Помощь студентам в учебе
Анализ электроэнергетической сети 110 кВ с подключением новой подстанции «Загайново
|
АННОТАЦИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 12
1 АНАЛИЗ РАЙОННОЙ СЕТИ 14
1.1 Исходные данные сети 110 кВ 14
1.2 Баланс активных мощностей 16
1.2.1 Баланс активных мощностей 16
1.2.2 Баланс реактивных мощностей 18
2 АНАЛИЗ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ РАЙОНА 21
2.1 Анализ сети 35 кВ рассматриваемой энергосистемы 21
2.2 Анализ работы трансформаторов, установленных в системе 24
2.3 Проверка сечений проводов 25
2.4 Анализ работы электрической сети 110 кВ и выбор сечений
линий передач 27
3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
СЕТИ 29
3.1 Максимальный режим работы сети 29
3.2 Минимальный режим работы сети 31
3.3 Наиболее тяжелые послеаварийные режимы работы сети 32
4 ГЛАВНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 35
4.1 Выбор схемы РУ на стороне ВН ПС 35
4.2 Схема РУ на стороне НН ПС 36
4.3 Схема РУ 10 кВ (цеха) питаемого от секции шин НН ПС 37
5 РЕЖИМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛЕЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ 38
5.1 Выбор сечения КЛ 38
5.2 Расчет суммарного емкостного тока замыкания на землю 40
6 ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК 41
6.1 Выбор вида оперативного тока 41
6.2 Выбор источников оперативного тока 41
6.3 Определение мощности ТСН 41
6.4 Выбор предохранителей на ТСН 44
7 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСОРМАТОРОВ 46
7.1 Определение суммарной максимальной нагрузки ПС 46
7.2 Определение мощности основных трансформаторов ПС 46
7.3 Выбор трансформаторов 10/0,4 кВ РУ (цеха) 46
8 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗНАЧЕНИЯ 49
8.1 Ручной расчет токов короткого замыкания 49
8.1.1 Расчетная схема 49
8.1.2 Определение параметров схемы замещения 49
8.2 Сравнение ручного расчета с расчетом в программе ТоКо 51
8.3 Выбор сечения ВЛ 52
8.3.1 Расчет токов короткого замыкания в программе ТоКо: 53
9 ВЫБОР И ПРОВЕРКА СИЛОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И
ДРУГОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПС, РУ 56
9.1 Нормативные требования и указания по выбору
выключателей 56
9.1.1 Выбор и проверка силовых выключателей и другого
оборудования ПС, РУ 58
9.2 Выбор и проверка силовых выключателей и КРУ на стороне
НН ПС РУ и цеха 59
9.2.1 Нормативные требования 59
9.2.2 Определение рабочего максимального тока в месте
установки выключателя 60
9.2.3 Определение периодической составляющей ТКЗ 60
9.2.4 Определение ударного тока трехфазного КЗ 60
9.2.5 Определение апериодической составляющей ТКЗ в момент
размыкания контактов выключателя 60
9.2.6 Расчет термического воздействия ТКЗ 61
9.2.7 Проверка КЛ по термической стойкости при КЗ 62
10 ПЕРВЫЙ ЭТАП ПРОЕКТА СИСТЕМА РЗА ЭНЕРГООБЪЕКТА 63
10.1 Общие нормативные требования 63
10.2 Выбор элементной базы РЗА 66
11 ВЫБОР ВИДОВ РЗА 68
11.1 Кабельная линия 10 кВ 68
11.1.1 Требования к РЗА КЛ 68
11.1.2 Выбор типоисполнения 70
11.1.3 Расчет параметров (уставок) 70
11.1.4 Токовая отсечка 72
11.1.5 Токовая отсечка с выдержкой времени 72
11.1.6 МТЗ 74
11.1.7 Ускорение МТЗ 80
11.1.8 Направленная защита от ОЗЗ 81
11.1.9 УРОВ 83
11.2 Электродвигатель 10 Кв 85
11.2.1 Нормативные требования 85
11.2.2 Выбор типоисполнения 86
11.2.3 Расчет уставок РЗА электродвигателей 10 кВ 87
11.3 Трансформатор ТМ(Г)(Ф) -1000 кВА 10/0,4 кВ 96
11.3.1 Требования к РЗА Трансформатора 96
11.3.2 Выбор типоисполнения 98
11.3.3 Расчет параметров (уставок) 98
11.3.4 Токовая отсечка 99
11.4 Секционный выключатель 10 кВ 106
11.4.1 Нормативные требования 106
