(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование отпаечной тяговой подстанции
Департамент образования городка Алматы
Алматинский институт транспорта и коммуникаций
Специальность 2108002.01 «Электроснабжение стальных дорог»
Курсовой проект
По дисциплине «Электронные подстанции»
На тему
Проектирование тяговой подстанции переменного тока промышленной частоты
Выполнил: студент гр. Э-3-2
Смаилов К.М.
Педагог: Глинкина Е.А.
Алматы 2008
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА:
№ п/п
НАИМЕНОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЯ
Условные обозначения
Данные
Размерность
1.
Номинальное напряжение контактной сети
Uн.кс
кВ
2.
Первичное напряжение на шинах подстанции
Uнв (Uн1)
кВ
3.
Напряжение на шинах районной перегрузки
Uн.РН
кВ
4.
Номер проектируемой подстанции и ее тип
5.
Расчетное РУ
6.
Для заземляющего устройства: размеры подстанции
м
1.
удельное сопротивление грунта
Омм
1.
Размер ячейки
м
тип электрода труба, его сопротивление
Ом
7.
Длина воздушных линий:
L 1
км
1.
L 2
км
1.
L 3
км
1.
L 4
км
1.
L 5
км
1.
L 6
км
1.
L 7
км
1.
L 8
км
1.
L 9
км
8.
Мощность недлинного замыкания на шинах вторичного напряжения районной подстанции РП-1
Sкс1
МВА
1.
РП-2
Sкс2
МВА
9.
Мощность трансформаторов СН, питающихся от шин 27,5 кВ
Sтен
Sподогр
кВА
10.
Мощность и коэффициент спроса потребителей, питающихся от полосы ДПР
Руст
Кс
ц
кВт
11.
время деяния релейной защиты:
На вводах 110 (220)кВ
На вводах 35кВ
На вводах 27,5кВ
На вводах 10кВ
На фидерах 35, 25, 10кВ
tср
0,52
0,89
0,75
1,2
0,25
с
12.
Действенный ток по фазам, питающим контактную сеть
I эА
А
1.
I эВ
А
13.
Наибольшие рабочие токи фидеров контактной сети
I р.мах11
500
А
Iр.мах 2
600
А
I р. мах 3
450
А
I р. мах 4
650
А
Черта районных потребителей
№ п/п
Наименование потребителей
Установ. Мощность, руст, кВт
Категория пользователя
Коэффициент
Uн кВ
Спроса Кс
Мощности
ц
Примечание: По мере необходимости управляющим проектирования могут быть установлены доп начальные данные
Вопросцы, подлежащие разработке
1.1 анализ начальных данных и схемы наружного электроснабжения
1.2 Расчет мощности и выбор понижающего трансформатора
1.2.1 Вычислить наивысшую полную мощность отдельных районных потребителей, с учетом утрат в электронных сетях и трансформаторах на стороне 35 (10) кВ, питающихся от проектируемой подстанции
1.2.2 Вычислить нужную полную мощность на стороне 27,5 кВ тягового трехобмоточного трансформатора
1.2.3 Вычислить нужную мощность собственных нужд подстанции и избрать тип трансформаторов собственных нужд
1.2.4 Вычислить нужную полную мощность трехобмоточного трансформатора. Избрать количество и тип тяговых трехобмоточных трансформаторов с технико-экономическим обоснованием выбора варианта в виде вывода
1.3 Составить однолинейную схему основных электронных цепей тяговой подстанции
1.4 Произвести расчет токов недлинного замыкания в системе переменного тока.
1.4.1 Произвести расчет токов недлинного замыкания в системе переменного тока 220 (110), 35 (10) кВ и в РУ-27,5 кВ для наибольшего режима недлинного замыкания во всех соответствующих точках.
1.4.2 Произвести расчет токов недлинного замыкания в системе переменного тока 220 (110), 35 (10) кВ и в РУ-27,5 кВ для малого режима недлинного замыкания во всех соответствующих точках.
1.5 Произвести выбор и проверку основного оборудования подстанции (шин, выключателей, разъединителей, ТТ., ТН, защиты от перенапряжений, изоляторов, аккумуляторной батареи и ЗПУ, расчет заземляющего контура подстанции)
2. Особый вопросец:
Перечень применяемой литературы (не наименее 10 наименований)
Графическая часть
Лист 1. Однолинейная схема тяговой подстанции. Начертить на А-1однолинейную схему основных электронных соединений ТП
Лист 2 План тяговой подстанции либо Разрез 1-го из РУ тяговой подстанции (по заданию)
Лист 3 Плакат, выполненный на компе по специальной части проекта (в любом графическом редакторе)
Примечание:
В состав курсового проекта по спецдисциплине «электронные подстанции», входят объяснительная записка в объеме не наиболее 30 листов и графическая часть в объеме 1-3 листа формата А-1 (по ГОСТ).
