Вибираю контрольний кабель з алюмінієвим проводом

ВСТУП

 

Основою енергетики є паливна база. Енергетика є складовою частиною енергетичного комплексу України. По розвитку і розширення електроенергетики в Україні визначальними є:

1. Концентрація виробництва енергії в наслідок будівництва РЕС, що використовують дешеве паливо і гідроенергоресурси

2. Комбінація виробництва електроенергії і тепла з метою теплопостачання міст та індустріальних центрів

3. Випереджальний розвиток атомної енергетики, особливо в районах з напруженим паливно енергетичним балансом

Енергетика як галузь має основні технічні особливості, отже процес виробництва включає такі основні особливості:

1) процес енергії є неперервним

2) виробничий процес є динамічний

3) режим виробництва електроенергії залежить від режиму споживання

В залежності від потужності і типу електростанції вони можуть працювати в трьох режимах, а саме: піковому, напівпіковому і базовому

4) продукцію енергетики не можна продавати на склад

Необхідно збільшувати виробництво електроенергії з нетрадиційних джерел, а саме: з відходів сільського господарства виготовляють біопалива.

Варто переробляти буре вугілля на рідке паливо. Використовувати геотермальні води, що рентабельно для Карпат і Криму, де на глибині 1000-2000 м, температура вод досягає70-100 ^о С.

Схема високої напруги 500 кВ – це схема чотирикутника. Через два автотрансформатори з’єднана схема середньої напруги 110 кВ і низької 35-10 кВ.

Схема середньої напруги – дві робочі з обхідною, від неї живляться споживачі і зв’язана з TЕС. Схема низької напруги 35 кВ – одиночна секціонована, живляться споживачі і через два трансформатори. Схема низької напруги 10 кВ – одиночна секціонована, живить 8 споживачів.

1 ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ ДВОХ ВАРІАНТІВ СХЕМИ ПРОЕКТОВАНОЇ ПІДСТАНЦІЇ

 

1. Вибір типу структурних схем

 

Рис. 1. 2. Схема першого варіанту проектованої підстанції

 

Рис. 1. 3. Схема другого варіанта проектованої підстанції       

 

Схема високої напруги 500 кВ – чотирикутник, схема середньої напруги 110 кВ – дві робочі з обхідною, схема низької напруги 35 кВ і 10 кВ – одиночна і секціонована

2. ВИБІР СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ

 

Розраховую навантаження для автотрансформаторів першого і другого варіанту:

S_АТ МВА

Вибираю два автотрансформатори одного типу:

АТДЦТН-250000 / 500 / 110              [1. таблиця 3.8]

Розраховую навантаження для трансформаторів першого варіанту:

S_Т  МВА

Вибираю два трансформатори одного типу:

ТДН-16000 / 110     [1. таблиця 3.6]

Розраховую навантаження для трансформаторів другого варіанту:

S_Т МВА

Вибираю два трансформатори одного типу:

ТРДН-25000 / 110

Дані записую в таблицю 2.1

 

Таблиця 2.1

Тип трансформаторів і автотрансформаторів	Sном МВА	Uв к В	Uc к В	Uн к В	Uк в-с%	Uк в-н%	Uк с-н%	Рх кВт	Рк кВт	Ціна	Примітка
АТДЦТН-250000/500/110 ТДН-16000/110 ТРДН-25000/110	250 16 25	500 121 121	121 - -	230 10,5 10,5	13 - -	33 10,5 10,5	18,5 - -	200 14 25	690 58 120	270 48 49

3. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ПОРІВНЯННЯ ВАРІАНТІВ

 

Таблиця 3.1 Капітальні затрати

Обладнання	Ціна тис грн	Варіант
		Перший		Другий
		Кількість одиниць штук	Загальна ціна тис. грн	Кількість одиниць штук	Загальна ціна тис. грн
Трансформатори: АТДЦТН-250000/500/110   ТДН-16000/110   ТРДН-25000/110 Комірки ВРП: ВН СН1 СН2 НН	376   48   66   1100 42,6 13,6 2,807	2   2   -   1 10 9 11	752   96   -   1100 426 122,4 30,9	2   -   2   1 10 9 11	752   -   132   1100 426 122,4 30,9
Всього:			2527,3		2563,3

 

У зв’язку з інфляцією ціни збільшуємо в 8 разів

К₁=20218,4 тис.грн.

