Основы составления главных схем электрических подстанций

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ                                            ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ                                                                                       
                                                           «ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»                                            Энергетический институт

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Общая энергетика»

    на тему: «Основы составления главных схем электрических подстанций»

Выполнил: студент гр. ЭМ-151

                                                                                Гаибов И. А.

                            Проверил: ассистент

                                                                          Бигун А. Я.

        Омск 2016

Содержание

Введение                                                                        
                                   3

Чертеж                                                                          
                                    6

Вычисления                                                                      
                                7

Введение

Энергия – основа обеспечения условий жизни и деятельности человека. С появлением трехфазного тока жизнь человечества резко изменилась, ток стал использоваться повсеместно, как основной носитель энергии, пригодный для практического использования фактически во всех сферах жизни человека. Благодаря мгновенной передачи на большие расстояния и высокой эффективности в использовании, электроэнергия наиболее удобна для удовлетворения потребностей человечества.

Однако добиться того, чтобы энергия была в равной степени у всех и каждого очень сложно. В ряде регионов уже наблюдается острый дефицит электроэнергии. Одной из причин, стоящих на пути развития энергетики и связанных с нею отраслей, является кадровый вопрос, и, чтобы реализовать эту программу, нужны квалифицированные специалисты для проектирования, строительства, модернизации и эксплуатации объектов энергетики. Энергетический институт ОмГТУ призван решать задачу пополнения специалистами, создания кадрового резерва предприятий энергетической отрасли.

  Для повышения надежности и экономичности электроснабжения предприятий и создания резервов мощности большинство электростанций объединяются в энергетические системы. Связь между отдельными электростанциями в энергосистемах, а также с потребителями осуществляется посредством электрических сетей, в состав которых входят электрические линии, трансформаторные подстанции (ТП) и распределительные устройства (РУ). РУ состоят из коммуникационных аппаратов, комплекса токоведущих частей, а также устройства защиты, автоматики и распределения. Электрические сети конструктивно подразделяются на воздушные и проводные, по уровню напряжения на сети – до 1000 В и свыше 1000 В. Генераторы же подстанций вырабатывают от 6-20 кВ.

Любая система электроснабжения должна соответствовать следующим критериям: соответствие мощности применяемых трансформаторов и генераторов максимальной мощности потребителей, достаточную пропускную способность ЛЭП, бесперебойное электроснабжение при высоком качестве энергии, удобство в эксплуатации, безопасность и экономичность.

Вариант № 84

Схема № 1.11

Элементы, которые необходимо выбрать на схеме
1	2	3	4	5	6	7
T1	Q2	W2	T3	QF1	M1	M2

                    

Исходные данные
U1 кВ	U2 кВ	U3 кВ	P1 кВт	P2 кВт	P3 кВт	P4 кВт	P5 кВт	P6 кВт
110	10	0,66	245	450	140	___	___	___

Исходные данные
P7 кВт	P8 кВт	PМ1 кВт	PМ2 кВт	PСН кВт	ТМАХ час	cosj	каб.*
___	___	800	630	190	3000	0,85	1-1

Т1 – трансформатор силовой трехфазный двуобмоточный с РПН (регулируемый под нагрузкой);

Q2 – силовой выключатель стационарный;

W2 – кабельная линия электропередачи;

Т3 – трансформатор силовой трехфазный двуобмоточный;

QF1 – быстродействующий автоматический выключатель;

М1, М2 – асинхронный двигатель.

Лист задания

         В работе необходимо:

  1) определить максимальные токи нормального и послеаварийного режимов;

  2) по заданным мощности потребителя и классу напряжения произвести выбор типа и мощности понижающего цехового трансформатора;

  3) произвести выбор основного коммутационного оборудования (выключатель нагрузки, выключатели, разъединители и отделители) и предохранитель;

  4) произвести выбор силового кабеля;

  5) по суммарной мощности потребителей и классу напряжения произвести выбор типа и мощности понижающего  трансформатора ПГВ;

  6) для указанного варианта описать основное электрооборудование распределительного устройства;

  7) на формате А4 с соблюдением требований ЕСКД в отношении условных обозначений начертить схему главных электрических соединений проектируемой электроустановки.

1.Выбор асинхронных двигателей М1 и М2

Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор двигателей М1 и М2.

1. Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности и по номинальному напряжению: РМ и U2.

Данные для выбора двигателя М1 и М2: РМ1=800 кВт; РМ2=630 кВт;

U2н=10 кВ

Выбираем электродвигатель М1

Условия выбора : Uн.м.  ≥U2 , Pн.м.  ≥ Рм

где Uн.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту.