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Проектирование тяговой подстанции переменного тока промышленной частоты
1.1 Анализ начальных данных и схемы наружного электроснабжения
1.2 Расчет мощности и выбор понижающего трансформатора
1.2.1 Расчет наибольшей полной мощности районных потребителей ТП на 10кВ
1.2.2 Расчет нужной полной мощности трансформатора ТП для питания тяговой перегрузки
1.2.3 Расчет нужной мощности собственных нужд подстанции и выбор ТСН
1.2.4. Расчет полной мощности трехобмоточного силового трансформатора
1.3 Описание однолинейной электронной схемы отпаечной ТП
1.4 Расчет токов недлинного замыкания в установках переменного тока
1.4.1 Вычисление относительного сопротивления до точки КЗ на шинах РУ-220; 27,5; 10 кВ
1.4.2 Расчет токов и мощностей КЗ на шинах РУ-220; 27,5; 10 кВ
1.4.3 Расчет токов КЗ в наименьшем режиме
1.5. Выбор и проверка основного оборудования подстанции
1.5.1 Расчет наибольших рабочих токов
1.5.2 Выбор токоведущих частей. Выбор сборных шин
1.5.3 Выбор изоляторов
1.5.4. Выбор выключателей
1.5.5. Выбор разъединителей
1.5.6 Выбор измерительных трансформаторов тока
1.5.7 Выбор измерительных трансформаторов напряжения
1.5.8 Выбор устройств защиты от перенапряжений
1.5.9 Расчет заземляющих устройств
1.5.10 Расчет и выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного устройства
1.6 Описание плана и разреза РУ-10 кВ
Заключение
Перечень применяемой литературы
ВВЕДЕНИЕ
Задачей данного курсового проекта является применение приобретенных познаний для проектирования тяговой подстанций переменного тока.
В курсовом проекте произведены расчеты мощностей отдельных районных потребителей, с учетом утрат, выбор понижающего трансформатора, по схеме наружного ЭНС составили схемы замещения и произвели расчет тока недлинного замыкания. По значениям тока КЗ и рабочего наибольшего тока бы л произведен выбор, проверка основного оборудования по подходящим условиям, расчет заземляющих устройств, выбор аккумуляторных батареи и зарядно-подзарядного устройства. В графической части представлена однолинейная схема отпаечной тяговой подстанции.
При выполнении курсового проекта научились работать с технической литературой, справочниками, научились доказывать технические решения. Также научились оформлять графические части.
1. Проектирование тяговой подстанции переменного тока промышленной частоты
1.1 анализ начальных данных и схемы наружного электроснабжения
В согласовании с заданием курсового проекта проектируемой является тяговая трансформаторная подстанция ТП-6, которая получает питание по двуцепной воздушной полосы электропередач (ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)) от 2-ух районных подстанций (РП), мощность присоединенной к ним электросистемы задана мощностью недлинного замыкания (КЗ) Sкс1 и Sкс2. схема наружного электроснабжения (ЭНС) представлена на рис.1.
На схеме указаны тяговые подстанции (ТП) данной системы тягового ЭНС с первичным напряжением 220 кВ. проектируемой ТП является отпаечная и имеет три распределительных устройства (РУ): к системе наружного ЭНС присоединено ОРУ-220 кВ; ОРУ-27,5 кВ питает тяговые жд пользователи по четырем фидерам контактной сети (КС), нетяговые жд пользователи по фидеру два провода рельс (ДПР), 2-ой — запасный и от этого РУ питаются два трансформатора собственных нужд (ТСН) ТСН1 и ТСН2; от ЗРУ-10 кВ получают питание нетяговые районные пользователи (предприятие жд узел, вагонное депо, сельскохозяйственные пользователи).
1.2 Расчет мощности и выбор понижающего трансформатора
1.2.1 Расчет наибольшей полной мощности районных потребителей ТП на 10 кВ
Мощность районных нетяговых потребителей в киловаттах определяется по формуле:
(1)
где Ру — установленная мощность пользователя, кВт
кс — коэффициент спроса
Pmax1=20000•0,4=8000 кВт
Pmax2=10000•0,55=5500 кВт
Pmax3=20000•0,55=11000 кВт
По типовым графикам перегрузки (см. рис.2), приведенных для всякого пользователя, обусловили активные перегрузки потребителей для всякого часа суток.
Вычислили эти перегрузки по выражению:
(2)
где Pn% — число процентов из типового графика для данного пользователя для n-го часа суток.