11.4.2 Выбор типоисполнения 106
11.4.3 Расчет уставок РЗА 106
11.5 Вводной выключатель 10 кВ 113
11.5.1 Нормативные требования 113
11.5.2 Выбор типоисполнения 113
11.5.3 Расчет уставок РЗА 114
11.5.4 МТЗ 114
11.6 Трансформатор напряжения 121
11.6.1 Выбор типоисполнения 121
11.6.2 Пуск по напряжению МТЗ 121
11.6.3 Неселективная сигнализация от однофазных замыканий на
землю 122
11.6.4 ЗМН 122
11.7 Трансформатор 110/10 кВ 123
11.7.1 Нормативные требования 123
11.7.2 Выбор типоисполнения 124
11.7.3 Расчет уставок 125
11.8 Воздушная линия 110 кВ 129
11.8.1 Нормативные требования 129
11.8.2 Выбор типоисполнения 129
11.8.3 Расчет уставок 130
12 ПРОВЕРКА ДОПУСТИМУЮ ПОГРЕШНОСТЬ
ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА 134
13 РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЦИФРОВОЙ ПОДСТАНЦИИ
«ЗАГАЙНОВО» 135
13.1 Общие требования 135
13.2 Критерии к ЦПС «Загайново» 136
13.3 Выбор архитектуры для ЦПС «Загайново» 136
13.4 Выбор ШПДС 137
13.4.1 Требования устойчивости к климатическим воздействиям
ШПДС 139
13.4.2 Требования по установке ШПДС 139
13.4.3 Варианты исполнений ШПДС применяемые в ЦПС
«Загайново» 140
14 ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ 142
14.1 Задачи 142
14.2 Способ работы 143
14.3 Дифференциальная защита трансформатора 146
14.4 Дуговая защита 147
14.5 Организация логической защиты шин 147
14.6 Организация устройств резервирования отказа выключателя 147
14.7 Организация измерений 147
14.8 Организация автоматической системы управления 147
14.8 Организация автоматической системы коммерческого учета электроэнергии 148
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 149
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 151
ВВЕДЕНИЕ 12
1 АНАЛИЗ РАЙОННОЙ СЕТИ 14
1.1 Исходные данные сети 110 кВ 14
1.2 Баланс активных мощностей 16
1.2.1 Баланс активных мощностей 16
1.2.2 Баланс реактивных мощностей 18
2 АНАЛИЗ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ РАЙОНА 21
2.1 Анализ сети 35 кВ рассматриваемой энергосистемы 21
2.2 Анализ работы трансформаторов, установленных в системе 24
2.3 Проверка сечений проводов 25
2.4 Анализ работы электрической сети 110 кВ и выбор сечений
линий передач 27
3 РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ
СЕТИ 29
3.1 Максимальный режим работы сети 29
3.2 Минимальный режим работы сети 31
3.3 Наиболее тяжелые послеаварийные режимы работы сети 32
4 ГЛАВНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 35
4.1 Выбор схемы РУ на стороне ВН ПС 35
4.2 Схема РУ на стороне НН ПС 36
4.3 Схема РУ 10 кВ (цеха) питаемого от секции шин НН ПС 37
5 РЕЖИМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛЕЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ 38
5.1 Выбор сечения КЛ 38
5.2 Расчет суммарного емкостного тока замыкания на землю 40
6 ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК 41
6.1 Выбор вида оперативного тока 41
6.2 Выбор источников оперативного тока 41
6.3 Определение мощности ТСН 41
6.4 Выбор предохранителей на ТСН 44
7 ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСОРМАТОРОВ 46
7.1 Определение суммарной максимальной нагрузки ПС 46
7.2 Определение мощности основных трансформаторов ПС 46
7.3 Выбор трансформаторов 10/0,4 кВ РУ (цеха) 46
8 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗНАЧЕНИЯ 49
8.1 Ручной расчет токов короткого замыкания 49
8.1.1 Расчетная схема 49
8.1.2 Определение параметров схемы замещения 49
8.2 Сравнение ручного расчета с расчетом в программе ТоКо 51
8.3 Выбор сечения ВЛ 52
8.3.1 Расчет токов короткого замыкания в программе ТоКо: 53
9 ВЫБОР И ПРОВЕРКА СИЛОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И
ДРУГОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПС, РУ 56
9.1 Нормативные требования и указания по выбору
выключателей 56
9.1.1 Выбор и проверка силовых выключателей и другого
оборудования ПС, РУ 58
9.2 Выбор и проверка силовых выключателей и КРУ на стороне
НН ПС РУ и цеха 59
9.2.1 Нормативные требования 59
9.2.2 Определение рабочего максимального тока в месте
установки выключателя 60
9.2.3 Определение периодической составляющей ТКЗ 60
9.2.4 Определение ударного тока трехфазного КЗ 60
9.2.5 Определение апериодической составляющей ТКЗ в момент
размыкания контактов выключателя 60
9.2.6 Расчет термического воздействия ТКЗ 61
9.2.7 Проверка КЛ по термической стойкости при КЗ 62
10 ПЕРВЫЙ ЭТАП ПРОЕКТА СИСТЕМА РЗА ЭНЕРГООБЪЕКТА 63
10.1 Общие нормативные требования 63
10.2 Выбор элементной базы РЗА 66
11 ВЫБОР ВИДОВ РЗА 68
11.1 Кабельная линия 10 кВ 68
11.1.1 Требования к РЗА КЛ 68
11.1.2 Выбор типоисполнения 70
11.1.3 Расчет параметров (уставок) 70
11.1.4 Токовая отсечка 72
11.1.5 Токовая отсечка с выдержкой времени 72
11.1.6 МТЗ 74
11.1.7 Ускорение МТЗ 80
11.1.8 Направленная защита от ОЗЗ 81
11.1.9 УРОВ 83
11.2 Электродвигатель 10 Кв 85
11.2.1 Нормативные требования 85
11.2.2 Выбор типоисполнения 86
11.2.3 Расчет уставок РЗА электродвигателей 10 кВ 87
11.3 Трансформатор ТМ(Г)(Ф) -1000 кВА 10/0,4 кВ 96
11.3.1 Требования к РЗА Трансформатора 96
11.3.2 Выбор типоисполнения 98
11.3.3 Расчет параметров (уставок) 98
11.3.4 Токовая отсечка 99
11.4 Секционный выключатель 10 кВ 106
11.4.1 Нормативные требования 106
11.4.2 Выбор типоисполнения 106
11.4.3 Расчет уставок РЗА 106
11.5 Вводной выключатель 10 кВ 113
11.5.1 Нормативные требования 113
11.5.2 Выбор типоисполнения 113
11.5.3 Расчет уставок РЗА 114
11.5.4 МТЗ 114
11.6 Трансформатор напряжения 121
11.6.1 Выбор типоисполнения 121
11.6.2 Пуск по напряжению МТЗ 121
11.6.3 Неселективная сигнализация от однофазных замыканий на
землю 122
11.6.4 ЗМН 122
11.7 Трансформатор 110/10 кВ 123
11.7.1 Нормативные требования 123
11.7.2 Выбор типоисполнения 124
11.7.3 Расчет уставок 125
11.8 Воздушная линия 110 кВ 129
11.8.1 Нормативные требования 129
11.8.2 Выбор типоисполнения 129
11.8.3 Расчет уставок 130
12 ПРОВЕРКА ДОПУСТИМУЮ ПОГРЕШНОСТЬ
ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА 134
13 РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЦИФРОВОЙ ПОДСТАНЦИИ
«ЗАГАЙНОВО» 135
13.1 Общие требования 135
13.2 Критерии к ЦПС «Загайново» 136
13.3 Выбор архитектуры для ЦПС «Загайново» 136
13.4 Выбор ШПДС 137
13.4.1 Требования устойчивости к климатическим воздействиям
ШПДС 139
13.4.2 Требования по установке ШПДС 139
13.4.3 Варианты исполнений ШПДС применяемые в ЦПС
«Загайново» 140
14 ЦИФРОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ 142
14.1 Задачи 142
14.2 Способ работы 143
14.3 Дифференциальная защита трансформатора 146
14.4 Дуговая защита 147
14.5 Организация логической защиты шин 147
14.6 Организация устройств резервирования отказа выключателя 147
14.7 Организация измерений 147
14.8 Организация автоматической системы управления 147
14.8 Организация автоматической системы коммерческого учета электроэнергии 148
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 149
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 151
Современные энергетические системы сложны: состоят из сотен связанных между собой элементов, влияющих друг на друга. Поэтому общую глобальную задачу необходимо разбить на задачи локальные, которые сводятся к проектированию отдельных элементов системы. Однако проектирование должно проводиться с учетом основных условий совместной работы элементов, влияющих друг на друга и на систему в целом.
