Проектирование электрической подстанции (стр. 1 из 9)

Введение

Электрической подстанцией называются электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения электроэнергии.

Главные схемы подстанции выбираются на основании схемы развития энергосистемы или схемы электроснабжения района.

На подстанциях 35 – 750 кВ обычно устанавливают один или два трансформатора (автотрансформатора). Выбор числа и мощности автотрансформатора производится с учетом требований к надежности электроснабжения, характера графиков нагрузки и допустимых систематических и аварийных перегрузок трансформаторов по ГОСТ.

При дипломном проектировании используют нормативные материалы, составленные на базе обобщения опыта проектирования, монтажа и эксплуатации электрических подстанций. Например, правила (ПУЭ), нормы (НТП), руководящие указания (по расчету токов короткого замыкания, выбору и проверки аппаратов и проводников по условию короткого замыкания).

Применяют типовые проектирования подстанций, принцип которого состоит в использовании при проектировании объекта ранее разработанных фрагментов проекта. Каждая проектируемая подстанция индивидуальна, поскольку индивидуальны исходные данные, условия и следовательно техническое задание на ее проектирование.

Данный дипломный проект посвящен расчету электрооборудования подстанции 500/220/10 кВ, ТЭЦ –3*300МВт.

Рост потребностей в электроэнергии в Республики Казахстан обеспечивает хорошие перспективы развития этой отрасли. При этом должна обеспечиваться экономичная эксплуатация энергетических объектов, а также высокое качество проектных и строительных работ. По этому расчет эффективности проектирования и расширения трансформаторной подстанции является весьма актуальным.

Объектом исследования в дипломной работе является подстанция 500/220/10 кВ. Оборудование подстанции предлагаемой заданием на данную дипломную работу включает два трансформатора АОТДЦТН 267000/500/220.

Целью дипломной работы является расчет показателей экономической эффективности проектирования и расширения подстанции.

Для достижения указанной цели необходимо выполнить следующие задачи:

– определение годового отпуска электроэнергии от подстанции;

– расчет капитальных вложений в строительство подстанции;

– расчет себестоимости трансформации электроэнергии;

– расчет окупаемости и рентабельности подстанции.

1 Построение графиков нагрузки для обмоток трансформаторов высокого, среднего, низкого напряжения

Согласно исходных данных максимальная мощность на 220 кВ составляет 400 МВт, и на 500 кВ 800 МВт. По этим значениям определяем процентное соотношение графика нагрузок для среднего и низкого напряжения трансформаторов.

Для данной подстанции 500/220/10 кВ график нагрузки трансформатора приведен для среднего напряжения 220 кВ.

Рассчитываем ступени графика в именованных единицах на низком напряжении по формуле [1, с. 40]

(1.1),

,

Для определения нагрузки высокого напряжения трансформатора, необходимо сложить нагрузки среднего и низкого обмоток напряжения. График нагрузки приведен ниже.

Рассчитываем ступени графика в именованных единицах на высоком напряжении трансформатора подстанции 500 кВ

Для расчета полной мощности, кроме активной составляющей необходимо определить реактивную мощность нагрузки, которую определяем следующим выражением

(1.2),

где

– активная мощность нагрузки, МВт;

– реактивная мощность нагрузки, Мвар;

– тангенс угла который определяет по заданному

Определяем

для нагрузки напряжением 220 кВ

,

Рассчитываем реактивные нагрузки.

График потребления реактивной мощности нагрузки напряжением 200 кВ

Определим полную мощность обмоток высшего напряжения трансформатора ПС

Составляем график полной мощности обмоток высокого напряжения трансформатора, согласно таблице 1.1

Таблица 1.1 – Результирующая таблица токов через обмотки трансформаторов

Нагрузки	0–8	8–12	12–20	20–24
Рсн, МВт	240	160	400	200
Рвн, МВт	510	340	850	425
Qвн, Мвар	115,2	76,8	192	96
Sвн, МВ·А	525	348	871	435

2. Выбор трансформаторов на подстанции

На подстанции предполагается установить три трехобмоточных трансформатора. Производим выбор трансформатора с учетом отключения одного трансформатора, чтобы второй пропустил всю мощность. Для этого производим проверку на перегрузку по условиям.

(2.1),

где Smax – максимальная мощность высшей обмотки трансформатора, которая равна 871 МВ·А;

1,4 – коэффициент перегрузки, в послеаварийном режиме.

Подставляя известные данные в (2.1), получаем

Принимаем трансформатор ближайший по мощности к расчетной

. Тип трансформатора ТДТН-267000/500/220/10, с номинальной полной мощностью 267 МВА. Произведем проверку этого трансформатора на перегрузку.

По полному графику мощности, рисунок 2.1 определяем

Таблица 2.1–Трехобмоточные трансформаторы 220 кВ

Тип трансформат-ора	Наминальное напряжение, кВ			Потери, кВт				Напряжение КЗ, %			I хх, %
				холостого хода	короткого замыкания
АОТДЦТН-267/500/220/10	вн	сн	нн		вн-сн	вн-нн	сн-нн	вн-сн	вн-нн	сн-нн
	500	220	10	150	470	110	100	11,5	37	23	0,35

3. Расчет токов короткого замыкания на проектируемой подстанции

Расчет токов короткого замыкания производится с целью проверки выбранного электрооборудования на термическое и электродинамическое действие.

Активная максимальная мощность, передаваемая в систему по линиям 500 кВ равна 800 МВ·А. Длина линий по заданию составляет 850 км.

Наибольшая передаваемая мощность составляет 800 МВт. Определим количество линий на 500 кВ по выражению

Составляем расчетную схему сети. Предварительно определим количество линий на 500 кВ по пропускной способности линии.

(3.1),

Рисунок 3.1 – Расчетная схема подстанции

Составляем схему замещения для расчетов токов короткого замыкания в точках К1, К2.

Рисунок 3.2 – Схема замещения подстанции

Расчет производим в относительных базисных единицах. За базисную мощность Sб принимаем 1000 МВ·А.

Сопротивление энергосистемы определяется по формуле при Sк=1000 МВ·А

(3.2),

Сопротивление линии электропередачи определяется по выражению

(3.3),

где Худ – индуктивное сопротивление линий, Ом/км;

Uв – высокое номинальное напряжение, кВ.

Подставляя известные значения в (9), получаем для Л1 и Л2

,