100% — переводной коэффициент в именованной единице
Данные расчетов свели в таблицу 1
Таблица 1
Перегрузки по часам суток для потребителей
Часы суток
Активная перегрузка
Суммарная перегрузка, Ррасч.max, кВт
П1
П2
П3
1
2
3
4
5
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
2400
1440
800
1600
1600
2000
3040
4400
6240
5200
4000
6560
5200
8000
5200
4640
5600
6400
5200
7600
4400
5600
3360
2400
2475
2750
2475
2750
2860
3025
3195
4125
5225
4950
4840
5500
3025
4125
5225
4950
5060
3190
3740
4675
4510
4125
3575
3300
5500
4950
4180
3300
3520
3300
3850
4950
8800
11000
9900
7150
7700
9900
9350
6600
7150
7700
6820
5500
5720
9020
8250
7480
10375
9140
7455
7650
7980
8325
10080
13475
20265
21150
18740
19210
15925
22025
19775
16190
17810
17290
15760
17775
14630
18745
15185
13180
На основании данных таблицы выстроили график суммарной перегрузки потребителей в прямоугольных осях координат в именованных единицах (см. рис.3)
Обусловили коэффициент разновременности максимумов потребителей по формуле:
(3)
где — максимальна полная мощность суммы всех потребителей по таблице 1
— наибольшая полная мощность всех потребителей, определенная по формуле:
(4)
=8000+5500+11000=24500 кВт
Кр.m=
Сумма реактивных мощностей районных потребителей определена по формуле:
(5)
где — реактивная мощность районных потребителей в кВАр, определенная по формуле:
(6)
tgц1=
tgц2=
tgц3=
=8000•0,41=3280 кВар
=5500•0,42=2310 кВар
=11000•0,42=4620 кВар
=3280+2310+4620=10210 кВар
Наибольшая мощность всех потребителей на шинах вторичного напряжения с учетом утрат в высоковольтных сетях и трансформаторов определена по формуле:
(7)
где Рпост%=2% — неизменные утраты в процентах в стали трансформаторов от наибольшей суммарной мощности
Рпер%=8% — переменные утраты в сетях и меди трансформаторов в процентах от суммарной активной мощности
1.2.2 Расчет нужной полной мощности трансформатора ТП для питания тяговой перегрузки
Мощность, используемую на тягу поездов, обусловили по формуле:
(8)
где IэА, IэВ — действенный ток по плечам питания тяговой сети, складывающийся из токов фидеров КС в Амперах
Uш=27,5 кВ — напряжения на шинах тягового ЭНС
КТ (Компьютерная томография — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта)=0,9 — коэффициент, учитывающий неравномерность перегрузки фаз трансформатора
=27,5(2•700+0,65•650)•0,83•0,9=37438,7 кВА
Мощность нетяговых жд потребителей, питающихся по полосы ДПР, приняли по начальным данным
(9)
1.2.3 Расчет нужной мощности собственных нужд подстанции и выбор ТСН
Мощность ТСН приняли как 0,7% от мощности на тягу поездов:
(10)
=0,007•37438,7=262 кВА
Мощность, используемую на автоблокировку и потребляемую устройствами сигнализации централизации блокировки (СЦБ), приняли 100 кВА.
Установили два ТСН со вторичным напряжением 380/220 В, работающих с глухозаземленной нейтралью и присоединили их к шинам РУ-27,5 кВ.
Из справочника избрали ТСН типа: ТМ-400/35.
Полную мощность, используемую на собственные нужды подстанции, обусловили по формуле:
(11)
=2•400+100=900 кВА
1.2.4 Расчет полной мощности трехобмоточного силового трансформатора
Суммарную нагрузку обмоток понижающего трансформатора отыскали по формуле:
(12)
где — коэффициент, учитывающий разновременность максимумов перегрузки тягового ЭНС, приняли 0,9
=(37438,7+1015,6)•0,9+25985+900=65737,7 кВА
Технико-экономические обоснования выбора трансформатора: по условию резервирования избрали два трансформатора таковой мощности, чтоб при выключении 1-го иной мог работать в принужденном режиме и принимать на себя полную суммарную нагрузку. Мощность трансформатора высчитали:
(13)
где =1,4 — коэффициент допускаемой перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности
n=2 — количество трансформаторов, принятое для потребителей I-категории
По справочнику избрали тип трансформатора с его техническими чертами: ТДТНЖ-63000/220
Uвн =230 кВ; Uсн=38,5 кВ; Uнн=11 кВ
Рх=91 кВт; Рк=320кВт
uк в-с=12,5%; uк в-н=24%; uк с-н=10,5%
Iх=1,0%
соединение обмоток трансформатора: Yw/Yн/Д-0-11
Полная мощность трансформатора определена по формуле:
(14)
где Sн.тр — номинальная мощность понижающего трансформатора, МВА
n — число трансформаторов
SТП=2•63=126 МВА
1.3 Описание однолинейной электронной схемы отпаечной ТП
РУ-220 кВ. Рассматривается отпаечная подстанция с первичным напряжением 220 кВ, включенная на отпайке от ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)-220 кВ. трехобмоточные понижающие трансформаторы Тр1 и Тр2 со встроенными трансформаторами тока (ТТ) присоединены к вводам №1 и №2 через разъединители с 2-мя заземляющими ножиками и выключатели. Рабочая перемычка выполнена разъединителями с одним заземляющим ножиком, к которой присоединена релейная защита (РЗ) ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока)-220 кВ (для ее подключения имеется трансформатор напряжения (ТН)). Разрядники, имеющие регистраторы срабатывания (РС), защищают Тр1 и Тр2 от перенапряжений со сторон 220, 27,5 и 10 кВ. Нейтрали первичных обмоток Тр1 и Тр2 соединены с землей разъединителями и разрядниками с РС через ТТ.
