Выбор основного оборудования ЗРУ 10кВ ПС 110/10 кВ и КТП 10/0,4 кВ

Минобрнауки России
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования.
“Санкт-Петербургский Политехнический Университет
Петра Великого”
Институт Энергетики и Транспортных систем
Кафедра “Электрические системы и сети
КУРСОВОЙПРОЕКТ
“Современное оборудование и проектирование систем
электроснабжения”
Тема: “Выбор основного оборудования
ЗРУ 10кВПС 110/10 кВ и КТП 10/0,4 кВ”
Выполнил
студент гр.13241/21
И.А. Триандофилиди
Проверил
С.А. Иванов
2019 г.
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
“ Современное оборудование и проектирование систем
электроснабжения”
Тема: “Выбор основного оборудования ЗРУ 10 кВ ПС 110/10 кВ, и КТП
10/0,4 кВ”
1.Для заданной схемы электропередачи составить расчетную схему и оценить
уровень токов трехфазного КЗ на секции шин ЗРУ 10 кВс учетом действия
устройств РПН трансформаторов.
2. Оценить потребность в средствах компенсации реактивной мощности
(СКРМ) на ступени 10 кВ ПС 110/10 кВ исходя из критерия минимума
потерь активной мощности и рассчитать ток трехфазного КЗ с учетом
действия устройств РПН трансформаторов.
3. в соответствии с вариантом задания выбрать принципиальную
однолинейную схему ЗРУ 10 кВ ПС 110/10 кв (приняв число отходящих
кабельных линий (nКЛ = 8 - 10 на секцию).
4. В соответствии с вариантом задания по каталогам завода – изготовителя
выбрать основное оборудование (шкафы КРУ с воздушной изоляцией и
вакуумными силовыми выключателями).
5. Определить габариты ЗРУ6(10) кВ и выбрать вариант расстановки шкафов
КРУ и трансформаторов собственных нужд с учетом требований ПУЭ.
6.По каталогам заводов-изготовителей определить необходимое сечение Al
кабеля 10 кВс СПЭ изоляцией (прокладка в земле) для подключения КТП
10/0,4 кВ. Рассчитать ток трехфазного К.З. на шинах 10 кВ и 0,4 кВ.
7. В соответствии с вариантом задания выбрать схему РУ 10 кВ и основное
оборудование КТП ( модульные шкафы с воздушной изоляцией либо КРУЭ).
Определить габариты РУ10 кВ.
8.Составить однолинейную схему и определить габариты РУ 0,4кВ. (число
отходящих КЛ0,4кВ принять n=8 на секцию. Рассчитать ток трехфазного КЗ
на шинах секций РУ 0,4кВ (приняв для подключения к трансформаторам
медный кабель ВВГ 1х240, длина трассы, ориентировочно 10 м).
9. В соответствии с вариантом задания разместить оборудование КТП в ж/б
модулях (БКТП), либо в контейнере (КТПК).
Указания к вариантам заданий
1. Нагрузку ПС 110/10 кВ рассчитать. приняв cosφн = 0,85 и коэффициент
загрузки трансформаторов βнр ≤ 07.
2. .Сечение ВЛ (КЛ) 110 кВ выбрать по экономическим критериям (jэк) и
проверить по допустимым токовым нагрузкам в послеаварийном режиме.
3. Напряжение на шинах ЭЭС принять равным UЦП =115 - 121 кВ (в
соответствии с вариантом).
4. Для двухобмоточных трансформаторов типа ТДН принять схему ПС 1104Н и 10(6)-1. Мощность трансформаторов собственных нужд принять равной
250 кВА.
5. Для трансформаторов с расщепленной обмоткой НН (типа ТРДН) принять
схему 110-5Н и 6(10)-2, Мощность трансформаторов собственных нужд
принять равной 400 кВА.
6. . КТП 6(10)/0,4 кВ выполнить проходной двухсекционной (секционная
перемычка на выключателе нагрузки либо силовом выключателе). Длину
кабельных трасс от ПС110/10 кв до КТПК принять равной 5 км. В КТПК
установить сухие трансформаторы или масляные типа ТМГ. Мощность
трансформаторов принять равной 2х1000 кВА.
7. .Строительную часть КТП (ж/б модули и контейнеры) выбрать на основе
предложений российских производителей. Ориентировочно габариты
контейнера для двухтрансформаторной КТПК (ДхВХШ) не более
12000х3200х3000мм. Габариты модуля однотрансформаторной БКТП
(ДхВХШ) – не более 4800х2700х2700мм.
Табл.1 Вариант 11.
15
Uцп,
кВ
115
𝑃н ,
МВт
45
Sтном,
МВА
40
ВЛ,км КЛ,км ЗРУ10кВПС110
25
0
Таврида Электрик
РУ
РУ БКТП
КТПК
ABB
ТавридаЭл
①Для заданной схемы электропередачи составить расчетную схему и
оценить уровень токов трехфазного КЗ на секции шин ЗРУ 10 кВс учетом
действия устройств РПН трансформаторов.
Uцп
хл
P,Q
Рис.1.Схема электроснабжения.
U1
U2
Z=R+jX
Рис.2.Схема замещения.
