Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Выбор числа и мощности трансформатора
Выбор числа трансформаторов на подстанции производится в соответствии с категориями электроприемников. Так как на предприятии все потребители I и II категорий, то принимаем к установке два трансформатора. Выбор мощности трансформаторов производится в соответствии с ГОСТ 14209-85. Полная расчетная мощность предприятия Sрп, МВА, определяется с учётом значения реактивной мощности, выдаваемой энергосистемой
; (5)
где Ррп - активная расчетная мощность предприятия; Qэ1 - экономическое значение реактивной мощности передаваемое предприятию от энергосистемы в часы наибольших нагрузок энергосистемы;
Qэ1 = Ррп∙tgφэ1; (6)
где tgφэ1 - экономическое значение коэффициента реактивной мощности
(7)
где - экономическое значение коэффициента реактивной мощности по нормативному методу;
(8)
где = 0,5 - базовый коэффициент реактивной мощности при напряжении внешнего электроснабжения 110 кВ; К - коэффициент, учитывающий отличие стоимости электроэнергии в различных энергосистемах (для «Оренбургэнерго» К = 0,8); dM - отношение потребления активной мощности потребителем в квартале максимальной нагрузки энергосистемы к потреблению в квартале его максимальной нагрузки (при курсовом и дипломном проектировании d =1);
K1 - отношение максимума активной нагрузки потребителя в i-ом квартале к ее значению в квартале максимальной нагрузки потребителя (для учебного проектирования K1 = 1); tgφн - натуральный коэффициент реактивной мощности; tgφэ1 = tgφэн = 0,625
Qэ1 = 49,7773∙0,625 = 31,1 Мвар; ;
Для максимального суточного графика работы потребителей подстанции рисунок 4 находим среднеквадратичную мощность Scк, по формуле
(9)
Графики нагрузок делаются в Excel.
Ориентировочная номинальная мощность каждого из трансформаторов Sор, МВА, вычисляется по формуле
(10)
где n - число трансформаторов на подстанции;
Значение Sор округляется до ближайшего большего значения по шкале стандартных номинальных мощностей силовых трансформаторов. Так как планируется строительство новых установок и подстанций, то принимаем трансформатор: ТРДН – 32000/110. Выбранные трансформаторы проверяются на систематическую перегрузку
(11)
Пересечением линии суммарной номинальной нагрузки с графиком находится участок наибольшей перегрузки (зона перегрузки лежит выше указанной линии).
Рисунок 4 – Суточный график электрических нагрузки Проверим работу трансформаторов в нормальном режиме. При этом определяется коэффициент нормальной нагрузки К1
(12)
В нормальном режиме трансформаторы работают без перегрузки. Проверим работу трансформаторов в аварийном режиме при этом учтем, что на двух трансформаторных подстанциях в аварийном режиме работает один трансформатор, а другой отключен все двадцать четыре часа, т.е. hав = 24ч. Определим коэффициент аварийной перегрузки К2ав по формуле
(13)
Определим коэффициент аварийной перегрузки при t1 = -20°С Кавдоп = 1,6; t2 = -10°C Кавдоп = 1,5 hав = 24ч; тогда
К2ав. < К2ав.доп.
Окончательно к установке принимаются трансформаторы ТРДН – 32000/110. Результат выбора трансформатора заносим в таблицу 2.
Таблица 2 – Паспортные данные трансформатора
Потери активной мощности в трансформаторах ∆Рт, кВт, определяются по формуле
ΔPт = N(ΔPx+βн2·ΔPK3), (14)
где ΔРхх – мощность холостого хода трансформатора, кВт; βн – коэффициент загрузки трансформатора; ΔРк – мощность короткого замыкания трансформатора, кВт.
∆Рт = 2∙(80+0,642∙195) = 319,7 кВт
Потери реактивной мощности в трансформаторах ∆Qт, квар, находятся по формуле
ΔQт= n∙( ∙Sнт+ βн2∙ Sнт) (15)
где Iхх – ток холостого хода трансформатора, %; Uк – напряжение короткого замыкания трансформатора, %.
