Расчет системы электроснабжения

Содержание

	Введение	6
1	Краткая характеристика объекта проектирования	8
2	Исходные данные для  проектирования	9
3	Выбор числа и мощности силовых трансформаторов	11
4	Расчет вариантов системы  электроснабжения подстанции  Песчанка	14
4.1	Выбор и анализ схем внешнего электроснабжения	14
4.2	Выбор схем распределительных  устройств для рассматриваемых  вариантов	17
4.3	Выбор сечений проводов питающих линий	18
4.4	Расчет электрических  режимов вариантов схем электроснабжения	20
4.5	Технико-экономическое сравнение вариантов схем внешнего электроснабжения	27
4.6	Выбор типа опор и линейной изоляции	29
5	Расчет  токов короткого  замыкания	31
6	Выбор основного электрооборудования  и токоведущих частей	37
6.1	Выбор оборудования РУ ВН	37
6.1.1	Выбор гибких шин	37
6.1.2	Выбор выключателей	39
6.1.3	Выбор разъединителей	44
6.1.4	Выбор трансформаторов тока	44
6.1.5	Выбор трансформаторов  напряжения	47
6.1.6	Выбор ограничителей  перенапряжений и заземлителей	48
6.2	Выбор оборудования РУ НН	49
6.2.1	Выбор шин	49
6.2.2	Выбор выключателей	51
6.2.3	Выбор предохранителей	53
6.2.4	Выбор трансформаторов  тока	53
6.2.5	Выбор трансформаторов  напряжения	55
7	Релейная защита	56
7.1	Расчет дифференциальной защиты	56
7.2	Расчет токовой отсечки  и максимальной токовой защиты трансформатора	62
7.3	Расчет максимальной токовой защиты от перегрузки	64
7.4	Защита ввода, секционного  выключателя и отходящих линий 10кВ	64
7.5	Газовая защита	66
7.6	Автоматическое включение  резерва (АВР) и автоматическое повторное  включение (АПВ)	67
8	Измерение и учет электроэнергии	68
9	Собственные нужды подстанции	69
10	Безопасность жизнедеятельности	72
10.1	Экологическая безопасность	72
10.2	Безопасность труда	72
10.3	Безопасность жизнедеятельности  в чрезвычайных ситуациях	79
10.4	Вывод по разделу	84
11	Организационно-экономическая  часть проекта	85
11.1	Общие положения	85
11.2	Функционально-стоимостной  анализ разработки	85
11.3	Оценка экономической  эффективности вариантов	91
11.4	Вывод по разделу	95
	ЗАКЛЮЧЕНИЕ	96
	Список использованных источников	97
	Приложение А	100
	Приложение Б	101

 

 

Введение

 

Развитие энергетики России, усиление связей между энергосистемами  требует расширение строительства  электроэнергетических объектов. Мощности подстанций непрерывно растут на всех ступенях системы электроснабжения, повышаются требования к их надежности, удобству и безопасности обслуживания. При этом основная роль распределительной сети принадлежит сетям напряжением 110 и 220 кВ.

В условиях необходимости  обеспечения роста объемов производств, как в промышленных так и сельскохозяйственных сферах экономики страны, а так же бурного развития электроники и новейших технологий неизбежен рост потребления электроэнергии, не только имеющимися в настоящее время крупными промышленными центрами и предприятиями практически любых отраслей, но прогнозируемыми и организующимися мелкими фирмами, организациями, а так же бытовыми потребителями, возникает ряд задач, непосредственно связанных с энергоснабжением потребителей. Одной из таких задач является качественное и бесперебойное снабжение электроэнергией. В данной дипломной работе эта задача решается для существующей системы электроснабжения подстанции 35/10 кВ Песчанка.

В последние годы система  электроснабжения подстанции 35/10 кВ Песчанка не удовлетворяет требованиям по надежности электроснабжения. Значительный  физический износ электрооборудования, моральное устаревание систем защиты от токов КЗ стали причиной  частых аварийных ситуаций, сопровождающихся нарушением нормальной  работы подстанции и отключением потребителей. К тому же пропускная способность данной системы электроснабжения не в состоянии обеспечить в полной мере нужды в электроэнергии строящихся  в районах сел Песчанка,  Николаевка и М.Рига агрокомплексов и молочного комбината.  

