Проектирование электрической части понижающей подстанции 110/35/6 кВ (стр. 2 из 7)

Потери электроэнергии в одном трёхобмоточном трансформаторе определяются по формуле:

,

здесь Ркв, Ркс , Ркн – потери мощности короткого замыкания, кВт; Sном –номинальная мощность трансформатора, МВ·А; Sв , Sс , Sн – расчетные максимальные нагрузки по обмоткам трансформатора, МВ·А; Т – продолжительность работы трансформатора в году; τв , τс , τн – продолжительности максимальных потерь по обмоткам трансформатора.

Выбираю число часов использования максимальной нагрузки Тмакс с = 6000 ч, Тмакс н = 5800 ч ( а для нагрузки на повышенных напряжениях Тмакс = (6000-7000) ч).

Следовательно,

.

Число часов максимальных потерь в году по обмоткам трансформатора τв = 4300 ч, τс = 4500 ч, τн = 3200 ч определяю по графику на рис. 10.1.

Так как для автотрансформаторов в справочной литературе заданы только значения Ркз в-с, то принимаю Ркз в-н = Ркз с-н = Ркз в-с, тогда Ркз в = Ркз с = Ркз н = 0,5·Ркз в-с.

1 вариант. Два автотрансформатора мощностью по 200 МВ·А каждый.

Трансформатора два, поэтому ΔWгод Σ =2· ΔWгод = 2·2038659,4 = 4077318,8 (кВт·ч).

Приведенные затраты:

=27580(тыс. руб.) 2 вариант. Один трёхобмоточный трансформатор мощностью 63 МВ·А.

Трансформатор один, поэтому ΔWгод Σ = ΔWгод = 2249940 (кВт·ч).

Приведенные затраты:

Первый_вариант является самым дорогим, но и самым надёжным из всех предложенных. Даже при отключении одного трансформатора в случае ремонта или аварии, оставшийся в работе полностью обеспечит питание всех потребителей.

Второйвариант с одним автотрансформатором по суммарным капиталовложениям и приведённым затратам является самым дешёвым и самым ненадёжным, так как при выходе из строя трансформатора прекратится питание всех потребителей.

Питание потребителей через один трансформатор возможно в следующих случаях:

1) от подстанции питаются неответственные электроприёмники, причём на случай отказа трансформатора предусмотрен централизованный трансформаторный резерв с возможностью замены повреждённого трансформатора в течение суток;

2) для резервирования питания потребителей первой и второй категорий в сетях среднего и низшего напряжений имеются вторые источники питания, причём для потребителей первой категории обеспечен автоматический ввод резерва.

Вывод: С учётом вышеизложенного, а также того, что большей частью от подстанций питаются потребители всех трёх категорий и питание от системы подводится лишь со стороны высокого напряжения, то по условию надёжности выбираю первый вариант с использованием двух автотрансформаторов АТДЦТН–200000/330/110. Данный вариант структурной схемы по суммарным капиталовложениям дороже второго на 34,5%, а по приведённым дороже второго на 32,4%, но обладает повышенной надёжностью электроснабжения.

2.Расчет токов короткого замыкания для выбора электрооборудования главной схемы и схемы собственных нужд

Для распределительных устройств 35-220 кВ двухтрансформаторных подстанций при количестве присоединяемых линий равном двум рекомендуются следующие типовые схемы:

1) два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линии;

2) мостик с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов;

3) четырёхугольник.

Ориентировочно по табл.1 определяю количество отходящих линий от РУ 110 кВ. Если Рмакс = 140 МВт, тогда выбираю четыре воздушные линии. С ростом мощности нагрузки необходимо постепенно увеличивать количество отходящих линий.

Следовательно, для РУ 330 кВ выбираю схему четырёхугольника, а для РУ 35 кВ схему мостика с поэтапным переходом к схеме с одной секционированной системе шин и заменой разъединителей выключателями.

Определяю количество отходящих линий от РУ 35 кВ. Согласно табл.12 при Рмакс = 60 МВт выбираю четыре воздушные линии. С ростом мощности нагрузки необходимо постепенно увеличивать количество отходящих линий.

Для РУ 35 кВ и для РУ СН 0,4 кВ выбираю схему с одной секционированной системой шин (межсекционный выключатель в нормальном режиме отключен для снижения токов короткого замыкания).

Рис. 2. Окончательная схема

2.1 Схема замещения и приведение параметров элементов схемы к базисным условиям

Выбираю базисную мощность: Sб = 1000 МВ·А

В качестве базисного напряжения принимаю среднее эксплутационное напряжение той ступени, на которой предполагается короткое замыкание (340; 115; 37; 0,4 кВ).

В каждой точке короткого замыкания получается свое значение базисного тока:

Параметры элементов цепи в относительных единицах, приведённые к базисным условиям

Трансформаторы ТДТН-40000/220

о.е.

о.е.

о.е.

Трансформаторы собственных нужд ТСЗ-250/10

о.е.

ЛЭП, питающие подстанцию

Для воздушных линий напряжением 6 – 330 кВ среднее значение индуктивного сопротивления на 1 км длины X0 равно 0,4 Ом / км.

Тогда сопротивление одной линии, приведённое к базисным условиям равно:

0,5 о.е.

Система

0,2

о.е.

ЭДС системы принимаю равной единице: Ес = 1.

Рис. 3. Схема замещения подстанции для расчета токов короткого замыкания

2.2 Короткое замыкание на шинах РУ-110 кВ (точка K1)

Uб = 340 кВ,

кА

Рис 4. Схема замещения относительно точки К1

о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания от системы:

кА

Ударный ток короткого замыкания от системы:

, где

По табл. 3.8 определяю Та=0,04 с и Кус=1,779. Тогда

кА.

Следовательно, расчетным током короткого замыкания для выбора аппаратов и шин РУ 330 кВ является

кА, кА.

2.3Короткое замыкание на шинах РУ-35 кВ (точка K2)

Uб = 115 кВ,

кА; о.е.

Рис 5. Схема замещения относительно точки К2

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания от системы:

кА

По табл. 3.8 определяю Та=0,02 с и Кус=1,607. Тогда ударный ток короткого замыкания от системы:

кА.

Следовательно, расчетным током короткого замыкания для выбора аппаратов и шин РУ 35 кВ является

кА, кА.

2.4Короткое замыкание на шинах РУ-6 кВ (точка K3)

Uб = 37 кВ,

кА

Рис 6. Схема замещения относительно точки К3

о.е.

Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания от системы:

кА

По табл. 3.810 определяю Та=0,02 с и Кус=1,608. Тогда ударный ток короткого замыкания от системы:

кА.

Проектируемая в работе понижающая подстанция не является крупной промышленной подстанцией, поэтому подпитку от двигателей при определении токов короткого замыкания не учитываю.

Следовательно, расчетным током короткого замыкания для выбора аппаратов и шин РУ 35 кВ является

кА, кА.

2.5Короткое замыкание на шинах РУСН-0,4 кВ (точка K4)

Uб = 0,4 кВ,

кА