РУ-27,5 кВ содержит в себе сборные шины, вводы от тяговых обмоток понижающих трансформаторов, фидера КС с запасным выключателем, фидера ДПР, ТСН, ТН и остальные присоединения.
Шины РУ-27,5 кВ состоят из проводов фаз А и В, секционированных 2-мя разъединителями, которые нормально включены и отключаются при выведении секций шин в ремонт. Секционирование рабочей и запасной шин дозволяет попеременно выводить в ремонт первую и вторую секции без полного погашения РУ-27,5 кВ, также обеспечивает неопасное выполнение работ как на секциях шин, так и на секционных разъединителях. Kaк пpaвилo, oбe ceкции имеют oдинaкoвoe чиcлo присоединений. При работе на хоть какой секции либо секционном разъединителе отключают выключатели и разъединители всех присоединений к данной секции включают заземляющие ножики. По окончании ремонта все операции по вводу секции либо разъединителя в работу делают в оборотном порядке. Фаза С — это рельс, уложенный в земле РУ-27,5 кВ. Рельс заземленной фазы (РЗФ) соединен с контуром заземления подстанции (КЗП), рельсом подъездного пути (РПП) и с воздушной отсасывающей линией (ВО). При таком методе присоединения фазы С контур заземления не перегружается тяговыми токами, в особенности при КЗ, исключается появление небезопасных разностей потенциалов меж рельсами подъездного пути и контуром заземления.
Фидеры контактной сети (КС) присоединяют к шинам 27,5 кВ через разъединители в однофазном выполнении, выключатели, ТТ.
Запасной выключатель вместе с запасной шиной предусмотрены для подмены хоть какого фидерного выключателя его в плановый ремонт.
Фидеры ДПР для электроснабжения нетяговых потребителей, расположенных вдоль электрифицированного участка стальной дороги, присоединены к шинам 27,5 кВ средством разъединителей, выключателей со встроенными ТТ и раздельно стоящими ТТ.
ТСН1 и ТСН2 присоединяют через выключатели со встроенными ТТ и разъединители с 2-мя фазами к шинам А и В РУ-27,5 кВ, третьей фазой — к КЗП.
Однофазные ТН и разрядники подключают к шинам 27,5 кВ через общий разъединитель с 2-мя заземляющими ножиками. Первичные и вторичные обмотки ТН соединены в «открытый треугольник».
РУ-10 кВ выполнено из комплектных камер с выкатными выключателями, снабженными штепсельными разъемами. Вводы в РУ-10 кВ подключают через выключатели и ТТ. Разъединитель с заземляющим ножиком нужен для сотворения видимого разрыва цепи при выполнении ремонтных работ в камере ввода. Выключателями присоединяют преобразовательные агрегаты к шинам 10 кВ. К ТТ подключают защиты преобразовательного агрегата. По фидерам от секции шин питаются нетяговые районные пользователи, присоединенные через выключатели с раздельно стоящими ТТ — для счетчиков и защит, и разъединители. К шинам 10 кВ подключены разрядники и ТН, защищаемые предохранителями.
1.4 Расчет токов недлинного замыкания в установках переменного тока
Расчет токов недлинного замыкания (КЗ) выполнили аналитическим способом через относительное сопротивление при базовых критериях. Приняли Sб=100 МВА.
1.4.1 Вычисление относительного сопротивления до точки КЗ на шинах РУ-220; 27,5; 10 кВ.
Расчет выполнили в последующей последовательности:
Составили расчетную схему для одной фазы, где указали все характеристики частей цепи.
l?=l1+l2+l3+l4+l5+l6+l7+l8=50+75+55+55+60+60+55+60=470 км
l?=l1+l3=50+55=105 км
l??=l2+l4+l5+l6+l7+l8=75+55+60+60+55+60=365 км
По расчетной схеме составили схему замещения(смотри рис.4а), где любой элемент цепи представлен в виде дроби, в числителе указав порядковый номер, в знаменателе — величину индуктивного сопротивления.
По схемам преобразования методом поочередного конфигурации складываются параллельные и поочередные сопротивления отыскали суммарное сопротивление до точки КЗ.