Решение данной задачи возможно только за счет перевода подстанции с 35 на 110 кВ и повышения установленной мощности трансформаторов. Также в целях повышения надежности электроснабжения необходимо произвести замену коммутационного оборудования и устройств релейной защиты и автоматики. 

При проектировании данной системы электроснабжения будут использоваться типовые решения, схемы и элементы, что приведет к унификации оборудования и как следствие к удешевлению обслуживания и проектировочной стоимости. Основными критериями  при выборе оборудования станут высокая надежность, значительный ресурс работы и минимальная стоимость.   Также особое внимание будет уделено разработке мероприятий по снижению влияния вредных производственных факторов на обслуживающий персонал и окружающую среду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  ОБЪЕКТА

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

           Объектом дипломного проекта  является система электроснабжения подстанции «Песчанка». На данный момент подстанция питается по двум линиям 35 кВ от ПС 110/35/10 кВ Галкино и ПС 35 кВ В. Теча.  Распределительное устройство (далее РУ) 35 кВ подстанции выполнено по схеме – мостика с предохранителями (марки ПСН–35) в цепях трансформаторов. К шинам РУ подключены два трансформатора  марки ТМ–1600/35/10. Распределительное устройство 10 кВ выполнено по схеме секционированная система шин с масляными выключателями типа  ВМП – 10.

  При существующей схеме питания данная система электроснабжения не в состоянии обеспечить необходимого уровня надежности в связи с моральным и физическим износом ее оборудования. К тому же из-за строительства неподалеку от села Песчанка крупного агрокомплекса и непрерывного роста электропотребления уже имеющихся потребителей возникает необходимость в увеличении мощности подстанции и повышении  пропускной способности питающих линии.

В данном проекте рассматриваются вопросы строительства новой линии 110 кВ и новой подстанции с заменой существующей схемы питания. В связи, с чем предполагается:

 а)  рассмотреть варианты  подключения подстанции к сети  110 кВ;

          б)  выбрать  схемы  распределительных устройств подстанции;

 в) произвести выбор трансформаторов и оборудования  

     распределительных устройств;

 г) произвести расчет  питающих линии подстанции.

Это позволит повысить надежность и пропускную способность СЭС ПС Песчанка.

 

2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

Для сети 10 кВ известны следующие параметры.

Среднестатистический суточный график нагрузки потребителей:

Рисунок 2.1 - Суточный график нагрузок

Все отходящие линии 10 кВ являются воздушными. Характеристики потребителей и отходящих линий следующие:

Линия №1 «Хоз. нужды»:

Протяженность линии 1,5 км выполнена проводом марки АС-50; суммарная мощность подключенных потребителей кВ∙А.

Линия №2 «Гладское»:

Протяженность линии 3,7 км выполнена проводом марки АС-70; суммарная мощность подключенных потребителей кВ∙А.

Линия №3 «Песчанка»:

Протяженность линии 2,5 км выполнена проводом марки АС-70; суммарная мощность подключенных потребителей кВ∙А.

Линия №4 «М. Рига»:

Протяженность линии 4,3 км выполнена проводом марки АС-70; суммарная мощность подключенных потребителей кВ∙А.

Линия №5 «Чудняково»:

Протяженность линии 2,7 км выполнена проводом марки АС-70; суммарная  мощность подключенных потребителей кВ∙А.

Линия №6 «Николаевка»:

Протяженность линии 3,1 км выполнена проводом марки АС-70; суммарная  мощность подключенных потребителей кВ∙А.

Дополнительно планируется  строительство двух воздушных линий  суммарной мощностью потребления  кВ∙А.

Число часов использования  максимума нагрузки равно 4800 часов, .

Категория по надежности электроснабжения потребителей – вторая.

Характеристика сетевого района 110 кВ 

Конфигурация сетевого района с расположением ПС Песчанка показана на рисунке 4.1. Нагрузки подстанции района представлены в таблице  4.1. Сечения и длины линий на рис. 4.5.  

         Характеристика окружающей среды.

Среднегодовая температура  С. Среднегодовая продолжительность гроз 55 ч.

