Проектирование подстанции 220/110/10 кВ
Рис. 4.1. Структурная схема подстанции энергосистемы
Исходные данные:
Вариант 6
Подстанция – узловая, рис. 4.1: n =2; m =8; k =18.
Четыре линии ВН длиной 73 км связаны с энергосистемой; на СН связаны с энергосистемой 2 линии длиной 33 км.
Ток короткого замыкания на шинах энергосистемы, кА / активное сопротивление энергосистемы в процентах от индуктивного: ВН-39/3
СН-21/16
Uвн=220 кВ; cos 
вн=0,94; Uсн=110кВ; Pcн=40 МВт; cos сн=0,88; Uнн=10 кВ;
Pнн=50 МВт; cos нн=0,8.
80% питающей мощности подстанция получает со стороны ВН, а 20% со стороны СН.
Выбор компенсирующих устройств
Компенсирующие устройства устанавливаются на стороне низкого напряжения.
Qк,i = Pнб,i * (tg(arccos i) - tg э),
tg э =0,4 – заданный базовый экономический коэффициент реактивной мощности.
Реактивная мощность компенсирующих устройств:
Qк,i =50 * (tg(arccos0,8) – tg(0,4))= 21,7МВАр
| Число компенсирующих устройств | |
| Тип | УКЛ-6.3-3150УЗ |
Выбор сечения проводов
Сечение проводов F надо выбирается по расчётной токовой нагрузке линии 
и нормированной плотности тока j: 
.
,
где 
- коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по годам эксплуатации линии.
- коэффициент, учитывающий число часов использования максимальной нагрузки линии Tmax=4200 ч. J =0,9 А/мм2
Выбранное сечение провода должно удовлетворять требованиям:
- расчетный ток для проверки проводов по нагреву;
- допустимый длительный ток для неизолированных проводов.
Аварийный режим: обрыв одной линии.
Мощность, передаваемая со стороны ВН (80%):
Мощность, передаваемая со стороны СН (20%):
Линия 220 кВ
| Провод | AC-240 |
| Iав.вн,A | 215,9 |
| Iдоп,A |
По условию короны для ВЛ 220 кВ минимальное сечение провода 240 мм2
Расчетные данные ВЛ 220кВ со сталеалюминевыми проводами (на 1 км)
| Сечение провода,мм2 | r0,Ом | x0,Ом |
| 0.124 | 0.435 |
Линия 110 кВ
| Провод | AC-120 |
| Iав.сн,A | 112,8 |
| Iдоп,A |
По условию короны для ВЛ 110 кВ минимальное сечение провода 70 мм2
Расчетные данные ВЛ 110кВ со сталеалюминевыми проводами (на 1 км)
| Сечение провода, мм2 | r0,Ом | x0,Ом |
| 0,249 | 0,427 |
Выбор трансформаторов
По полученным данным выбираем к установке два автотрансформатора АТДЦТН-125000:
Каталожные данные трансформатора
| Тип | АТДЦТН-125000/220 |
| Sном, МВТ | |
| Uвн, кВ | |
| Uсн, кВ | |
| Uнн, кВ | 10,5 |
| Px, кВт | |
| Pk, кВт | |
| Uквн-сн, кВ | |
| Uквн-нн, кВ | |
| Uксн-нн, кВ | |
| ix, % | 0,5 |
Расчет токов трехфазного КЗ:
Рис. 4.2. Схема замещения сети и подстанции.
Базисная мощность: Sб=1000МВА
Базисные напряжения:
Uб1=230кВ; Uб2=121кВ; Uб3=10,5 кВ;
Базисные токи:
Iб1=Sб/(1,732·Uб1)=1000/(1,732·230)=2,51кА
Iб2=Sб/(1,732·Uб2)=1000/(1,732·121)=4,772кА
Iб3=Sб/(1,732·Uб3)=1000/(1,732·10,5)=54,987кА
Сопротивления элементов схемы замещения.