Обусловили относительное сопротивление всякого элемента цепи КЗ по формулам:
— электросистема:
(15)
— ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока):
(16)
— трансформатор:
(17)
где Sб=100 МВА — базовая мощность
Sкс — мощность короткозамкнутой системы
х0 — удельное сопротивление 1 км полосы, Ом/км
Sн.тр — номинальная мощность трансформатора, МВА
Uср — среднее напряжение в месте установки данного элемента электроцепи, кВ
l — длина воздушной полосы (ВЛ), км
uк% — напряжение КЗ обмоток трансформатора из справочника
Найдем напряжение КЗ для каждой обмотки:
Для поочередного соединения:
(18)
Для параллельного соединения:
(19)
где , ,…, — сопротивления частей схемы
1.4.2 Расчет токов и мощностей КЗ на шинах РУ-220; 27,5; 10 кВ
Отыскали базовый ток, кА:
подстанция мощность ток трансформатор
(20)
Действующее
(21)
Секундное
(22)
Мощность КЗ, МВА:
(23)
Термический импульс тока КЗ, кА2•с:
(24)
где Sб — базовая мощность, принятая в расчетах 100 МВА
Uср — среднее напряжение на шинах расчетного РУ, кВ
— результирующее относительное сопротивление до шин расчетного РУ
Та — неизменная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, приняли 0,01 с
tоткл — время прохождения то КЗ через высоковольтный выключатель (ВВ (то есть внутренние войска)) до его полного отключения и погасания дуги:
(25)
где tср — собственное время срабатывания защиты, согласно начальным данным 0,75
tрз=1,2 с — время выдержки срабатывания защиты
tсв — собственное время отключения ВВ (то есть внутренние войска) с приводом.
1.4.3 Расчет токов КЗ в наименьшем режиме
Расчет токов КЗ выполнили для выбора РЗ и определения уставок срабатывания. Для этого выполнили расчет аналогично пт 1.4.1 с учетом преобразования схемы при работе, когда одна из питающих линий и один из силовых трансформаторов проектируемой ТП выведены из строя (см.рис.5).
Результаты расчетов для наибольшего и малого режимов свели в таблицу 2.
Таблица 2
Результаты расчетов для наибольшего и малого режимов
№ п/п
Формула для расчета
Ед. изм.
Наибольший режим
Малый режим
1.
2.
3
4.
5.
6.
1.5 Выбор и проверка основного оборудования подстанции
Выбор токоведущих частей и электронных аппаратов произвели по условию долгого режима работы методом сопоставления характеристик цепи и справочных данных, при всем этом учли выполнение аппаратов и проверили их на стойкость к действию токов КЗ.
1.5.1 Расчет наибольших рабочих токов
Высчитали наибольшие рабочие токи и свели расчеты в таблицу 3.
Таблица 3
Расчет наибольших рабочих токов
Наименование соединения
Формула для расчета
Расчет
Вводы отпаечной подстанции
Первичная обмотка (ВН) трехобмоточного трансформатора
Вторичная обмотка трехобмоточного трансформатора на стороне (НН)
Сборные шины вторичного напряжения, цепь СВ
Линия районного пользователя
где SТП — наибольшая полная мощность подстанции.
kпр=1,3 — коэффициент перспективы развития потребителей.
Uн = номинальное напряжение на вводе подстанции.
kпер = 1,5 — коэффициент допустимой перегрузки трансформатора.
kрн1 = 0,60,8 — коэффициент распределения перегрузки по линиям первичного напряжения.
Sн.тр — номинальная мощность понижающего трансформатора.
1.5.2 Выбор токоведущих частей. Выбор сборных шин
Жёсткие шины выбирают исходя из критерий, представленных в таблице 4. Избрали шины типа А120Ч8.
Таблица 4
Выбор сборных жёстких шин
Условия выбора
Формулы
Расчёты
по долговременному допустимому току
по тепловой стойкости
По электродинамической стойкости
где — долгий допускаемый ток для избранного сечения из ПУЭ;
— наибольший рабочий ток рабочих шин;
— выбранное сечение из ПУЭ в ммІ, равное:
— малое допустимое сечение токоведущих частей по условию тепловой стойкости в мм2, равное:
— термический импульс тока недлинного замыкания, для с соответственной соответствующей точки (кВ/см);
— коэффициент, используемый для неизолированных дюралевых проводов и шин, равный 88 ;
— допустимое механическое напряжение в материале шин в МПа:
(26)
— расстояние меж 2-мя примыкающими опорными изоляторами в м (принимают 35 смч1м);
— ударный ток трёхфазного к.з. в кА;
— расстояние меж осями шин примыкающих фаз в м (принимают 0,25 м);
— момент сопротивления однополюсных прямоугольных шин при
расположении плашмя:
(27)
и — толщина и ширина шины в м;
— расчётное механическое напряжение шин при появлении к.з. в МПа;
для дюралевого сплава марки АД31Т1.
