Курсовая работа по электроснабжению на тему Проектирование районной трансформаторной подстанции вариант 8

Выбор главной схемы подстанции зависит от назначения, роли и местоположения объекта в энергосистеме в целом. Ведь основное назначение схем электрических соединений электроустановок заключается в том, чтобы обеспечивать связь ее присоединений между собой независимо от режима работы подстанции.
Исходя из этого, можно выделить следующие требования к схеме:
— надежность — повреждения на каком-либо присоединении не должны, по возможности, приводить к потере питания исправных линий;
— ремонтопригодность — вывод из работы отдельного присоединения или внутреннего электрооборудования не должен, по возможности, приводить к потере питания исправных линий и снижению надежности электроснабжения;
— гибкость — исправные присоединения должны, по возможности, быстро восстановить электроснабжение;
— возможность расширения — в схему без существенных изменений можно добавить новые присоединения;
— простота и наглядность — для уменьшения ошибочных действий обслуживающего персонала;
— экономичность — все вышеперечисленные требования должны выполняться при наименьших затратах.
Исходя из исходных данных проектируемая подстанция относится к тупиковой, то есть питается по двум вводам с одним источником питания и отходящих воздушных линий 35 кВ нет.
С точки зрения надежности и экономичности на стороне высокого напряжения 35 кВ выберем для проектирования подстанции схему 4Н – два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии [5].
Для питания подстанции на стороне низкого напряжения 10 кВ, учитывая, что на подстанции 2 питающих ввода и 6 отходящих линии, выберем схему 9 – Одна рабочая секционированная выключателем система шин [5]. 
2 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
2.1 Общие положения
Для выбора и проверки электрооборудования (выключателей, разъединителей трансформаторов тока, шин) нужно рассчитать токи короткого замыкания (КЗ). При расчете КЗ будем учитывать, что в месте повреждения трехфазное короткое замыкание.
Определим точки КЗ для районной подстанций 35/10 кВ. Это будут шины на стороне высшего напряжения 35 кВ (К1), шины низшего напряжения 10 кВ (К2), а также самая удаленная точка в сети 10 кВ (К3)..
2.2 Составление схемы замещения
Схема замещения будет составляться отдельно для каждой точки КЗ в максимальном и минимальном режиме

Рисунок 2.1– Расчетная схема электрических соединений питающей сети понизительной подстанции

Рисунок 2.2 – Схема замещения для расчета токов КЗ
По справочным данным [2, с. 84] определим удельные сопротивления проводов ВЛ . Параметры сталеалюминиевых проводов сведем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Параметры проводов заданной сети
Марка провода Удельные сопротивления проводов
r_уд. Ом/км x_уд. Ом/км
35кВ: АС 95 0,301 0,421
10кВ: АС 70
АС 35 0,422
0,777 0,432
0,419