К₂=20506,4 тис.грн.

Розраховую втрати електроенергії в автотрансформаторі:

W_АТ

 

Розраховую втрати електроенергії в трансформаторах:

 

 

∆W_тр1=3939411,4 кВт∙год

∆W_тр2=4232197,2 кВт∙год

Втрати електроенергії для першої схеми:

∆W₁=∆W_AT+∆W_T1=3669903,3+269508,1=3939411,4 кВт•год

Втрати електроенергії для другої схеми:

∆W₂=∆W_AT+∆W_T2=3792465,5+439731,7=4232197,2 кВт•год

Розраховуємо затрати електричної схеми

Збитки рахуємо методом приведених розрахункових затрат:

З₁ = р_н К + В + Зб=0,12∙20218,4+2486,4+0=4912,6

Аналогічно розраховуємо затрати для другої схеми

Збитки рахуємо методом приведених розрахункових затрат:

З₁ = р_н К + В + Зб=0,12∙20506,4+2568,5+0=2563,5

Р_н=0,12; З_б=0

Для подальших розрахунків вибираю 1 варіант.

4. ВИБІР СХЕМИ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ І ТРАНСФОРМАТОРА ВЛАСНИХ ПОТРЕБ

 

Таблиця 4.1-Розрахункові і паспортні дані трансформаторів ВП 

Вид споживачів	Встановлена міцність		cosφ	tgφ	Навантаження
	одиниць кВт к-сть	всього кВт			Pуст кВт	Qуст квар
Охолодження АТДЦТН-250000/500/110 ТДН-16000/110 Підігрів ВВБ-330 У-110 МКП-35 КРУ-10 Опалення і освітлення ОПУ Освіт. і вентиляція ЗРУ Освіт.і вентиляціяОРУ-330 Компресори Підзарядно-зарядний агрегат	44,4х2 1,5х2 4,6х4 11,3х10 4,4х9 1х11 - - - - 2х23	88,8 3 18,4 113 39,6 11 30 5 10 40 46	0,85 1 1 1 1 1 1 1 1 1	0,62 0 0 0 0 0 0 0 0 0	75,5 2,6 18,4 113 39,6 11 30 5 10 40 46	0,5 1,9 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Всього					391,1	2,4

 

Розраховую потужність для вибору трансформатора ВП:

Вибираю два трансформатори типу 2хТН-

 

250/10

Рисунок 4.1- Схема власних потреб трансформатора

 

На підстанціях потужність в. п. вибирається по навантаженнях в. п. з коефіцієнтом навантаження і одночасності, при цьому окремо враховуємо літнє і зимове навантаження, а також навантаження в період ремонтних робіт на підстанції

5. РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ

 

Рисунок 5.1 - Структурна схема підстанції

 

Вибираю турбогенератор:           Вибираю трансформатор:

ТВФ-63-2ЕУЗ [1. таблиця 2.1] ТДН-80000/110[1. таблиця 3.8]

S_ном=78,76 МВА                                     S_ном=80 МВА

Для розрахунку малюю схему заміщення

 

 

Рисунок 5.2- Схема заміщення

Розраховую опори:

 

 

X_тв=0,5(U_кв-с%+U_кв-н%+U_кс-н%)=0,5(13+33-18,5)=13,75

X_тс=0,5(U_кв-с%+ U_кс-н%+U_кв-н%)=0,5(13+18,5-33)=0

X_тн=0,5(U_кв-н%+ U_кс-н% +U_кв-с%)=0,5(33+18,5-13)=19,25

 

 

Спрощую схему:

 

Рисунок 5.3 - Спрощена схема

 

Спрощую схему до точки заміщення К-1

Види струмів к. з. в початковий момент

 

 

Рисунок 5.4 - Спрощена схема точки К-1

 

Визначаю ударний струм

К_у=1,981                     [2. таблиця 3.7]

Визначаю аперіодичну складову струму:

Т_а=0,54                         [2. таблиця 3.8]

t_вв=0.025c, t_рз=0,01,τ_а=t_вв+ t_рз=0,025+0,01=0,035c

І_ат=І_ат1+І_ат2=1,14 кА

Визначаю періодичну складову струму к. з.

