Комплектная трансформаторная подстанция. Расчет и выбор компонентов КТП

Курсовая работа

Комплектная трансформаторная подстанция. Расчет и выбор компонентов КТП

Задание

1. Определение и назначение КТП. Краткий обзор существующих типов.

2. На основании электрической схемы КТП описать электрические аппараты, входящие в нее.

3. Определить номинальные токи двигательной нагрузки и нагрузки уличного освещения.

4. Определить суммарную мощность КТП и выбрать КТП.

5. Выбрать силовой трансформатор КТП. Рассчитать параметры трансформатора: номинальные токи и токи КЗ первичной и вторичной обмоток, сопротивления.

6. Рассчитать и выбрать соединительные кабели низкого напряжения отходящих линий КТП. Определить их сопротивления.

7. Определить токи КЗ, ударный ток. Проверить условие нормального пуска двигателя.

8. Проверить термическую стойкость кабелей.

9. Выбрать автоматические выключатели для защиты двигателей и силового трансформатора от КЗ.

10. Выбрать измерительный трансформатор тока.

11. Выбрать предохранители высокого напряжения в цепи силового трансформатора и предохранители линии уличного освещения.

12. Выбрать разрядники высокого напряжения.

13. Выбрать высоковольтный выключатель нагрузки с разъединителем.

14. Сделать вывод о выбранных аппаратах.

Параметры	Значения
Соотношение сопротивлений питающей системы и силового трансформатора Хс/Хт	0, 1
Длина кабеля - l_o, м,	60
Длина кабеля - l₁, м,	90
Длина кабеля — l₂, м,	80
Материал кабеля	Cu
Осветительная нагрузка, кВт	17
Номинальное линейное напряжение - U ном. л, В	380
Номера двигателей для схемы первой линии	11
Кратность пускового тока двигателя — К_i	7
Время пуска двигателя – t_п, с	11
Номера двигателей для схемы второй линии	12
Кратность пускового тока двигателя – К_i	7, 5
Время пуска двигателя – t_п, с	4

Параметры двигателей

N п/п	Номер двигателя	11	12
1.	Тип электродвигателя	АИР200L4	АИР200L6
2.	Номинальная мощность Рном, кВт	45	30
3.	КПД, %	92, 5	92
4.	Коэффициент мощности	0, 89	0, 85

Определение и назначение Комплектной трансформаторной подстанции (КТП)

Подстанцией называют электроустановку, служащую для преобразования и распределения электроэнергии и состоящую из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительного устройства, устройства управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от преобразования той или иной функции они называются трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП).

Трансформаторную подстанцию называют комплектной – КТП (КПП) – при поставке трансформаторов (преобразователей), щита низкого напряжения и других элементов в собранном виде или в виде полностью подготовленном для сборки. Подстанции могут быть комплектными или сборными.

Получили широкое распространение различные комплектные устройства:

1. Комплектное распределительное устройство (КРУ) в сетях 10/6 кВ со шкафами на номинальные токи 6300 – 3200 А и номинальные токи 20 кА (КРУ 2 – 10, КХП), 31, 5 кА (КР 10/500) и в отдельных случаях КРУ со шкафами на номинальные токи до 5000 А и токи отключения 58 кА (КР – Д9). В КРУ устанавливают маломасляные выключатели (в основном типов ВМП и ВМГ с отключаемой мощностью 850 МВА при 10 кВ), а при необходимости частых коммутаций – выключатели с электромагнитным гашением дуги.

2. Комплектные трансформаторные подстанции 10(6)70, 4 кВ с трансформаторами мощностью 250-2500 кВА. Исполнение трансформаторов в КТП: сухие, масляные, заполненные негорючей жидкостью.

3. Комплектные полупроводниковые выпрямительные подстанции и установки (КПП, КПВП, КПУ) для питания сетевых нагрузок на напряжение 230 и 460 В и питания специальных электроприемников.

Комплектные подстанции изготовляются на заводах и транспортируются к месту установки узлами и блоками без демонтажа оборудования. На месте монтажа производят установку узлов и блоков и присоединения между ними и к сетям электроснабжения.

Комплектное распределительное устройство наружной установки (КРУН) - это КРУ, предназначенное для наружной (открытой) установки.

Комплектное распределительное устройство - распределительное устройство, состоящее из шкафов, закрытых полностью или частично, или блоков с встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, измерительными приборами и вспомогательными устройствами, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде и предназначенное для внутренней установки.

Камера (ячейка) - помещение, предназначенное для установки аппаратов и шин. Закрытая камера закрыта со всех сторон и имеет сплошные (несетчатые) двери. Огражденная камера имеет проемы, защищенные полностью или частично несплошными (сетчатыми или смешанными) ограждениями.

Комплектные трансформаторные подстанции назначение и классификация

Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) применяют для приема, распределения и преобразования электрической энергии трехфазного тока частотой 50 Гц. По числу трансформаторов КТП могут быть однотрансформаторными, двухтрансформаторными и трехтрансформатор-ными.

По роду установки КТП могут быть:

ü внутренней установки с масляными, сухими или заполненными негорючей жидкостью трансформаторами;

ü наружной установки (только с масляными трансформаторами);

ü смешанной установки с расположением РУ высшего напряжения и трансформатора снаружи, а РУ низшего напряжения внутри помещения.