ΔQт= 2∙( ∙32000 + 0,642∙32000) = 3168,5 квар
Потери электроэнергии в трансформаторах ГПП ∆W, МВт∙ч, определяются по формуле
∆W = N(∆Px∙Tr+ β2доп∙∆Pk∙τ); (16)
где τ – время наибольших потерь;
(17)
где Тм – число часов использования максимума нагрузки;
, (18)
где Wгод – годовой расход электроэнергии, определяется по графикам нагрузок по формуле Wгод=365 Piti (19)
Wгод = 365∙(0,76+0,75∙2+0,74+0,73+0,725∙3+0,71+0,7∙5+0,69+0,68+ +0,67∙4+0,64+0,57∙3) = 6028ч. Tmax = = 6028 ч. ∆W = 2(80∙8760+0,642∙195∙4628) = 2140,9 МВт∙ч. 3.3 Расчет токов короткого замыкания
Токи короткого замыкания рассчитываются для точек К1 и К2 трехфазного короткого замыкания: 1) К1 на вводах трансформаторов ГПП; 2) К2 на шинах низшего напряжения трансформаторов.
Рисунок 5 – Схема замещения
1) Произведем расчет тока кз в точке К1: Зададимся базисными величинами: SБ1 = 100 МВА; UБ1 = 115 кВ; Sc = 4200 МВА.
(20) (21) (22) (23) Рисунок 6 – Схема замещения
х5 = х6 = ;
хрез1 = хрез2 = х4 + х5 + ;
хрез1= ;
(24) (25)
Расчетное время t, с, для которого определяются токи к.з.
t = tc.в + tр.з, (26)
где tc.в = 0,01 с – собственное время срабатывания выключателя; tр.з – время срабатывания релейной защиты; tр.з10 = 0,07 с; tр.з6 = 0,06 с;
t10 = 0,01 + 0,07=0,08 t6 = 0,01+0,06=0,07.
Ударный ток , кА, определяют по формуле
(27)
где куд – ударный коэффициент куд110 = 1,3; куд35 = 1,65; куд10 = 1,63.
Тепловой импульс среднеквадратичного тока , кА2с, определяют по формуле
(28)
где Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, обычно Та находится в пределах (0,005 – 0,2) с.
2) Произведем расчет тока кз в точке К2, 10 кВ, причем, сопротивления Хс, Хл и Хт остаются неизменными, тогда: Зададимся базисными величинами: SБ2 = 100 МВА; UБ2 = 10 кВ; Sc = 4200 МВА. Расчеты производим по формулам (33), (38).
(29)
Ударный ток , кА, находим по формуле (40)
Тепловой мпульс среднеквадратичного тока , кА2с, определяется по формуле (41)
3) Произведем расчет тока кз в точке К2, 35 кВ, причем, сопротивления Хс, Хл и Хт остаются неизменными, тогда: Зададимся базисными величинами: SБ3 = 100 МВА; UБ3 = 37,5 кВ; Sc = 4200 МВА. Расчеты производим по формулам (33), (38), (42).
Ударный ток , кА, определяется по формуле (40)
Тепловой импульс среднеквадратичного тока , кА2с, определяется по формуле (41)
Результаты расчета токов кз сводятся в таблицу 3.
Таблица 3 – Расчет токов кз
3.4 Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей Выбор оборудования на стороне высшего напряжения
Выключатели выбираются по номинальному току, номинальному напряжению, по типу, роду установки и проверяют на электродинамическую, термическую стойкости и по отключающей способности в режиме КЗ. Разъединители выбираются по напряжению установки, по длительному току, по конструкции и роду установки и проверяются на электродинамическую и термическую стойкость. Условия выбора и проверки, расчетные данные и выбранное оборудование сведены в таблицу 4.
Таблица 4 – Выбор оборудования на стороне высшего напряжения
Трансформаторы тока выбираются по напряжению установки, по длительному току, по вторичной нагрузке, по конструкции и роду установки и проверяются на электродинамическую и термическую стойкость. Так как выбранные трансформаторы тока встраиваются в понижающий трансформатор, то проверку на электродинамическую стойкость их не проводят. Выбирается перечень необходимых измерительных приборов и заносится в таблицу 5.
