Анализ работы подстанции Южная с исследованием надежности (стр. 6 из 9)
1.6.1.3. Выбор трансформаторов напряжения. Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 В или 100/
В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Существуют трансформаторы напряжения различного класса точности. Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cosj вторичной нагрузки. На подстанции «Правобережная» установлены трансформаторы напряжения НКФ – 220, НКФ – 110 и 3НОМ – 35. Трансформатор напряжения НКФ – 110 имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка ВН, рассчитанная на половину фазного напряжения UФ/2. Так как общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом Uф/2. Трансформаторы напряжения НКФ – 220 состоят из двух блоков, установленных один над другим, то есть имеют два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на Uф/4. Проведем выбор и проверку трансформаторов напряжения. Результаты выбора сведем в табл. 1.9.Таблица 1.9
Выбор трансформаторов напряжения
| Тип электрооборудования | Расчетный параметр электрической цепи | Каталожные данные оборудования | Условие выбора | ||
| НКФ – 220 | Uуст, кВ | 220 | Uном, кВ | 220 | Uуст £ Uном |
| НКФ – 110 | Uуст, кВ | 110 | Uном, кВ | 110 | Uуст £ Uном |
| 3НОМ – 35 | Uуст, кВ | 35 | Uном, кВ | 35 | Uуст £ Uном |
1.6.1.4. Выбор сечения проводов воздушных линий. Воздушные линии предназначены для передачи и распределения электрической энергии по проводам на открытом воздухе. Провода при помощи изоляторов и арматуры прикрепляются к опорам или кронштейнам на зданиях и сооружениях. При выборе сечения проводов необходимо учитывать ряд технических и экономических факторов:
- нагрев от длительного выделения тепла рабочим телом;
- нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания;
- падение напряжения в проводах воздушной линии от прохождения тока в нормальных и аварийных режимах;
- механическая прочность — устойчивость к механической нагрузке (собственный вес, гололед, ветер);
- «коронирование» — фактор, зависящий от величины применяемого напряжения, сечения провода и окружающая среда.
На подстанции «Правобережная» в основном применяются двухцепные линии. Это сделано для того, чтобы снизить индуктивное сопротивление линии. Уменьшение индуктивного сопротивления линии приводит к уменьшению потерь мощности при передачи электрической энергии, что улучшает экономические характеристики. Для защиты линии электропередачи от прямых ударов молнии используются грозозащитные тросы сечением 70 мм2 для линий 220 кВ и 50 мм2 для линий 110 кВ.
Выбор сечения проводов линий электропередачи проводится по экономической плотности тока. Тогда, согласно [5]:
, (1.5)где Iрасч – максимальный расчетный ток в линии, А;
jэк – экономическая плотность тока, А/мм2.
Согласно [5], экономическая плотность тока jэк для алюминиевых проводов равна 1,0 А/мм2. Для окончательного выбора необходимо проверить провод по допустимой потери напряжения:
, (1.6)где
- активная мощность, кВт; 
- реактивная мощность, кВ×Ар; 
- активное сопротивление линии, Ом; 
- индуктивное сопротивление линии, Ом;l – длина линии, км;
U – напряжение сети, кВ.
Проверим правильность выбора проводов, используемых на воздушных линиях, отходящих от подстанции «Правобережная». Марки используемых на подходящих и отходящих воздушных линиях представлены в табл. 1.10.
Таблица 1.10
Марки используемых проводов на соответствующих линиях
| Правобережная | Донская | Сухая Лубна | Центролит | Московская | Бугор | Лебедянь | Вербилово | Кирпичный завод | ЛОЭЗ | Мясокомбинат | Борино |
| АСО – 300 | АС – 185 | АС – 185 | АС – 185 | АС – 185 | АС – 185 | АС – 185 | АС – 185 | АС – 95 | АС – 95 | АС – 95 | АС – 95 |
Тогда, согласно формуле (1.6), потеря напряжения для линии «Правобережная» напряжением 220 кВ равна:
, В.Теперь определим допустимую потерю напряжения в линии. Допускается потеря напряжения в линии не более 5%. То есть:
, В.Из расчета видно, что потеря напряжения в линии меньше допустимых величин DU£DUдоп, следовательно данный провод подходит. Для остальных линий расчет проводится аналогично. Результаты расчета представлены в табл. 1.11.