Расчет токов КЗ будем проводить в относительных базисных единицах.
Примем следующие базисные величины:
S_б=100 МВА,〖 U〗_б1=1,05∙U_вн=1,05∙35=37 кВ,U_б2=1,05∙U_нн=1,05∙10=10,5 кВ;
I_б1=S_б/(√3∙U_б1 )=100/(√3∙37)=1,56 кА;
I_б2=S_б/(√3∙U_б2 )=100/(√3∙10,5)=5,5 кА.
Определим сопротивления элементов в относительных базисных единицах (для удобства в обозначении индекса «б» опускается).
Сопротивление энергосистемы:
Х_1=I_б1/(I_k^((3)) )=1,56/4=0,39.
Сопротивление воздушной линии определяется по формулам
R_л=r_уд l S_б/(U_б^2 ), (2.1)
Х_л=x_уд l S_б/(U_б^2 ), (2.2)
где r_уд и x_уд–удельное активное и реактивное сопротивление провода, Ом/км (берутся из таблицы 2.1.);
l – длина линии, км.
Найдем сопротивление ВЛ 35 кВ (АС-95) по формулам (2.1) и (2.2)
R_2=R_3=0,301∙40∙100/〖37〗^2 =0,879.
Х_2=Х_3=0,403∙40∙100/〖37〗^2 =1,178.
Сопротивление ВЛ 10 кВ (АС-70)
R_6=0,422∙12∙100/〖10,5〗^2 =4,593.
Х_6=0,432∙12∙100/〖10,5〗^2 =4,702.
Сопротивление ВЛ 10 кВ (АС-35)
R_7=0,777∙4∙100/〖10,5〗^2 =2,819.
Х_7=0,419∙4∙100/〖10,5〗^2 =1,52.
Сопротивление трансформатора определяется по формуле
Х_Т=(u_(k )%)/100 S_б/S_(ном т) , (2.3)
где u_(k )% – напряжение короткого замыкания трансформатора;
S_(ном т) – номинальная мощность трансформатора, МВА.
Согласно справочным данным [2, с.243] для трансформаторов ТМН-6300/35 u_(k )=7,5 %.
Х_4=Х_5=7,5/100∙100/2,5=3.
Трансформатор ТМН-6300/35 на высокой стороне имеет устройство регулирования напряжения РПН. Поэтому сопротивление трансформатора зависит от положения РПН. Определим сопротивление данного трансформатора в крайних положениях РПН.
Х_(4 min)=Х_(5 min)=0,75∙Х_4=0,75∙3=2,25;
Х_(4 max)=Х_(5 max)=1,3∙Х_4=1,3∙3=3,9.
2.3 Преобразование схемы замещения и расчет токов КЗ в заданных точках
Определим эквивалентное сопротивление до точки К1
Z_К1=√((R_2/2)^2+(X_1+X_2/2)^2 )=√((0,879/2)^2+(0,39+1,178/2)^2=)=√(〖0,439〗^2+〖0,979〗^2 )=1,073.
Расчет минимального режима не требуется, так как питание одностороннее и осуществляется только от системы.

Рисунок 2.3 – Преобразование схемы замещения в точку К1

Периодическая составляющая тока КЗ в точке К1
I_K1^((3))=I_б1/Z_К1 =1,56/1,073=1,454 кА.
Определим ударный ток по формуле
i_уд=√2 К_уд I_K^((3) ), (2.4)
где К_уд – ударный коэффициент, определяемый по кривой К_уд= f(x/r) на рис. 2.4 [6, с.67].

Рисунок 2.4 – Зависимость ударного коэффициента от отношения x/r

По графику на рис. 2.4 для X_K1/R_K1=0,979/0,439=2,2 ударный коэффициент К_(уд К1)=1,2.
По формуле (2.4) рассчитаем ударный ток в точке К1
i_(уд К1)=√2∙1,2∙1,454=2,468 кА.
Ток двухфазного КЗ определяется по формуле
I_K^((2))=0,87∙I_K^((3)); (2.5)
Ток двухфазного КЗ в точке К1
I_K1^((2))=0,87∙1,454=1,265 кА.
Преобразуем схему до точки К2 в максимальном режиме при сопротивлении трансформатора Х_(4 min)=2,25.
Z_(К2 max)=√(〖R_К1〗^2+(X_К1+X_(4 min )/2)^2 )=√(〖0,439〗^2+〖(0,979+2,25/2)〗^2 )=√(〖0,439〗^2+〖2,104〗^2 )=2,149.

Рисунок 2.5 – Преобразование схемы замещения в точку К2

Периодическая составляющая тока КЗ в точке К2 в максимальном режиме
I_(K2 max)^((3))=I_б2/Z_(К2 max) =5,5/2,149=2,559 кА.
По графику на рис. 2.4 для X_K2/R_K2=2,104/0,439=4,8 ударный коэффициент К_(уд К2)=1,5.
По формуле (2.4) определим ударный ток в точке К2 в максимальном режиме
i_(уд max⁡К2 )=√2∙1,5∙2,559=5,428 кА.
По формуле (2.5) найдем ток двухфазного КЗ в точке К2 в максимальном режиме
I_K2^((2))=0,87∙2,559=2,226 кА.
Преобразуем схему до точки К2 в минимальном режиме при сопротивлении трансформатора Х_(4 max)=3.
Z_(К2 min)=√(〖R_К1〗^2+(X_К1+X_(4 max )/2)^2 )=√(〖0,439〗^2+〖(0,979+3/2)〗^2 )=√(〖0,439〗^2+〖2,479〗^2 )=2,518.