1.Расчет нагрузки:
Pн = 45 (МВт),
Дано:
Sн =
cosα = 0.85 =>
Pн
45
=
= 52,94 (МВА)
cosα 0.85
Qн = Sн ∗ sinα = 52,94 ∗ 0.52 = 27.52 (МВар)
2. Выбор трансформатора.
Количество трансформаторов: n=2
Проведем проверку по условиям загрузки в нормальном и послеаварийном
режиме:
𝛽ав. =
𝑃𝑚𝑎𝑥
45
=
= 1.32
(𝑛тр − 1) ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑н ∗ 𝑆тр.ном. 1 ∗ 0.85 ∗ 40
𝛽н.р. =
𝑃𝑚𝑎𝑥
45
=
= 0.66
𝑛тр ∗ 𝑐𝑜𝑠𝜑н ∗ 𝑆тр.ном. 2 ∗ 0.85 ∗ 40
Выбираем трансформатор ТРДН-40000/110
Таблица 1.Параметры трансформатора ТРДН-40000/110
Тип
ТРДН40000/110
Sном, Регулирование
(МВА) напряжения
ВН
НН
±9 ∗ 1,78%
121
10,510,5
40
𝑈ном, (кВ)
𝑢к , %
∆𝑃к
кВт
∆𝑃х 𝐼х
кВт %
𝑅т
Ом
𝑋т
Ом
∆𝑄𝑥
кВар
10,5
172
36 0,65
1,4
34,7
260
1 𝑥 1 34,7
∗ = ∗
= 17,35 (Ом)
𝑛 1 2
1
1 𝑟 1 1,4
𝑅т = ∗ = ∗
= 0.7 (Ом)
𝑛 1 2 1
𝑋т =
3. Выбор сечения линии
Количество линий: n=2
Выбор сечений поводов линий электропередачи производится по
экономической плотности тока на основе предварительного расчёта
потокораспределения в нормальном режиме, затем полученные в результате
предварительного расчёта значения сечений проводов округляются до
стандартных.
Экономически целесообразное сечение Fэ для участка цепи определим по
формуле:
𝐹э =
𝐼𝑖,нр
𝐽Э
Где: Ii,нр − ток линии в режиме максимальных нагрузок, А.
JЭ − нормированное значение экономической плотности тока, равное 1,1, ммА
По линии протекает мощность P=45 (МВт)
𝐼𝑖,нр =
𝐹э =
𝑆𝑖,ЛЭП ∗103
√3𝑈ном 𝑛ц
=
45∗103
√3∗110∗0.95∗1
=248,62 (А)
𝐼𝑖,нр 248,62
=
= 226 (мм)2
𝐽Э
1,1
Выбираем провод: АС-240/32
сравним ток в послеаварийном режиме с длительно допустимым током для
выбранного сечения:
𝐼𝑖,пар =
𝑘пар 𝑆𝑖,ЛЭП ∗ 103
√3𝑈ном
=
1.2 ∗ 45 ∗ 103
√3 ∗ 110 ∗ 0.95 ∗ 1
= 298.34 (А)
Допустимый ток для данного сечения:
𝐼д = 610 (А)
Расчётный послеаварийный ток не превышает длительно допустимый ток для
выбранного сечения. Данное сечение подходит для ВЛ.
𝑅ВЛ =
𝑟0 𝑙
11,8 ∗ 25
=
= 2,95 (Ом)
100
100
𝑋ВЛ =
𝑥0 𝑙
40,5 ∗ 25
=
= 10,125(Ом)
100
100
𝑏ВЛ =
𝑏0 𝑙
280,8 ∗ 25
=
= 70,2 (мкСм)
100
100
4)Учет влияния РПН трансформаторов на величину Zт
Значения напряжения короткого замыкания на крайних ответвлениях трансформаторов
РПН
Ступень регулирования,%
-16
16
Напряжение короткого замыкаия,%
10,35
11,02
Зависимость 𝑥т от отпайки РПН:
2
𝑢𝑘 𝑈ном
𝑥т =
∗
100 100
Расчет для отпайки №-9
1,78
2
10,35 (121 ∗ (1 − (9 ∗ 100 ))
𝑥т =
∗
= 26,17 (Ом)
100
100
1 𝑥 1 26,17
𝑋т = ∗ = ∗
= 13,08 (Ом)
𝑛 1 2
1
5)Оценим уровень токов трехфазного КЗ
Действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ:
𝐼по =
𝑈цп
√3 ∗ 𝑥Σ
𝑘𝑡 =
115 ∗ 103
115
= 31,34 (кА)
√3 ∗ 23,2 10,5
∗
Где 𝑥Σ = 𝑥т + 𝑥л = 10,125 + 13,08 = 23,2 (Ом)
Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, равна:
Та =
𝑥Σ
23,02
=
= 0.02 (с)
𝜔 ∗ 𝑅Σ 314 ∗ 3.65
Где 𝑅Σ = 𝑅т + 𝑅л = 2,95 + 0,7 = 3.65 (Ом)
𝑖уд = 𝜒√2 ∗ 𝐼по = 1,628 ∗ √2 ∗ 31,34 = 72,155 (кА)
−3
Где 𝜒 = 1,02 + 0,98 ∗ е𝜔∗Та = 1,628