Таблица 5 - Вторичная нагрузка трансформаторов тока
Так как наиболее загруженной фазой является фаза А, то дальнейший расчет будем производить с учетом того, что Sприб = 6,5 ВА. Общее сопротивление приборов rприб, Ом, вычисляют по формуле
, (30)
где I2 = 5 А – вторичный ток трансформатора тока.
Допустимое сопротивление соединительного провода rдоп.пр, Ом, определяют по формуле
rдоп.пр = z2н – rnpuб – rк (31)
где r2ном = 2,0 Ом – вторичное сопротивление трансформатора тока (паспортное значение для выбранного ТТ для класса точности 3); rконт = 0,1 Ом – для 5-ти приборов /3/.
rдоп.пр = 2,0 – 0,26 – 0,1 = 1,64 Ом
Для подстанции с высшим напряжением 110 кВ принимается кабель с алюминиевыми жилами (l = 80 м), вторичная обмотка трансформаторов тока соединена в полную звезду, следовательно, lрасч = l. Сечение контрольного кабеля F, мм2, вычисляют по формуле
, (32)
где r = 0,0283 Ом×мм2/м – для алюминия.
, мм2 Согласно требованиям ПУЭ, по условию механической прочности принимаем контрольный кабель марки: АКРВГ с алюминиевыми жилами сечением 6 мм2. Действительное сопротивление проводов rпр, Ом, вычисляют по формуле
(33)
Тогда, вторичная нагрузка приборов r2, Ом, находится по формуле
r2 = 0,26 + 0,377 + 0,1 = 0,737 Ом
Для работы трансформатора тока в выбранном классе точности должно выполняться следующее условие:
r2 £ r2ном, (34)
r2 = 0,737 Ом < r2ном = 2,0 Ом
Следовательно, выбранный трансформатор тока будет работать в выбранном классе точности 3. Выбор оборудования на стороне низшего напряжения Выбор и проверка шинного моста 10 кВ Шинный мост выполняется из неизолированных алюминиевых шин прямоугольного сечения. Сечение шинного моста выбирается по длительно допустимому току:
Imax £ Iдл.доп, (35)
где Imax – максимальный ток, протекающий по шинному мосту, А; Iдл.доп – длительно допустимый ток выбранного сечения, А.
, (36)
, А
Принимаем алюминиевые двухполосные шины прямоугольного сечения (b x h) 100 х 10 c Iдл.доп = 2860 A. Расположение шин – на плоскость.
Iдл.доп = k1× Iдоп табл, (37)
где k1 = 0,92 – поправочный коэффициент, учитывающий уменьшение допустимого тока на 8 % для горизонтальной прокладки шин.
Iдл.доп = 0,92×2860 = 2631,2 А Iдл.доп = 2631,2 А > Imax = 2293,8 А
Шинный мост подвергается проверке: 1) по условию термической стойкости:
Fmin £ Fдоп, (38)
где Fmin – минимальное сечение шин по условию термической стойкости, мм2 Fдоп = 1000 мм2 – допустимое минимальное сечение шины.
, (39)
где С = 91 А×с1/2/мм2; Fmin = 41 мм 2 < Fдоп = 1000 мм2 – шины термически стойкие. 2) на механическую прочность:
sрасч £ sдоп, (40)
где sдоп = 90 МПа – допустимое механическое напряжение в материале шин для алюминия марки АД31Т1. sрасч – расчетное механическое напряжение в материале шин.
, (41)
где l = 1 м – длина пролета между опорными изоляторами; а = 0,3 м – расстояние между фазами; W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия.
, (42)
sрасч = 19,2 МПа < sдоп = 90 МПа (условие выполняется) По результатам проверок выбранные шины принимаются к установке. Выбор шинного моста 35 кВ выполняется аналогично. Выбор и проверка изоляторов Выбор и проверка опорных изоляторов проводится по номинальному напряжению и по допустимой нагрузке. Выбираются изоляторы типа ИО – 10 – 3,75 У3. Изоляторы проверяются на механическую прочность по условию
Fрасч £ Fдоп, (43)
где Fдоп = 0,6× Fразр = 0,6×3,75 = 2,25 кН – допустимая нагрузка на головку изолятора; Fразр = 3,75 кН – минимальная разрушающая способность (паспортная величина); Fрасч – расчетная сила, действующая на изолятор, кН.
