коэф. спроса
cos φ
Потребляемая мощность, кВт
1
Охлаждение трансформаторов
3
0,82
5,72
Подогрев высоковольтных выключателей наружной установки
1,8
3,6
Подогрев приводов разъединителей наружной установки
0,6
Отопление, освещение, вентиляция закрытого РУ
5
0,65
0,95
3,42
Освещение РУ
0,93
1,35
Суммарная нагрузка собственных нужд, кВА
17,7
На подстанции предусматривается установка двух трансформаторов собственный нужд номинальная мощность выбирается из условий:
SТСН>SСН,
где SТСН – мощность трансформатора собственных нужд, кВА;
SСН – мощность потребителей собственных нужд, кВА.
Поскольку SСН=17,7 кВА, то берём мощность трансформатора собственных нужд равной 25 кВА. Ремонтную нагрузку подстанции берём равной 20 кВА. При подключении такой нагрузки на один трансформатор допускается его перегрузка на 20%. Мощность трансформатора для обеспечения питания нагрузки собственных нужд с учётом ремонтных нагрузок:
SТСН===31,42 кВА.
Стандартная мощность трансформатора 40 кВА. Окончательно для питания потребителей собственных нужд принимаем два трансформатора
ТМ-40/10.
Рисунок 3.3 - Силовой трансформатор ТМ.
1 — болт заземления, 2 — бак, 3 — воздухоочиститель, 4 — расширитель, 5 и 6 — проходные изоляторы вводов 6 и 0,4 кВ, 7 — термосифонный фильтр, 8 — выемная часть, 9 — радиатор
Рисунок 3.4 - Схема питания собственных нужд
3.4 Расчет токов короткого замыкания
Значения токов короткого замыкания необходимы для правильного выбора оборудования на сторона 110 кВ и 10 кВ. Подстанция питается по двум тупиковым линиям. схемы замещения для расчета токов короткого замыкания приведена на рис. 3.5.
Расчет токов короткого замыкания выполним в именованной системе единиц. Мощность короткого замыкания на шинах 110 кВ центра питания составляет
Рисунок 3.5 - Схема замещения для расчета токов короткого замыкания.
Сопротивления системы равно.
Ом.
=== 110 кВ.
Сопротивление работающих линий 1,05 Ом; трансформаторов 75 Ом.
Периодическая составляющая ТКЗ в точке
== 22,22 кА
тоже в точке приведенная к напряжению высшей стороны
== 1,375 кА
реальный ТКЗ в точке
=1,375 = 15,13 кА
Ударный ток
В точке =1,41·1,61·22,22= 50,44 кА
В точке =1,41·1,61·15,13= 34,35 кА
Допустим, что амплитуда ЭДС и периодическая составляющая ТКЗ неизменны по времени, поэтому через время, равное времени отключения
=22,22 кА для точки ;
=15,13 кА для точки ;
Апериодическая составляющая ТКЗ к моменту расхождения контактов выключателя;
=1,41·22,22·=3,45 кА
=1,41·15,13·=1,58 кА
где - постоянная времени затухания апериодической составляющей для =0,025 с для =0,05 с.
Интеграл Джоуля
для =22,222·(0,06+0,025)= 41,96 к
для =15,132·(0,1+0,05)=34,33 к
Результаты расчета сведены в табл.3.3
Таблица 3.3 - Результаты расчетов токов КЗ
Токи короткого замыкания
ТКЗ в нач. момент времени
кА
Ударный ТКЗ , кА
ТКЗ в момент расхода контактов выключат. кА
Апериод. составл. ТКЗ, кА
Интеграл Джоуля , к
Шины 110 кВ()
22,22
50,44
3,45
41,96
Шины 10 кВ ()
15,13
34,35
1,58
34,33
Страницы: 1, 2, 3, 4