Система:
Ecвн=Uвн/Uб1=220/230=0,957
Ecсн=Uсн/Uб2=110/121=0,909
Rcвн=rвн·Xcвн/100=4·0,06/100=0,0024
Rcсн=rсн·Xcсн/100=5·0,2/100=0,01
Линии:
Xлвн=0.5·x0вн·lвнSб/Uб12=0,5·0,435·73·1000/52900=0,3
Rлвн=0.5·r0вн·lвнSб/Uб12=0,5·0,124·73·1000/52900=0,08
Xлсн=0.5·x0сн·lснSб/Uб22=0,5·0,427·33·1000/14641=0,48
Rлсн=0.5·r0сн·lснSб/Uб22=0,5·0,434·33·1000/14641=0,28
Автотрансформаторы:
Uв=0,5·(Uкзвн-сн+Uкзвн-нн-Uкзсн-нн)=0,5·(11+31-20)=11
Uс=0,5·(Uкзвн-сн+Uкзсн-нн-Uкзвн-нн)=0.5·(11+20-31)=0
Uн=0,5·(Uкзвн-нн+Uкзсн-нн-Uкзвн-сн)=0,5·(31+19-20)=20
Xвн=Uв/100·Sб/Sном=11/100·1000/125=0,88
Xсн= 0
Xнн=Uн/100·Sб/Sном=20/100·1000/(125*0,5)=3,2
Rвн=Rсн=Rнн=0.5·Pкз·10-3·Sб/Sном2=0.5·290·10-3·1000/15625=0.009
Ток трехфазного КЗ на стороне ВН:
Rэ1=Rcвн+Rлвн=0,001+0,08=0,081
Xэ1=Xcвн+Xлвн=0,06+0,3=0,36
Rэ2=Rвн+Rсн+Rcсн+Rлсн=0,009+0,009+0,01+0,28=0,308
Xэ2=Xвн+Xсн+Xcсн+Xлсн=0,88+0+0,2+0,48=1,56
Rэ=Rэ1·Rэ2/(Rэ1+Rэ2)=0,081·0,308/(0,081+0,308)=0,065
Xэ=Xэ1·Xэ2/(Xэ1+Xэ2)=0,36·1,56/(0,36+1,56)=0,2925
E=(Ecвн·Zэ2+Ecсн·Zэ1)/(Zэ1+Zэ2)=
=(0,957·1,6+0,909·0,369)/(03,369+1,6)=0,95
Iп0.вн=Eэ/Zэ·Iб1=0,95/0,299·2,51=8кА
Ток трехфазного КЗ на стороне СН:
Rэ1=Rвн+Rсн+Rcвн+Rлвн=0,009+0,009+0,0024+0,08=0,1
Xэ1=Xвн+Xсн+Xcвн+Xлвн=0,88+0+0,06+0,3=1,24
Rэ2=Rcсн+Rлсн=0,2+0,28=0,48
Xэ2=Xcсн+Xлсн=0,2+0,48=0,68
Rэ=Rэ1·Rэ2/(Rэ1+Rэ2)=(0,1004·0,48)/(0,1004+0,48)=0,083
Xэ=Xэ1·Xэ2/(Xэ1+Xэ2)=(1,24·0,68)/(1,24+0,68)=0,439
Zэ=(Rэ2+Xэ2)1/2=(0,0832+0,4392)1/2=0,44
E=(Ecвн·Zэ2+Ecсн·Zэ1)/(Zэ1+Zэ2)=
=(0,957·0,83+0,909·1,244)/(1,244+0,83)=0,928
Iп0.сн=Eэ/Zэ·Iб2=0,928/0,447·4,772=9,9кА
Ток трехфазного КЗ на стороне НН:
Rэ1=Rcвн+Rлвн+Rвн=0,0024+0,08+0,009=0,0914
Xэ1=Xcвн+Xлвн+Xвн=0,06+0,3+0,88=1,24
Rэ2=Rcсн+Rлсн+Rсн=0,01+0,28+0,009=0,299
Xэ2=Xcсн+Xлсн+Xсн=0,2+0,48+0=0,68
Rэ=Rнн+Rэ1·Rэ2/(Rэ1+Rэ2)=(0,009+0,0914·0,299)/(0,0914+0,299)=0,093
Xэ=Xнн+Xэ1·Xэ2/(Xэ1+Xэ2)=(3,2+1,24·0,68)/(1,24+0,68)=2,1
E=(Ecвн·Zэ2+Ecсн·Zэ1)/(Zэ1+Zэ2)=
=(0,957·0,74+0,909·1,243)/(1,243+0,74)=0,92
Iп0.нн=Eэ/Zэ·Iб3=(0,92/2,1)·54,987=24,3кА
