42795

ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Курсовая

Энергетика

Пояснительная записка к курсовому проекту ОТЖТ. 18 сентября 2012 года ЗАДАНИЕ На курсовой проект студента группы ЭХ136III курса Батиенко Максима специальности Электроснабжение по отраслям по дисциплине Электрические подстанции 1 Тема курсового проекта Тяговая подстанция переменного тока.2 Транзитная тяговая подстанция переменного тока электрифицированной железной дороги 220 35 275 кВ 3 Курсовой проект состоит из двух частей.6 1Структурная схема тяговой подстанции переменного тока 220 35 275 кВ.

Русский

2013-10-31

6.73 MB

137 чел.

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения»-

Омский техникум железнодорожного транспорта

(ОТЖТ – филиал ОмГУПСа)

Специальность 140212  Электроснабжение (по отраслям)

Проект защищен с оценкой

К защите допустить:

___________

«___»__________________ 20___ г.

ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Пояснительная записка к курсовому проекту

ОТЖТ.32030. 000 ПЗ

Руководитель проекта –

______________ Д. Д. Жмудь

«___»________________ 20___ г.

Студент гр. ЭХ-136

____________М.Ю. Батиенко

«___»_______________20__ г.

Омск 2012

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения»-

Омский техникум железнодорожного транспорта

(ОТЖТ – филиал ОмГУПСа)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. отделением

____________Кузнецова Е.Е.

«18» сентября 2012 года

ЗАДАНИЕ

На курсовой проект студента группы ЭХ-136III курса

Батиенко Максима специальности Электроснабжение (по отраслям)

по дисциплине «Электрические подстанции»

1 Тема курсового проекта «Тяговая подстанция переменного тока».

2 Исходные данные для проектирования:

2.1 Схема внешнего электроснабжения

2.2 Транзитная тяговая подстанция переменного тока электрифицированной железной дороги 220/35/27,5 кВ

3 Курсовой проект состоит из двух частей.

3.1 Расчетно-пояснительная записка

3.1.1 Расчет полной мощности подстанции

3.1.2 Выбор главных понижающих трансформаторов

3.1.3 Расчет максимальных рабочих токов

3.1.4 Расчет токов короткого замыкания

3.1.5 Выбор коммутационной и контрольно-измерительной аппаратуры

3.1.6 Требования ПУЭ к сооружению подстанций

3.2 Графическая часть

3.2.1 Схема внешнего электроснабжения

3.2.2 Однолинейная схема тяговой подстанции

Дата выдачи задания «18» сентября 2012 года

Срок окончания проекта «28» ноября 2012 года

Председатель цикловой комиссии ___________ (Алексеева Е.А.)

Руководитель курсового проекта_____________(Жмудь Д.Д.)

Таблица 1.1 – Исходные данные для проектирования тяговой подстанции

Наименование

Параметр

Длина воздушных линий, км:

l1

100

l2

80

l3

55

l4

53

l5

60

l 6

57

l7

54

                    l8

56

Мощность короткого замыкания на шинах 220кВ районных подстанций:

РП-1 Sкс1,  МВ∙А

1500

РП-2Sкс2,  МВ∙А

2000

Тяговая нагрузка подстанции:

6:

I'д, А

420

I''д, А

360

Нетяговые потребители, питающиеся от тяговой подстанции (согласно табл. 1.2)

2, 5, 8

Нетяговые потребители, питающиеся по линии ДПР от шин 27,5 квSДПР, кВ∙А

320

Номинальная мощность трансформатора собственных нужд SТСН, кВ∙А

400

Номинальная мощность трансформатора подогрева         SП, кВ∙А

Число питающих линий контактной сети

4

Таблица 1.2 – Характеристика нетяговых и районных потребителей

№ п/п

Наименование потребителя

Установленная мощность Ру, кВт

Категория потребителя

Коэффициент

Спроса Кс

Мощности Км=cosφ

Потребители 35 кВ

1

Завод строительных материалов

4000

2

0,4

0,93

2

Завод сельскохозяйственных машин

3800

1

0,42

0,93

3

Пищевая промышленность

3000

1

0,51

0,92

Содержание

Введение....................................................................................................................6