Намеченные проектные варианты должны удовлетворять требованиям: надежности, экономичности, удобства эксплуатации, качества энергии и возможности дальнейшего развития.
Курсовое проектирование должно способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами по данной и смежным дисциплинам на лекциях, практических занятиях, в лабораториях и на производственной практике, воспитанию навыков самостоятельной творческой работы, ведения инженерных расчетов и технико-экономического анализа.
В ходе курсового проектирования приобретаются навыки пользования справочной литературой, едиными нормами, правилами и укрупненными показателями, таблицами.
Цель курсового проектирования является систематизация и расширение теоретических знаний, углубленное изучение проблем электрических систем и сетей, овладение навыками самостоятельного решения инженерных задач по профилирующей специальности.
Релейная защита является основным видом защит от повреждений и ненормальных режимов работы оборудования. Релейная защита удовлетворяет требованиям, основными из которых являются селективность, чувствительность, быстродействие, надежность.
В связи с развитием электрических систем, характеризующимся в основном ростом единичных мощностей агрегатов и блоков, повышением напряжения и пропускной способности линий электропередачи, а также интенсификацией использования оборудования необходимо решить ряд проблем,
обусловленных повышением и усложнением требований к техническому совершенству и надежности функционирования устройств релейной защиты и
автоматики.
В настоящее время внедрен комплекс устройств РЗА с широким применением интегральных микросхем, как в измерительных органах, так и в логической части. Применение ИМС сделало возможной реализацию более сложных алгоритмов измерительных и пусковых органов. Более эффективные характеристики срабатывания позволяют повысить отстроенность защит от режимов без требований к срабатыванию при удовлетворительной чувствительности к КЗ с учетом усложнившихся условий резервирования.
Надежность функционирования, удовлетворяющая принятым для релейной защиты требованиям, достигается рядом мер и в том числе применением постоянного функционирования автоматического контроля, охватывающего значительную часть элементов, с сигнализацией возникающих неисправностей.
Для снижения трудозатрат на профилактическое обслуживание сложных устройств предусматривает автоматический тестовый контроль.
Намеченные проектные варианты должны удовлетворять требованиям: надежности, экономичности, удобства эксплуатации, качества энергии и возможности дальнейшего развития.
Курсовое проектирование должно способствовать закреплению, углублению и обобщению знаний, полученных студентами по данной и смежным дисциплинам на лекциях, практических занятиях, в лабораториях и на производственной практике, воспитанию навыков самостоятельной творческой работы, ведения инженерных расчетов и технико-экономического анализа.
В ходе курсового проектирования приобретаются навыки пользования справочной литературой, едиными нормами, правилами и укрупненными показателями, таблицами.
Цель курсового проектирования является систематизация и расширение теоретических знаний, углубленное изучение проблем электрических систем и сетей, овладение навыками самостоятельного решения инженерных задач по профилирующей специальности.
Релейная защита является основным видом защит от повреждений и ненормальных режимов работы оборудования. Релейная защита удовлетворяет требованиям, основными из которых являются селективность, чувствительность, быстродействие, надежность.
В связи с развитием электрических систем, характеризующимся в основном ростом единичных мощностей агрегатов и блоков, повышением напряжения и пропускной способности линий электропередачи, а также интенсификацией использования оборудования необходимо решить ряд проблем,
обусловленных повышением и усложнением требований к техническому совершенству и надежности функционирования устройств релейной защиты и
автоматики.
В настоящее время внедрен комплекс устройств РЗА с широким применением интегральных микросхем, как в измерительных органах, так и в логической части. Применение ИМС сделало возможной реализацию более сложных алгоритмов измерительных и пусковых органов. Более эффективные характеристики срабатывания позволяют повысить отстроенность защит от режимов без требований к срабатыванию при удовлетворительной чувствительности к КЗ с учетом усложнившихся условий резервирования.