Таблица 5
Выбор сборных шин
пространство присоединения
Марка шин
Условия выбора
Вводы 10 кВ
А120Ч8
Шины 10 кВ
пользователь 1
Пользователь 2
Пользователь 3
1.5.3 Выбор изоляторов
Для РУ-10кВ жёсткие шины укрепляют на опорных изоляторах, которые выбираются согласно последующим условиям:
— по номинальному напряжению:
(28)
— по допускаемой перегрузке:
(29)
где: — сила, работающая на изолятор при к.з. в Н;
— разрушающая перегрузка на извив изолятора по каталогу в Н.
(30)
где: — расстояние меж примыкающими опорными изоляторами в м;
— расстояние меж осями примыкающих фаз в м;
— ударный ток трёхфазного к.з. в кА
— по номинальному напряжению: 10кВ=10кВ
— по допускаемой перегрузке:
Согласно условиям избрали изолятор типаИО-10-3,75.
1.5.4 Выбор выключателей
Выбор выключателей переменного тока создают, сравнивая паспортные свойства с расчетными. Выбор свести в таблицу 5.
Таблица 5
Выбор выключателей
Условия выбора
Формулы
Расчеты
по номинальному напряжению
по номинальному долговременному току
по отключающей возможности
по электродинамической стойкости
по тепловой стойкости
Таблица 6
Места установки выключателей
пространство установки
Выключатель
Привод
Ввод 10 кВ
ВБМЭ-10
ПЭМУ-500; ППУ-600
Шины 10 кВ
ВБМЭ-10
пользователь 1
ВБМЭ-10
Пользователь 2
ВБМЭ-10
Пользователь 3
ВБМЭ-10
где Uн — номинальное напряжение, кВ
I — номинальный ток, кА
U — рабочее напряжение, кВ
Ipmax — наибольший рабочий ток присоединения где установлен выключатель по каталогу, кА
Iоткл — номинальный ток отключения выключателя, кА
Iпрс — действенное
Bk — термический импульс тока КЗ для соответственной соответствующей точки
IT — предельный ток тепловой стойкости, кА
tT — время прохождения тепловой стойкости, сек
Избрали выключатель типа ВБМЭ-10
1.5.5 Выбор разъединителей
Условия выбора разъединителя подобны предшествующему выбору выключателей, но нет проверки по отключающей возможности и по тепловой стойкости.
Избрали разъединитель типа РВ-10/2000УЗ. Выбор свели в таблицу 7.
Таблица 7
Выбор разъединителей
Условия выбора
Формулы
Расчеты
по номинальному напряжению
по номинальному долговременному току
по электродинамической стойкости
по тепловой стойкости
Таблица 8
Места установки разъединителей
пространство установки
Разъединителей
Привод
Ввод 10 кВ
РВ-10/2000УЗ
ПДГ-9УХЛ1
Шины 10 кВ
РВ-10/2000УЗ
пользователь 1
РВ-10/2000УЗ
Пользователь 2
РВ-10/2000УЗ
пользователь 3
РВ-10/2000УЗ
1.5.6 Выбор измерительных трансформаторов тока
Выбор ТТ создают с учетом места установки, класса точности, конструкции и схеме подключения исходя из критерий таблицы 9.
Таблица 9
Выбор ТТ
Условия выбора
Формула
Расчет
по номинальному напряжению
по номинальному долговременному току
по электродинамической стойкости
по тепловой стойкости
по перегрузке вторичных цепей
где Sн2 — номинальная мощность вторичной обмотки измерительного ТТ по справочнику, ВА
S2расч — мощность, потребляемая всеми устройствами и реле присоединенными ко вторичной обмотке в согласовании с рис. 6.
Для проверки ТТ по классу точности, воспользуемся схемой (рис. 6), где указали систему и схему соединения обмотки. Приборы, присоединенные ко вторичной обмотке приняли по таблице 10.
Таблица 10
Приборы, присоединенные ко вторичной обмотке измерительного ТТ
Наименование устройства
Тип устройства
cos ц
Число
Мощность
устройств
устройств
Счетчик активной энергии
СРИ
0,38
1
1
—
1
Счетчик реактивной энергии
СРИ
0,38
1
2,5
—
2,5
Амперметр
Э382
1
1
2
—
2
Реле тока
РТ-40
1
4
2
—
8
Избираем ТТ ТПЛ-10
1.5.7 Выбор измерительных трансформаторов напряжения
Выбор ТН создают с учетом места установки, класса точности, конструкции и схеме подключения исходя из критерий таблицы 11.
Таблица 11
Выбор ТН
Условия выбора
Формулы
Расчеты
1. по месту установки
внешной установки
2. по напряжению
10кВ=10кВ
3. по перегрузке вторичной цепи
150>15,5
где Sн2 — номинальная мощность вторичной обмотки измерительного ТН по справочнику, ВА
S2расч — мощность, потребляемая всеми устройствами и реле присоединенными ко вторичной обмотке в согласовании с рис. 7.