Из справочника выбираем асинхронный электродвигатель BAO2 560LB-4

Параметры
BAO2 560LB-4	Установки
Uн=10 кВ	U2=10 кВ
Рн=800 кВт	Рм= 800 кВт
cosφ=0,9
КПД=95,3%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл.м, потребляемую из сети:

Pэл.м.1= Рн.м1/ КПДдвиг1=800/0,953=839,454 кВт

б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м1 электродвигателя, потребляемую из сети:

Sэл.м1=Рэл.м1/cosφм1=839,454/0,9=932,726 кВА.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м1:

Iн.м1=Sэл.м1/(√3U2)= 932,726/(√3·10)=53,852 А.

Выбираем электродвигатель М2

Условия выбора : Uн.м.  ≥U2 , Pн.м.  ≥ Рм

где Uн.м – номинальное напряжение двигателя по паспорту; P н.м – номинальная мощность на валу двигателя по паспорту

Из справочника выбираем асинхронный электродвигатель BAO2 560LА-4

Параметры
BAO2 560LА-4	Установки
Uн=10 кВ	U2=10 кВ
Рн=630 кВт	Рм= 630 кВт
cosφ=0,9
КПД=94,8%

а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл.м, потребляемую из сети:

Pэл.м.2= Рн.м2/ КПДдвиг2=630/0,948=664,556 кВт

б) Рассчитаем полную мощность Sэл.м1 электродвигателя, потребляемую из сети:

Sэл.м2=Рэл.м2/cosφм2=664,556/0,9=738,395 кВА.

в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн.м1:

Iн.м2=Sэл.м2/(√3U2)= 738,395/(√3·10)=42,632 А.

2.Выбор силового трансформатора Т1

Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:

Sсум=Sм1+Sм2+(Р1+Р2+Р3+Рсн)/cosφ=932,726+738,395+245+450+140+190/0,85=2696,121кВА.

По суммарной мощности Sсум = 2696,121 кВА и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий:

Uв.н.   ≥Uуст., Uн.м.  ≥Uуст., Sсум≥Sрас.

Из справочника выбираем трансформатора ТМ-4000/110

Параметры
ТМ-4000/110	Установки
Uвн = 110 кВ	Uуст.в = 110 кВ
Uнн = 10,5 кВ	Uуст.н = 10 кВ
Sн = 4000 кВА	Sрасч.тр= 2696,121 кВА

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:

Sраб.мах=1,5·Sн.тр,

где Sн.тр – номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор

Sраб.мах=1,5·4000= 6000 кВА,

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I=Sтр/(√3·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(вн)= 6000/(√3·110)= 31,491 А

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора

Iраб.мах(нн)= 6000/(√3·10)=346,420 А

3.Выбор силового трансформатора Т3

По известной мощности P1=245 кВт и по известному cosϒ=0.85 найдем полную мощность трансформатора Т3.

ST3 = P1 / cosϒ= 245/0,85=288,235 кВА

По мощности SТ3 = 288,235 кВА и по напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий:

Uв.н.   ≥Uуст., Uн.м.  ≥Uуст., SТ3≥Sрас.

Из справочника выбираем трансформатор ТСЗА-400/10-82УХЛЗ

Параметры
ТСЗА-400/10-82УХЛЗ	Установки
Uвн = 10 кВ	Uуст.в = 10 кВ
Uнн = 0.69кВ	Uуст.н = 0.66 кВ
Sн =400кВА	Sрасч.тр=288,235 кВА

Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:

Sраб.мах=1,5·Sн.тр,

где Sн.тр – номинальная мощность, передаваемая по сети через трансформатор

Sраб.мах=1,5·400= 600 кВА,

Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:

I=Sтр/(√3·U).

Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне силового трансформатора:

Iраб.мах(вн)= 600/(√3·10)=34,642 А

Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне силового трансформатора

Iраб.мах(нн)= 600(√3·0,66)=524,934 А

4.Выбор выключателя нагрузки QF1

Выбор производится по максимальному току на низкой стороне трансформатора нагрузки:

Iраб.мах=1,5·Sтр/(√3·U3)=1,5·600/(√3·0,66)=787.401 А.

Выбор производится, исходя из следующих положений:

Uн≥Uуст , где Uуст – линейное напряжение участка сети, где предусмотрена установка аппарата.

Iрас≤Iн, где Iрас – расчётный максимальный ток продолжительного рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.

Из справочника выбираем выключатель

5.Выбор выключателя Q2

Выбор выключателя Q1 производится по ранее найденному току рабочего максимального режима Iраб.мах и напряжению установки.

Условие выбора: Uн≥Uуст; Iн≥ Iраб.мах.

Из справочника выбираем выключатель ВММ-10А-630-10У2

ВММ-10А-630-10У2	Установка
Uн=10 кВ	U уст=10 кВ
Iн=400 А	Iуст=346,420 А

6.Выбор силового кабеля W2