Надежность функционирования, удовлетворяющая принятым для релейной защиты требованиям, достигается рядом мер и в том числе применением постоянного функционирования автоматического контроля, охватывающего значительную часть элементов, с сигнализацией возникающих неисправностей.
Для снижения трудозатрат на профилактическое обслуживание сложных устройств предусматривает автоматический тестовый контроль.
Произведена разработка эскизного проекта районной электрической сети. Были рассмотрен вариант схемы присоединения новой подстанции.
Выбранный вариант был проверен в трех режимах - максимальном, минимальном и наиболее тяжелом послеаварийном. Была произведена проверка по допустимому току, а также проверка напряжений в узлах на допустимые отклонения. При этом было учтено, что все выбранные трансформаторы снабжены устройством РПН с диапазоном регулирования ±9х1,78%. Эти устройства обеспечат качество напряжения у потребителя во всех возможных режимах.
В результате была спроектирована тупиковая двухтрансформаторная подстанция, выбраны и проверены силовые трансформаторы, ячейки выключателей, предохранители. Выбраны виды и типоисполнения устройств релейной защиты и автоматики. Выбраны шкафы релейной защиты и автоматики. При помощи руководящих указаний и указаний фирмы рассчитаны параметры устройств релейной защиты отдельных объектов на подстанции высокой и низкой стороны.
Проверены устройства релейной защиты и автоматики по коэффициентам чувствительности, построена карта селективности для МТЗ кабельной линии к РУ цеха. Для проверки чувствительности использовались значения минимальных токов короткого замыкания, рассчитанные в программе ТоКо. Данная программа считает токи КЗ с меньшей погрешностью, чем при расчетах вручную. Значения же максимальных токов короткого замыкания использовались при расчете токов срабатывания, так как защита должна быть отстроена от максимальных токов двухфазного КЗ. Для перевода тока из трехфазного в двухфазный пользовались переводным коэффициентом.
На стороне ВН рассчитана защита линии - ДЗ дистанционная защита. Произведена проверка ДЗ на то, что при минимальном токе КЗ за трансформаторами переходное сопротивление дуги входит в область срабатывания защиты.
Графическая часть проекта - схема районной электрической сети 110кВ и карты режимов развития сети, схема проектируемой подстанции, цифровая
подстанция и схема распределения устройств РЗА- выполнены на листах формата А1.
Выбранный вариант был проверен в трех режимах - максимальном, минимальном и наиболее тяжелом послеаварийном. Была произведена проверка по допустимому току, а также проверка напряжений в узлах на допустимые отклонения. При этом было учтено, что все выбранные трансформаторы снабжены устройством РПН с диапазоном регулирования ±9х1,78%. Эти устройства обеспечат качество напряжения у потребителя во всех возможных режимах.
В результате была спроектирована тупиковая двухтрансформаторная подстанция, выбраны и проверены силовые трансформаторы, ячейки выключателей, предохранители. Выбраны виды и типоисполнения устройств релейной защиты и автоматики. Выбраны шкафы релейной защиты и автоматики. При помощи руководящих указаний и указаний фирмы рассчитаны параметры устройств релейной защиты отдельных объектов на подстанции высокой и низкой стороны.
Проверены устройства релейной защиты и автоматики по коэффициентам чувствительности, построена карта селективности для МТЗ кабельной линии к РУ цеха. Для проверки чувствительности использовались значения минимальных токов короткого замыкания, рассчитанные в программе ТоКо. Данная программа считает токи КЗ с меньшей погрешностью, чем при расчетах вручную. Значения же максимальных токов короткого замыкания использовались при расчете токов срабатывания, так как защита должна быть отстроена от максимальных токов двухфазного КЗ. Для перевода тока из трехфазного в двухфазный пользовались переводным коэффициентом.
На стороне ВН рассчитана защита линии - ДЗ дистанционная защита. Произведена проверка ДЗ на то, что при минимальном токе КЗ за трансформаторами переходное сопротивление дуги входит в область срабатывания защиты.
Графическая часть проекта - схема районной электрической сети 110кВ и карты режимов развития сети, схема проектируемой подстанции, цифровая
подстанция и схема распределения устройств РЗА- выполнены на листах формата А1.