1Структурная схема тяговой подстанции переменного тока 220/35/27,5 кВ...7

2 Мощность подстанции.........................................................................................8

2.2 Мощность на тягу поездов................................................................................8

2.3 Мощность нетяговых потребителей................................................................8

2.8 Полная расчетная мощность подстанции......................................................18

2.9 Выбор главных понижающих трансформаторов..........................................19

2.10 Полная мощность подстанции......................................................................20

3 Расчет максимальных рабочих токов................................................................21

4 Расчет токов короткого замыкания...................................................................24

5Выбор аппаратуры и токоведущих частей и электрического оборудования подстанции..............................................................................................................43

5.8 Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока..........................58

5.9 Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения.............64

6 Требования правил устройства электроустановок к сооружению подстанций..............................................................................................................69

7 Текущий ремонт трансформатора собственных нужд....................................72

Заключение.............................................................................................................74

Список использованной литературы....................................................................75

Введение

Железная дорога – одна из важнейших составных частей магистрально- технической базой экономики страны.

До 1955 года электрификация железных дорог велась на постоянном токе напряжением 3,3 кВ, с 1955 года – на переменном токе 27,5 кВ. С 1980 года на ряде участках электрификация осуществляется на переменном токе по системе 2х25 кВ.

На электростанциях вырабатывается трехфазный переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 3,15; 6,3; 10,5; 15,75; и 21 кВ. Часть электрической энергии передаётся потребителям по ЛЭП на генераторном напряжении, другая часть поступает на расположенную рядом повышающую трансформаторную подстанцию, где напряжение повышается до десятков или сотен киловольт.

Передача электрической энергии высокого напряжения на большие расстояния более экономична, так как снижаются её потери в проводах ЛЭП. Система однофазного переменного тока напряжением 25 кВ нашла широкое применение в тяговых сетях электрифицированных железных дорог. Каждая тяговая подстанция является ответственным электротехническим сооружением, оснащённая мощным современным силовым трансформатором, коммутационным выключателем переменного тока (разъединители) и вспомогательной аппаратурой, большая часть которой работает в режиме автотелеуправления.

Тяговая подстанция получает питание по двум линиям от сети внешнего электроснабжения. Питающее напряжение подаётся на первичные обмотки главных, понижающих трехобмоточных трансформаторов (ГПТ-1 и ГПТ-2). Вторичные обмотки трансформаторов напряжением 27,5 кВзапитывают РУ-27,5 кВ, которое служит для обеспечения электрической энергией железной дороги по фидерам контактной сети (КС), питание не тяговых линейных железнодорожных потребителей по системе «два провода-рельс» (ДПР) и подключение трансформаторов собственных нужд (ТСН-1 и ТСН-2). От третьей обмотки главного понижающего трансформатора запитывается РУ-35(10) кВ для питания нетяговых потребителей.  

1 Структурная схема тяговой подстанции переменного тока 220/35/27,5кВ

Подстанция получает питание по вводам от сети внешнего электроснабжения. Питающие напряжение подается на первичные обмотки главных понижающих трехобмоточных трансформаторов (ГПТ – 1 и ГПТ – 2).

Вторичные обмотки трансформаторов напряжением 27,5 кВзапитывают РУ- 27,5 кВ, которое служит для обеспечения электрической энергией железной дороги по фидерам контактной сети ( их количество задается), питание нетяговых линейных железнодорожных потребителей по системе“два провода- рельс”(ДПР) и подключения трансформаторов собственных нужд (ТСН-1 и ТСН-2). От третьей обмотки главного понижающего трансформатора запитывается РУ-35 кВ для питания нетяговых потребителей (по заданной категории и общему числу потребителей определяется полное количество питающих линий)

Рисунок-1 Структурная схема тяговой транзитной подстанции  

                   переменного тока

2 Расчет мощности подстанции переменного тока

2.1Расчет полной мощности подстанции

         Целью расчета является определения суммарной мощности всех потребителей для определения расчетной мощности главных понижающих трансформаторов и выбора их типа, а также определение полной мощности подстанции.