І’_ном= І’_ном1+ І’_ном2=5,15 кА

Визначаємо відношення:

                   

Якщо відношення більше 1, то по кривих [1. рисунок 3.26]

І_nt1=І_по1•0,98=0,11•0,98=0,12 кА

Це віддалена точка tnt=I_пo=const

Х₂₇=Х₁₉+Х₂₀+Х₂₂=10,13

Спрощуємо схему до точки заміщення К-2

Визначаємо струм к. з. до точки К-2

Визначаємо ударний струм

К_у=1,608

і_у=і_у1+і_у2=10,9 кА

 

 

 

Рисунок 5.5- Спрощена схема до точки К-2

 

Визначаємо аперіодичну складову струму

Т_а=0,22c  [2. табл. 3.8]

t_вв=0,08c

t_рз=0,01c    

τ_а=t_вв+ t_рз=0,08+0,01=0,09

І_ат=І_ат1+І_ат2=10,4 кА

Визначаю періодичну складову струму:

І’_ном= І’_ном1+ І’_ном2=23,4 кА

Визначаю відношення

                  

Це віддалені точки tnt=I_пo=const

Х₂₈=Х₂₄+Х₂₂+Х₂₀+Х₁₉=16,69

Х₂₉=Х₂₄+Х₂₃=7,72

Спрощую схему до точки К-3

Визначаю струм к. з. в початковий момент

 

 

Рисунок 5.6 - Спрощена схема точки К-3

 

Визначаємо ударний струм:

К_у=1,82                            [2. таблиця 3.7]

і_у=і_у1+і_у2=26,8 кА

 

Визначаю аперіодичну складову струму:

Т_а=0,05             [2. табл. 3.8]

t_вв=0.1

t_рз=0,01

τ_а=t_вв+ t_рз=0,1+0,01=0,11

І_ат=І_ат1+І_ат2=13,1 кА

Визначаю періодичну складову струму в момент часу t

І’_ном= І’_ном1+ І’_ном2=257,8 кА

Визначаю відношення:

                     

Ця точка віддалена tnt=Iпo=const

 

Таблиця 5.1- Розраховані струми к. з. в точках

Точки к-з	Іпо, кА	іу, кА	іат, кА	Іпт, кА
К-1 К-2 К-3	0,87 4,8 10,4	2,4 10,9 26,8	1,14 10,4 13,1	0,87 4,8 10,4

 

6. ВИБІР ЕЛЕКТРИЧНИХ АПАРАТІВ І СТРУМОПРОВІДНИХ ЧАСТИН ДЛЯ ЗАДАНИХ КІЛ

 

a. Вибір вимикачів і роз’єднувачів на 500 кВ

 

Таблиця 6.1- Розрахункові паспортні дані

N п/п	Умова вибору	Розрахункові дані	Паспортні дані
			Вимикача	Роз’єднювача
1 2 3 4 5 6 7	Uдоп≤Uн Імах≤Іном Іnt≤Івідк іат≤Іамах Іпо≤Іпр.ск іу≤іпр.ск Вк≤І2tт	2500 кВ 289 А 0,87 кА 1,14 кА 0,87 кА 2,4 кА 946 кА2с	500 кВ 2000 А 35,5 кА 20,1 кА 40 кА 102 кА 4800 кА2с	500 кВ 3200 А - - - 160 кА 7938 кА2с

 

Визначаю номінальний струм:

Вибираю вимикач і роз’єднювач:

ВВБ-500Б-35,5/2000         [1. таблиця 5.2]

РНД-500-1/3200У₁       [1. таблиця 5.5]

Вибір вимикачів і роз’єднувачів на 110

 