, (44)
Fрасч = 0,09 кН < Fдоп = 2,25 кН
Проходные изоляторы выбираются по номинальному напряжению, по максимальному току и проверяются на механическую прочность. Выбираются изоляторы типа ИП – 10/3150 – 3000 У. Uном = 10кВ < Uном у = 35 кВ Iр.м = 2055 А < Iном = 3150 А где Iр.м – расчетный максимальный ток на стороне НН (с учетом того, что вторичная обмотка расщеплена).
, (45)
Условие проверки на механическую прочность: Fрасч £ Fдоп, (46)
, (47)
Fрасч = 44,1Н < Fдоп = 3000 Н (условие выполняется) По результатам проверки выбранные изоляторы принимаются к установке. Выбор и проверка изоляторов по напряжению 10 кВ производится аналогично. Выбор оборудования Выбор и проверка оборудования на стороне НН занесены в таблицу 6.
Таблица 6 – Выбор и проверка оборудования на стороне НН
Проверка выбранного трансформатора тока проводится по вторичной нагрузке с учетом установленных измерительных приборов.
Таблица 7 - Перечень необходимых измерительных приборов ТТ
Так как наиболее загруженной фазой является фаза А, то дальнейший расчет будем производить с учетом того, что Sприб = 6,0 ВА. Расчет вторичной нагрузки трансформатора тока на стороне НН производится с учетом формул Определим общее сопротивление приборов по формуле
Допустимое сопротивление соединительного провода по формуле
rдоп.пр = r2ном – rприб – rконт
где r2ном = 0,8 Ом – вторичное сопротивление трансформатора тока (паспортное значение для выбранного ТТ для класса точности 0,5); rконт = 0,05 Ом.
rдоп.пр = 0,8 – 0,24 – 0,05 = 0,51 Ом
Вторичная обмотка трансформатора тока соединена в неполную звезду, следовательно, l расч = 1,5× l. Определим сечение контрольного кабеля по формуле (49)
Согласно требованиям ПУЭ, по условию механической прочности принимаем контрольный кабель марки: АКРВГ с алюминиевыми жилами сечением 4 мм2. Определим действительное сопротивление проводов по формуле (50)
Тогда, вторичная нагрузка приборов будет равна
r2 = 0,24 + 0,212 + 0,05 = 0,502 Ом
Для работы трансформатора тока в выбранном классе точности должно выполняться следующее условие
r2 £ r2ном,
r2 = 0,502 Ом < r2ном = 0,8 Ом
Следовательно, выбранный трансформатор тока будет работать в выбранном классе точности 0,5. Для определения вторичной нагрузки трансформатора напряжения составляется перечень необходимых измерительных приборов и определяется их общая нагрузочная мощность. Следовательно, полная мощность вторичной нагрузки S2, ВА, вычисляется по формуле
Расчет для других секций шин 6 кВ производится аналогично. Для трансформаторов напряжения, соединенных по схеме звезды,вторичная номинальная нагрузка рассчитывается по формуле:
S2ном = 3×SномTV S2ном = 3×75 = 225 ВА > S2 = 190,3 ВА
Таблица 8 – Вторичная нагрузка трансформаторов напряжения
Так как условие проверки выполняется, следует, что выбранные трансформаторы напряжения будут работать в классе точности 0,5. Для защиты трансформаторов напряжения устанавливаем предохранители типа ПКН 001 – 10 У3. Выбор трансформаторов собственных нужд подстанции Все потребители собственных нужд сведены в таблицу 9. Расчетная мощность трансформатора собственных нужд подстанции Sрасч, кВА, определяется по формуле
, (51)
где kс – коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты одновременности и загрузки. В ориентировочных расчетах принимают kс = 0,8.
Мощность трансформатора собственных нужд на подстанциях с постоянным дежурством персонала SТСН, кВА, вычисляется по формуле
, (52)
где kп = 1,4 – коэффициент допустимой аварийной перегрузки.
Таблица 9 – Потребители собственных нужд подстанции
Выбираем для установки на трансформатор собственных нужд типа ТМ – 400/10.
|