2.2Мощность тяговой нагрузки

Мощность на тягу поездов рассчитывается по формуле:

гдеIЭ,IЭ – токи фаз трансформатора, А;

– номинальное напряжение на шинах тягового электроснабжения

– коэффициент, неравномерность загрузки фаз трансформатора,        

принимаемый  равным 0,9;

Кк– коэффициент, влияние компенсации реактивной мощности,   

принимаемый  равным 0,93;

– коэффициент,  для двухпутной линии, принимаемый равный 1,45.

Sтяг=27,5(2*420+0.65*360)*0,9*0,93*1,45=35737,35 кВ*А

2.3Мощность не тяговых потребителей

Для каждого потребителя вычисляется наибольшая активная мощность  по заданным значениям установленной мощности потребителей  и коэффициента спроса  учитывающего режим работы, загрузку и КПД потребителей, кВт

                             (2.2)

где n – номер потребителей электрической энергии.

Завод строительных материалов:

=4000*0,4=1600 кВт

Завод сельскохозяйственных машин:

=3800*0,42=1596 кВт

Завод пищевой промышленности:

=3000*0,51=1530 кВт

Вычисляем активные нагрузки потребителей для каждого часа суток по выражению, кВт

=                              (2.3)

где  – значение мощности в процентах из типового графика для   n-го

потребителя в час    

100- переводной коэффициент из процентов в относительные единицы.

Завод строительных материалов:

Завод сельскохозяйственных машин:

Завод пищевой промышленности:

Таблица 2.1-Расчёт активных нагрузок потребителей

Часы суток,t

Активная нагрузка, кВт

Суммарная мощность

Потребитель 1

Потребитель 2

Потребитель 3

0(24)

1120

478,8

1071

2669,8

1

1328

399

994,5

2721,5

2

1328

399

948,6

2675,6

3

1392

1436,4

994,5

3822,9

4

1392

1436,4

1071

3899,4

5

1280

1596

994,5

3870,5

6

1328

1516,2

1239,3

4083,5

7

1328

1197

1453,5

3978,5

8

1440

638,4

1530

3608,4

9

1472

638,4

1499,4

3609,8

10

1600

957,6

1453,5

4011,1

11

1600

1276,8

1377

4253,8

12

1472

1516,2

1484,1

4472,3     

13

1472

1436,4

1377

4285,4

14

1472

798

1331,1

3601,1

15

1456

638,4

1377

3471,4

16

1600

638,4

1407,6

3646

17

1600

718,2

1331,1

3649,3

18

1600

718,2

1300,5

3618,7

19

1600

718,2

1300,5

3618,7

20

1472

558,6

1239,3

3269,9

21

1440

478,8

1071

2989,8

22

1120

478,8

1040,4

2639,2

23

1120

478,8

1040,4

2639,2

2.4Коэффициенты, характеризующие режим работы подстанции по электрообеспечению (нетяговых) потребителей электроэнергии

2.4.1Средняя потребляемая мощность потребителей

      На основании суммарного суточного графика активной нагрузки нужно определить среднесуточную нагрузку подстанции, кВт

где W=-суточный расход электроэнергии, кВт;

tсут=24 ч- время часовсуток, ч;

t- число часов работы в течении суток с нагрузкой, ч .

Режим работы характеризуется рядом  коэффициентов, которые показывают равномерность нагрузки и лучшее использование оборудования (коэффициент нагрузки), степень загрузки оборудования (коэффициент использования установленной мощности), возможность перегрузки (коэффициент резерва), одновременность загрузки оборудования на полную мощность (коэффициент одновременности).

2.4.2Коэффициент нагрузки

 Kнагр= ,          (2.5)

Kнагр=  = 0,8

2.4.3 Коэффициент использования установленной мощности

Ки =  ≤ 1, (2.6)

где- суммарная установленная мощность.