Таблица 1.11
Потери напряжения в воздушные линии
| Донская | Сухая Лубна | Центролит | Московская | Бугор | Лебедянь | Вербилово | Кирпичный завод | ЛОЭЗ | Мясокомбинат | Борино |
| 4278 | 2980 | 420 | 591 | 305 | 7153 | 1980 | 31,3 | 163 | 93,9 | 479 |
Теперь определим допустимые потери напряжения в линиях напряжением 110 кВ и 35 кВ. При этом допускается потеря напряжения не более 5%:
, В; 
, В.Из расчета видно, что выбранная марка провода на всех воздушных линиях, кроме линии «Лебедянь», так как падение напряжения меньше допустимого значения. Для линии «Лебедянь» необходимо выбрать провод большего сечения, либо уменьшить протекающий по проводам номинальный ток.
По условиям механической прочности на линиях электропередачи напряжением более 1000 В применяются многопроволочные провода. Необходимо выполнение условия:
. (1.7)однако проверка по условию (1.7) для линий электропередачи напряжением выше 1000 В как правило не производится, так как в большинстве случаев значение Fмин.мех. оказываются меньше требуемых по другим условиям сечений. Условием, определяющим допустимость использования того или иного сечения проводов линий электропередачи с точки зрения экономически приемлемого уровня потерь мощности и электроэнергии на «корону», является ограничение максимальной напряженности электрического поля на поверхности проводов. В [5] приведены минимальные сечения проводов для выполнения этого условия. Выбранные выше провода для воздушных линий напряжением 220 кВ, 110 кВ и 35 кВ превосходят минимальные допустимые значения. Следовательно данные провода подходят.
1.7. Оценка уровня надежности подстанции «Правобережная»
Оценка уровня надежности электроэнергетических объектов является основным в комплексе предъявляемых к ним требований. В некоторых энергетических системах число аварий достигает нескольких десятков в год, а годовой недоотпуск электрической энергии в результате аварий — несколько миллиардов киловатт-часов. При такой высокой аварийности оценка надежности отдельных видов оборудования и установок и поиск возможных путей повышения надежности становятся первоочередными задачами. С другой стороны, оценив ущерб, нанесенный потребителям перерывом электроснабжения, убытки, вызванные аварийным ремонтом, а также расходы, связанные с повышением надежности, можно ставить вопрос об оптимальном уровне надежности электроэнергетических установок. С внедрением новой техники проблема надежности основного оборудования становится одной из главных.
Все электроприемники, которые получают электроэнергию с шин 110 кВ, 35 кВ и 10 кВ подстанции «Правобережная», по надежности электроснабжения относятся к I и II категории. Поэтому необходимо обеспечить качественное и надежное электроснабжения всех приемников. Для качественного и надежного электроснабжения необходима безотказная работа всех элементов, установленных на подстанции. Для упрощения оценки сделаем следующее допущение: одновременное появление отказов двух, а, тем более, нескольких элементов последовательного их соединения, в отношении надежности считается невозможным;
Схема замещения подстанции «Правобережная» для оценки надежности представлена на рис. 1.8. Оценка надежности будем проводить на основании классического метода расчета надежности. Данный метод выбран на основании того, что является простым и доступным для проведения расчета. Показатели надежности отдельных элементов получены на основании расчетов, представленных в [6], а также на основании данных полученных на предприятии. Показатели надежности отдельных элементов представлены в табл. 1.12 и табл. 1.13.