Характеристика грунта. Толщина слоя сезонных изменений (глубина промерзания грунта) 1,95 м. Удельное сопротивление: верхнего слоя грунта Ом∙м; нижнего слоя Ом∙м.

 

 

 

 

 

 

 

3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

 

Силовые трансформаторы являются основными элементами систем электроснабжения и используются во всех отраслях экономики, включая промышленность, жилищно-коммунальное и сельское хозяйство, отдельные учреждения, организации, фирмы. Надежность электроснабжения различных потребителей и экономичность работы электрооборудования во многом определяются правильным выбором вида и мощности трансформаторов.

В соответствии с НТП и ГОСТом 14209-97 на подстанциях 35-750 кВ всегда следует выбирать трехфазные трансформаторы (автотрансформаторы) и только в исключительных случаях возможно использование группы из однофазных или группы из двух трехфазных трансформаторов половинной мощности.

Необходимость обеспечения требуемого качества напряжения у потребителей при изменяющейся нагрузке (ГОСТ 13109-87) требует применения на подстанциях 35кВ и выше трансформаторов со встроенными устройствами для автоматического регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).

На подстанциях 35-750 кВ всех категорий, как правило, предусматривают установку двух трансформаторов, мощность каждого из них выбирается, как правило, не более 70% максимальной нагрузки подстанции.

Для правильного выбора номинальной мощности трансформатора (автотрансформатора) необходимо располагать суточным графиком, отражающим как максимальную, так и среднесуточную активную нагрузки данной подстанции, а также продолжительность максимума нагрузки. В нашем случае мы пользуемся среднестатистическим графиком нагрузок. Максимальная нагрузка при этом составляет .

Рассчитываем ориентировочную  мощность одного трансформатора по формуле:

; кВ∙А.   (3.1)

Намечаем к установке  два трансформатора ТМН-6300/110, .

При рассмотрении графика нагрузок, очевидно, что данные трансформаторы по систематической нагрузке проходят. И не требуется производить проверочный расчет по систематическим перегрузкам.

Проверяем трансформатор  на аварийную перегрузку.

Коэффициент начальной  нагрузки К₁ определяется по формуле:

,     (3.2)

где S₁, S₂,...,S_m - значения нагрузки в интервалах ∆t₁, ∆t₂,..., ∆t_m.

.

Коэффициент перегрузки К₂ определяется по формуле:

,    (3.3)

где S^/_1, S^/₂,..., S^/_м - значения перегрузки в интервалах ∆h₁, ∆h₂,..., ∆h_m.

.

Пользуясь таблицами, приведенными в ГОСТе 14209-97, определяем допустимую норму аварийных перегрузок K₂ и ее продолжительность h. Для трансформаторов с системой охлаждения М и среднегодовой температуры t^o=10^o C, h^/= 24 ч.

Так как ; ,    (3.4)

и ; ; , то примем .

При этом необходимо скорректировать продолжительность аварийной перегрузки:

;    (3.5)

.

Окончательно , , ч.

Следовательно, данные трансформаторы ТМН – 6300/110 проходят как по систематическим, так и по аварийным перегрузкам, и именно их мы установим на подстанции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 РАСЧЕТ ВАРИАНТОВ  СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ  ПОДСТАНЦИИ  ПЕСЧАНКА

 

4.1 ВЫБОР И АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ СХЕМ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

В районе проектируемой подстанции существует несколько источников питания  напряжением 110 кВ (рисунок 4.1). Прежде всего, это подстанции и воздушные линии транзита 110 кВ Уксянка–Кузнецовская, а также тупиковая подстанция 110 кВ Пуктыш. Так как потребители подстанция Песчанка относится ко второй категории по надежности, то, в соответствии с ПУЭ, необходимо обеспечить питание подстанции от двух независимых взаиморезервирующих источников питания.  Поэтому рассмотрим ниже наиболее приемлемые варианты схемы подключения.

Рисунок 4.1 – Схема существующей  сети и расстояния между подстанциями.

Вариант 1. Строительство двухцепной ВЛ 110 кВ Песчанка-Галкино (рисунок 4.2 а). Длина данной линии электропередачи составит 15,2 км.