Ки =  = 0,3

0,3 ≤ 1

2.4.4 Коэффициент резерва

 Kp= ,     (2.7)

Кр =  = 3,2

2.4.5 Коэффициент одновременности

КО = ,  (2.8)

КО= = 0,5

2.5Расчет реактивной мощности потребителей

Для определения наибольшей полной мощности потребителей необходимо рассчитать их реактивные мощности и суммарную реактивную мощность для часа наибольшей суммарной нагрузки.

Реактивная мощность отдельного потребителя вычисляется по формуле

(2.9)

где - активная мощность потребителя, попавшая в час наибольшей

суммарной нагрузки, кВт;

- тангенс угла  определяемый для каждого потребителя по

заданному коэффициенту мощности

          (2.10)

Сельскохозяйственная промышленность

= 1472*0,39 = 574,08кВар;

Пищевая промышленность

Q2= 1516,2*0,39 = 591,32кВар;

Вагоноремонтный завод

Q2= 1481,1*0,43= 638,16кВар;

Суммарная реактивная мощность всех потребителей  в кВар

=                              (2.11)                         

Qmax= 574,08+591,32+638,16 = 1803,56 кВар.

2.6Полная мощность потребителей

Полная мощность определяется с учетом потерь в высоковольтных сетях и в трансформаторах подстанции. При этом переменные потери в сетях и обмотках трансформатора, зависящие от изменяющейся в течении суток нагрузки, принимаются в пределах 5-8%.

С учетом этого полная мощность потребителей определяется геометрической суммой активной и реактивной мощностей,

где – постоянные потери,

- переменные потери, ;  

– суммарная активная мощность потребителей, кВт;

- суммарная реактивная мощность потребителей, квар.

2.7 Мощность собственных нужд

Выбор трансформатора собственных нужд

Мощность трансформаторов собственных нужд (ТСН) выбирают исходя из мощности, необходимой для питания собственных нужд переменного тока, то есть всех вспомогательных устройств, необходимых для эксплуатации их в нормальных и аварийных режимах.

Для тяговых подстанций переменного тока  принимается равной 0,5-0,7% от мощности на тягу

.

Таблица 2.2-Характеристики трансформатора собственных нужд

Тип

Номинальная мощность

Номинальное напр. обмоток

Потери

Ток холостого хода

Напр. кз

Первич-ной

Вто-ричной

Холостого

хода

Короткого

замыкания

ТМ

250/ 27,5

250

27,5

0,4

0,820

3,70

2,3

6,5

2.8Полная расчётная мощность подстанции

Наибольшая мощность на шинах 27,5 кВ, кВА

где - мощность на тягу поездов;

- мощность нетяговых потребителей 10 кВ;

- мощность собственных нужд;

- коэффициент, разновременности максимумов нагрузки.

Расчётная наибольшая мощность для выбора трёхфазных трёхобмоточных главных понижающих трансформаторов, кВА

где           – наибольшая мощность на шинах 27,5 кВ

S35 – мощность нетяговых потребителей.

2.9 Выбор главных понижающих трансформаторов

Число главных понижающих трансформаторов на подстанциях определяется категорией потребителей и, как правило, их устанавливается два с учетом надежного электроснабжения при аварийном отключении одного из трансформаторов. В нормальном режиме работы могут находиться один или два трансформатора в зависимости от величины нагрузки. При этом ПУЭ допускают аварийную перегрузку на  во время максимума общей суточной нагрузки продолжительностью не более шести часов в сутки в течение не более пяти суток.

Мощность главных понижающих трансформаторов определяем из условий аварийного режима, кВА

где  - суммарная полная нагрузка первичной обмотки

трансформатора;

– коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности,

- количество главных понижающих трансформаторов, принятое или заданное к установке на подстанции.