Таблиця 6.2

N п/п	Умова вибору	Розрахункові дані	Паспортні дані
			Вимикача	Роз’єднювача
1 2 3 4 5 6 7	Uдоп≤Uн Імах≤Іном Іnt≤Івідк іат≤Іамах Іпо≤Іпр.ск іу≤іпр.ск Вк≤І2tт	110 кВ 1312 А 4,8 кА 10,4 кА 4,8 кА 10,9 кА 2,7 кА2с	110 кВ 2000 А 40 кА 13 кА 40 кА 102 кА 4800 кА2с	110 кВ 2000 А - - - 100 кА 120 кА2с

 

Розраховуємо номінальний струм

Вибираю вимикач і роз’єднувач

ВВУ-110Б-40/2000У₁                             [1. таблиця 5.2]

РНДЗ1-110/2000У₁

 

Вибір вимикачів на 10 кВ

 

Таблиця 6.3

N п/п	Умова вибору	Розрахункові дані	Паспортні дані
1 2 3 4 5 6 7	Uдоп≤Uн Імах≤Іном Іnt≤Івідк іат≤Іамах Іпо≤Іпр.ск іу≤іпр.ск Вк≤І2tт	10 кВ 924 А 10,4 кА 13,1 кА 10,4 кА 26,8 кА 23,8 кА2с	10 кВ 1000 А 40 кА 7,07 кА 55 кА 128 кА 6979 кА2с

 

Вираховую максимальний струм

 

Вибираю вимикач

ВЭМ-10Э-1000/20У₃                 [1. таблиця 5.2]

 

b. Вибір трансформаторів струму і напруги на 500 кВ

 

Таблиця 6.4- Розрахункові і паспортні дані

N п/п	Умова вибору	Розрахункові дані	Паспортні дані
1 2 3 4 5 6	Uдоп≤Uн Імах≤Іном іу≤ідоп Вк≤І2tт Z2≤Z2ном Клас точності	500 кВ 289 А 2,4 кА 946 кА2с 7,84 Ом 0,5	500 кВ 1000 А 180 кА 4624 кА2с 30 Ом 0,5

 

Навантаження трансформатора струму

 

Таблиця 6.5

N п/п	Прилад	Тип	Навантаження
			А	В	С
1 2 3 4 5	Амперметр Ватметр Варметр Ліч. активної енергії Ліч. реактивної енергії	Э335 Д335 Д335 САЗ-И670 СР-И676	0,5 0,5 0,5 2,5 2,5	0,5 - - - 2,5	0,5 0,5 0,5 2,5 2,5
	Всього		6,5	3	6,5

 

Визначаю опір даних приладів:

Визначаю допустимий опір приладів:

Z_пр=Z_2ном-Z_пр-Z_н=30-6,5-0,1=23,4 Ом;

Визначаю переріз контролного кабеля:

Вибираю контрольний кабель АКГВГ з перерізом 4-6 мм²

Z₂=Z_пр+Z_пр+Z_н=1,24+6,5+0,1=7,84 Ом;

 

Вибираю трансформатор напруги

 

Таблиця 6.6

N п/п	Умова вибору	Розрахункові дані	Паспортні дані
1 2 3	Uдоп≤Uн S2≤S2ном Клас точності	500 кА 64 ВА 0,5	500 кА 500 ВА 0,5

 

Вибираю трансформатор напруги:

НДЕ-500-729                                   [1. таблиця 5.13]

Навантаження трансформатора напруги

ВА

 

 

Таблиця 6.7

Прилад	Тип	S однієї обмотки	Число обмоток	cosf	sinf	Число приладів	Потужність
							P Вт	Q вар
Вольтметр Ватметр Варметр Ліч. актив. енергії Ліч. реакт. енергії ФНП	Э335 Д335 Д335 Е839   Е830   Фил	2 1,5 1,5 2   3   3	1 2 2 2   2   1	1 1 1 0,38     0,38   -	0 0 0 0,62   0,62   -	2 2 2 2   2   2	4 6 6 80   12   6	- - - 19   29   -
Всього							31	48

 

Вибираю контрольний кабель з алюмінієвими проводами

АКВРГ-2,5 мм² механічної міцності

 

c. Вибір трансформатора струму і напруги на 110 кВ

Дані трансформатора струму

 