Для проверки ТН по классу точности, воспользуемся схемой (рис. 7), где указали систему и схему соединения обмотки. Приборы, присоединенные ко вторичной обмотке приняли по таблице 12.
Таблица 12
Приборы, присоединенные ко вторичной обмотке измерительного ТН
Наименование
Тип
cos ц
Число
Мощность
устройств
устройства
устройства
устройств
1
2
3
4
5
6
7
Счетчик активной энергии
СРИ
0,38
4
1
—
4
Счетчик реактивной энергии
СРИ
0,38
4
2,5
—
10
Вольтметр
Э378
1
1
2
—
2
Реле напряжения
РН-54
1
3
1
—
3
Избрали трансформатор ЗНОЛП-10.
1.5.8 Выбор устройств защиты от перенапряжений
строения и РУ ТП защитили от прямых попаданий молнии, От волн перенапряжений набегающих с линий, также от коммутационных перенапряжений при помощи молниеотводов, устанавливаемых на поддерживающих системах либо раздельно, также при помощи ограничителей перенапряжений типа ОПН/TEL-10.
1.5.9 Расчет заземляющих устройств
Заземление ТП выполнили контурным и обусловили количество горизонтальных и вертикальных заземлителей зависимо от удельного сопротивления грунта и от большего доп сопротивления заземляющего устройства в соответствию с ПУЭ по условию:
Для расчета приняли последующие данные:
Таблица 13
Условия расчета заземляющего контура подстанции
Тип ТП
Размер ТП, м
размеры ячеек, м
Грунт
Удельное сопротивление грунта, с Ом/м
Тип электрода
Сопротивление электрода
отпаечная 220 кВ
70Ч70
7Ч7
песок сухой
25•106
стержень d=12 мм, l=5 м
Rэ.ст=0,226•с•10-4
Отыскали длину горизонтальных заземлителей, которые уложены на глубине 0,7 м по всей площади подстанции в виде полосы 40Ч4 мм, образуя сетку с размерами ячеек 7Ч7 м. Тогда, общая длина горизонтальных заземлителей определена:
Lг=2•(число полос • длина стороны) (31)
Lг=2•(11•70)=1540 м
Сопротивление вертикальных заземлителей отыскали по формуле:
(32)
где с — удельное сопротивление грунта, Ом/м
Lг — длина горизонтальных заземлителей, м
в — ширина полосы, приняли 40мм=0,04 м
h — глубина заземления полосы, приняли 0,7 м
Отыскали количество вертикальных заземлителей:
(33)
где Rэ — сопротивление вертикального электрода по заданию
Rз=0,5 Ом — расчетное заземление контура заземления
1.5.10 Расчет и выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного устройства
Для питания цепей оперативного неизменного тока (управление, сигнализация, защиты, телемеханика, освещение, приводы) установили аккумуляторную батарею, работающую в режиме неизменного подзаряда. При ее выборе исходили из аварийного режима работы, также проверки по краткосрочному толчковому току (ток более массивного привода выключателя).
Составили таблицу, где указали токи всех потребителей, присоединенных к аккумуляторной батарее.
Таблица 14
Пользователи, питающиеся от аккумуляторной батареи
Пользователи
Число сразу работающих повсевременно
ток 1-го пользователя присоединен
Перегрузка долгие
А
Краткосрочная приемники
Лампы положения ВВ (то есть внутренние войска)
19
0,035
0,665
Устройства ТУ ТС
14
Устройства управления и РЗ
15
Временная
перегрузка
Аварийное освещение
10
Привод ВВ (то есть внутренние войска)-220
150
Итого
29,665
160
На основании данных таблицы высчитали ток долгого разряда:
(34)
где Iпост — Ток неизменной перегрузки рабочего режима
Iав=10 А — ток временной аварийной перегрузки
Ток краткосрочного разряда в аварийном режиме:
(35)
где Iвык=150 А — ток потребляемый приводом выключателя
Обусловили нужную расчетную емкость батареи:
(36)
где tав?2 ч
Избираем аккумуляторные батареи германской конторы drifit A-600, которые являются герметичными свинцово-кислотными с желеобразным электролитом, которые в течении 18 лет являются необслуживаемыми. Избрали аккумулятор OpzV1000.
Обусловили полное число поочередно включенных частей батареи:
(37)
где Uшв=258 В — напряжение на шкафах включения
Uпз=2,15 В — напряжение аккумуляторного элемента при подзаряде.
Число частей, питающих шины управления и защиты:
(38)
где Uш=232 В — напряжение шин управления и защиты
Избираем зарядно-подзарядное устройство по последующим условиям.
Таблица 13
Условия выбора зарядно-подзарядного устройства
Условие
формула
Расчет
По номинальному напряжению
По номинальной мощности
По номинальному току
где Iзар — зарядный ток
IнЗПУ, UнЗПУ, PнЗПУ — номинальные характеристики зарядно-подзарядного устройства
Избрали для неизменного подзаряда два шкафа батарей зарядно-подзарядного устройства типа ВАЗП380/240-40/80.