КТП можно разделить на четыре основные группы.

1. КТП наружной установки мощностью 25…400 кВА, напряжением 6…35/0, 4 кВ, применяемые для электроснабжения объектов сельскохозяйственного назначения. Это в основном мачтовые подстанции. КТП данной группы состоят из шкафа ввода ВН, трансформатора и шкафа НН, укомплектованного на отходящих линия автоматическими выключателями.

2. КТП внутренней и наружной установки напряжением до 10 кВ включительно мощностью 160...2500 кВА, которые в основном используются для электроснабжения промышленных предприятий. КТП этой группы состоят из шкафов ввода на напряжение 10 кВ и РУ напряжением до 1 кВ. Для КТП применяют как масляные, так и заполненные негорючей жидкостью или сухие трансформаторы специального исполнения с боковыми выводами, для КТП наружной установки - только масляные.

3. Сборные и комплектные трансформаторные подстанции напряжением 35... 110/6... 10 кВ. Со стороны высокого напряжения подстанции комплектуются открытыми распределительными устройствами напряжением 35...110 кВ, со стороны 6...10 кВ - шкафами КРУП наружной установки.

4. КТП специального назначения, перевозимые на салазках, напряжением 6... 10 кВ, мощностью 160... 630 кВА, которые выпускаются для электроснабжения стройплощадок, рудников, шахт, карьеров.

Описание электрических аппаратов, входящих в состав КТП, на основании представленной электрической схемы

SA 1 переключатель (рубильник)

Переключатель (рубильник) - предназначен для ручного включения и отключения цепей с постоянным или переменным напряжением. В данном случае применяется трехполюсный переключатель с центральным рычажным приводом и дугогасительной камерой. Включение и отключение линии уличного освещения осуществляется вручную выключателем SA1.

Выбор КТП

Номинальное вторичное напряжение силового трансформатора должно соответствовать номинальному напряжению нагрузки. Мощность силового трансформатора S_T должна быть не менее суммарной мощности нагрузки, т.е. S_T > S_КТП. Из таблицы 1 выбираем КТП.

Таблица 1.

Марка	Номинальная мощность, кВ-А	Напряжение, кВ		Габаритные размеры, мм, не более			Масса, кг
Марка	Номинальная мощность, кВ-А	ВН \| НН		длина	ширина	высота	Масса, кг
Однотрансформаторные
КТП-63-6/0, 4	63	6	0, 4	1300	1300	2740	995
КТП-63-10/0, 4	63	10	0, 4	1300	1300	2740	995
КТП-100-6/0, 4	100	6	0, 4	1300	1300	2740	1100
КТП-100-10/0, 4	100	10	0, 4	1300	1300	2740	1100
КТП-160-6/0, 4	160	6	0, 4	1300	1300	1385	1385
КТП-160-10/0, 4	160	10	0, 4	1300	1300	2740	1385

КТП 160 – 10/0, 4; где: 160 кВА – номинальная мощность;

10 кВ – входное напряжение;

0, 4 кВ – выходное напряжение.

ТПЛ-10

10Р

30; 50; 75; 100 150

250

0, 5/10Р

200

10/01Р

300

175

10/10Р

400

165

ТПЛУ-10

10Р; 0, 5/10Р; 10Р/10Р

30; 50; 75; 100

250

* Термическая и электродинамическая стойкость приведены в килоамперах.

1. Номинальное напряжение трансформатора должно соответствовать напряжению сети, в которой он устанавливается.

2. Наибольший возможный длительный ток должен быть по возможности ближе к номинальному току трансформатора для получения наименьшей погрешности. Допускается, чтобы первичный ток трансформатора был на 5 — 20 % больше тока линии.

I_ном.т= 243, 1 А.

По таблице 8 выбираем токовый трансформатор ТПЛ -10.

I_ном.т.т= 300 А.

класс точности — 0, 5.

электродинамическая стойкость или кратность — 250 кА.

трехсекундная термическая стойкость или кратность — 45.

3. Класс точности выбирается в соответствии с его назначением, более точные трансформаторы (класс 0, 5 и 1) используется для измерений, более грубые для релейной защиты.

4. Проведем проверку электродинамической и термической стойкости.

Ток термической защиты стойкости должен быть больше действующего значения тока к.з.:

Ток КЗ силового трансформатора рассчитан ранее:

Ударный ток:

Электродинамическая стойкость может быть задана отношением амплитуды ударного тока к амплитуде номинального тока.

кратность.

т.е. 250 кА > 7640 А.

Условие выполняется.

Трансформатор тока на малые номинальные токи хотя и имеют достаточную кратность по динамической и термической устойчивости, но абсолютная величина устойчивости может быть недостаточна. Поэтому часто приходится брать ТТ на номинальный ток больше чем ток уставки, чтобы получить необходимую устойчивость, при этом, как правило, ТТ работает с большей погрешностью. По условиям механической прочности сечение алюминиевых проводов должно быть не менее 2, 5 мм.

По условию термической прочности:

т.е. 13500 А > 5402 А.

Условие термической стойкости выполняется, следовательно ТТ выбран правильно.