Таблиця 6.8

N п/п	Умова вибору	Розрахункові данім	Паспортні дані
1 2 3 4 5 6	Uдоп≤Uн Імах≤Іном іу≤ідоп Вк≤І2tт Z2≤Z2ном Клас точності	110 кВ 13,2 А 102 кА 2,7 кА2с 6,9 Ом 0,5	110 кВ 2000 А 212 кА 13872 кА2с 20 Ом 0,5

 

Вибираю трансформатор струму

ТФЗМ-110Б-ІІІ                                   [1. таблиця 5.9]

Навантаження трансформатора струму

 

Таблиця 6.9

N п/п	Прилади	Тип	Навантаження
			А	В	С
1 2 3 4	Амперметр         Ватметр Ліч. активної енергії Ліч. реактивної енергії	Э335 Д335 САЗ-N670 СРН-N670	0,5 0,5 2,5 2,5	0,5    - - 2,5	0,5 0,5 2,5 2,5

 

Визначаю опір даних пристроїв

Визначаю допустимий опір з’єднювальних провідників:

Z_пр=Z_2ном-Z_пр-Z_н=20-6-0,1=13,9 Ом;

Визначаю переріз контрольного кабеля:

Вибираю контрольний кабель з алюмінієвими проводами АКРВГ з перерізом 4-6 мм²

Z₂=Z_пр+Z_пр+Z_н=0,8+6+0,1=6,9 Ом;

Вибираю трансформатор напруги

Дані трансформатора напруги 10 кВ

Таблиця 6.10

N п/п	Умова вибору	Розрахункові дані	Паспорті дані
1 2 3	Uдоп≤Uн S2≤S2ном Клас точності	110 кВ 136 ВА 0,5	110 кВ 400 0,5

 

Вибираю трансформатор напруги

ННФ-110-83У                                                 [1. таблиця 5.13]

Навантаження трансформатора напруги

 

Таблиця 6.11

Прилад	Тип	S однієї обмотки	Число обмоток	cosf	sinf	Число приладів	Потужність
							P Вт	Q вар
Вольтметр Ватметр Варметр Ліч. актив. енергії Ліч. реакт. енергії ФНП	Э335 Д335 Д335 Е839   Е830   Фил	2 1,5 1,5 2   3   3	1 2 2 2   2   1	1 1 1 0,38   0,38   -	0 0 0 0,62   0,62   -	4 4 4 4   4   4	8 12 12 16   24   12	- - - 38,9   58   -
Всього							96	96,9

 

ВА

Вибираю контрольний кабель з алюмінієвим проводом

АКВРГ-2,5 мм² за умови

 

d. Вибір трансформатора струму і напруги на 10 кВ

Дані трансформатора струму

Таблиця 6.12

N п/п	Умова вибору	Розрахункові данім	Паспортні дані
1 2 3 4 5 6	Uдоп≤Uн Імах≤Іном іу≤ідоп Вк≤І2tт Z2≤Z2ном Клас точності	10 кВ 924 А 26,8 кА 23,8 Ом 0,7 кА2с 0,5	10 кВ 1000 А 158 кА 7969 Ом 0,8 кА2с 0,5

 

Вибір трансформатора струму

ТЛЛН-10                                      [1. таблиця 5.9]

Навантаження трансформатора струму

 

Таблиця 6.13

N п/п	Прилади	Тип	Навантаження
			А	В	С
1 2 3	Амперметр Ватметр Ліч. активної енергії	Э335 Д335 САЗ-N630	0,5 0,5 2,5	0,5 - 2,5	0,5 0,5 2,5

 

Визначаю опір даних приладів:

Визначаю допустимий опір:

Z_пр=Z_пр+Z_пр+Z_н=0,8-0,14-0,1=0,56 Ом;

Визначаю переріз контрольного кабеля:

мм²  

Вибираю контрольний кабель АКРВГ з перерізом 4-6 мм²

Z₂=Z_пр+Z_пр+Z_н=0,04+0,14+0,56=0,7 Ом;