1.6 Описание плана и разреза РУ-10 кВ
Здание публичного пт управления (ОПУ) имеет последующие помещения: щитовая, аккумуляторная с кислотной и тамбуром, вентиляционная, мастерская, служебное помещение, дизель-генераторная, кладовая, душевая, туалет.
Щитовая создана для размещения аппаратуры управления, сигнализации, защиты, телемеханики и связи, устанавливаемой в разных шкафах, панелях, стойках блоков и т.п., которые укрепляют на закладных деталях в полу над заглубленными кабельными каналами. По мере необходимости в щитовой устанавливают стол дежурного. Помещение щитовой имеет естественное освещение.
Аккумуляторные помещения предусмотрены для размещения стационарных кислотных батарей типа СК; эти помещения относятся к взрывоопасным класса В-1а производственной группы А, они могут находиться в зданиях не ниже степени огнестойкости II. Аккумуляторное помещение, как правило, обязано иметь естественное освещение (стекла окон матовые); его располагают может быть поближе к подзарядным устройствам и распределительному щиту, используют меры, предотвращающие попадание в него пыли, испарений и газов, действия сотрясений.
Помещение кислотной служит для хранения кислоты, дистиллированной воды и изготовления электролита для доливки в процессе использования. Кислотная обязана удовлетворять требованиям, предъявляемым к аккумуляторным помещениям. В кислотной предугадывают последующий инвентарь: древесный ящик, выложенный свинцом, для изготовления электролита, две стеклянные бутыли, ареометр кислотный, стеклянную кружку с носиком, сифонное устройство для налива кислоты из баллона.
Вентиляционная служит для размещения оборудования для вентиляции и отопления аккумуляторного помещения.
В мастерской устанавливают слесарный верстак с тисками и сверлильным станком, точильно-шлифовальный станок и два одинарных шкафа для одежки.
Служебное помещение создано для отдыха, приёма еды и хранения технической документации; в нём располагаются бытовой холодильник, шкаф, бачок для воды и стол.
В дизель-генераторной устанавливают дизель-генератор с аппаратурой защиты, управления, стартерной аккумуляторной батареей и топливными баками.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполнили курсовой проект на тему «Проектирование тяговой подстанции переменного тока промышленной частоты» и сделали последующее:
— расчет мощности и выбор понижающего трансформатора;
-.расчёт наибольшей полной мощности районных потребителей ТП на стороне 10кВ;
— расчет нужной мощности трансформатора тяговой подстанции для питания тяговой перегрузки;
— расчет нужной мощности собственных нужд (СН) подстанции и выбор трансформатора собственных нужд (ТСН);
— расчёт полной мощности трёхобмоточного силового трансформатора;
— описание однолинейной электронной схемы транзитной тяговой подстанции;
— расчет тока недлинного замыкания в установках переменного тока;
— вычисление относительных сопротивлений до точки КЗ на шинах РУ-220; 27,5; 10 кВ;
— расчет токов и мощностей к.з. на шинах РУ 220; 27,5; 10 кВ;
— выбор и проверка основного оборудования подстанции;
— расчет наибольших рабочих токов;
— выбор токоведущих частей, сборных шин;
— выбор изоляторов; выключателей; разъединителей;
— выбор измерительного трансформатора тока (ТТ);
— выбор измерительного трансформатора напряжения (ТН);
— выбор устройств защит от перенапряжений;
— расчет заземляющих устройств;
— расчет и выбор аккумуляторной батарей (АБ) и зарядно-подзарядного устройства (ЗПУ);
— описание плана и разреза РУ-10кВ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:
1. М.М. Гринберг «Тяговые подстанции» Москва «Транспортиздат» 1986
2. Б.Н. Неклепаев «Электронная часть электростанций и подстанций» Москва «Энергоатомиздат» 1989
3. А.А. Прохорский «Тяговые и трансформаторные подстанции» Москва «Транспорт» 1983
4. К.Г. Марквард «Справочник по электроснабжению стальных дорог» Москва «Транспорт» 1981
5. Ю.Г. Барыбина «Справочник по проектированию электроснабжения» Москва «Энергоатомиздат»1990
6. И.К. Давыдова «Справочник по эксплуатации тяговых подстанций и постов секционирования» Москва «Транспорт» 1978
7. «Правила устройства электроустановок» Москва «Энергоатомиздат» 1987
8. Б.И. Косарев «Электробезопасность в системе электроснабжения жд транспорта» Москва «Транспорт» 1983
9. Р.Р. Мамошин, А.Н.Зимакова «Электроснабжение стальных дорог» Москва «Транспорт» 1980
10. Н.И. Белорусов «Электронные кабели, провода и шнуры» Москва «Энергия» 1979
]]>