Таблица 2.3-Электрическая характеристика трехфазноготрехобмоточного

масляного трансформатора с высшим напряжением 110кВ

Тип

Номинальная мощность

Напряжение обмоток

Потери

Ток холостого хода

Напряжение короткого замыкания

между обмотками

Схема и группа соединения обмоток

Высшего напряжения

Среднего напряжения

Низкого напряжения

Холостого хода

Короткого замыкания

ТДТНЭ-40000/110

40000

320

38,5

27,5

66

240

1,1

22

12,5

9,5

-Δ-0-11

 

2.10 Полная мощность подстанции

Полная мощность подстанции зависит от схемы внешнего электроснабжения и от количества и мощности главных понижающих трансформаторов.

Промежуточная транзитная подстанция, кВА

где  мощность главного понижающего трансформатора кВА;

число понижающих трансформаторов на тяговой подстанции      сумма мощностей подстанции

коэффициент разновремённости максимальных нагрузок

3Расчет максимальных рабочих токов

Токоведущие части, и электрическое оборудование подстанции выбирают по условию их длительной работы при номинальной и повышенной нагрузке, не превышающий максимально рабочей. Для этих цепей необходимо рассчитать максимальные рабочие токи  сборных шин и всех присоединений к ним.

Ввод транзитной подстанции

где Кпр–коэффициент, увеличивающий рабочий максимальный

потребляемый ток на 30%, равный 1,3;

Sтп–полная мощность подстанции, кВА;

Uн1–минальноенапряжение первичной обмотки главного

понижающего трансформатора проектируемой подстанции, кВ.

Перемычки первичного напряжения промежуточных подстанций

где           Кр.н–коэффициент распределения нагрузки на сборных шинах

                  первичного напряжения, равный 0,7

Первичная обмотка высшего напряжения силовых трансформаторов

где эфициент аварийной перегрузки трансформатора.

минальная мощность силового трансформатора, кВА.

Вторичные обмотки среднего и низшего напряжения трёхобмоточных силовых трансформаторов

где        Uн2 – номинальное напряжение вторичной обмотки среднего

напряжения трансформатора, кВ;

Uн3 – номинальное напряжение вторичной обмотки низшего

напряжения трансформатора, кВ.

На шине 35 кВ

На шине 27,5 кВ

Сборные шины вторичного напряжения главных понижающих трансформаторов

где Кр.н-коэффициент распределения нагрузки на шинах вторичного

напряжения распределительного устройства, равный 0,5.

На шине 27,5

На шине 35кВ

Линии, питающие потребителей

где Pmax- максимальная активная мощность потребителя.

Завод сельскохозяйственных материалов

Завод пищевой промышленности

Завод строительных материалов

4 Расчет параметров короткого замыкания

Расчет параметров цепи короткого замыкания (КЗ) необходимо для дальнейшей проверки выбранных токоведущих частей и оборудования подстанции по режиму КЗ на термическую и динамическую стойкость и для проверки чувствительности релейной защиты.

Последствиями термического и электродинамического воздействия токов КЗ могут быть:

механическое разрушение сборных шин, частей аппаратуры, токоведущих частей генераторов и трансформаторов;

перегрев и расплавление проводов;

оплавление контактов коммутационных аппаратов;

поломка изоляторов в местах крепления жестких токоведущих частей.

Для предотвращение возникновения КЗ и обеспечение надежности электроснабжения следует делать правильный выбор:

схемы электрических соединений электроустановки;

оборудования, стойкого против термических и динамических действий токов КЗ;

средства ограничения токов КЗ;

надежность релейной защиты;

заземляющих устройств.

В настоящее время наиболее перспективным методом расчета параметров цепи КЗ является метод относительных единиц при базисных условиях, дающий результаты, наиболее приближенные к реальности.

По этому методу расчетов параметров при трехфазном КЗ выполняются в следующей последовательности:

1. На основании заданной схемы внешнего электроснабжения составляется расчетная схема.

2. Определяются базисные условия (параметры) для всех расчетных точек КЗ.

3. На основании рабочей схемы составляется схема замещения.

4. Производиться расчет относительных сопротивлений схемы замещения.

5. Преобразование схемы замещения и приведение ее к наиболее простому виду с одновременным расчетом относительных сопротивлений для каждой вновь составленной схемы.

6. После определения результирующих относительных сопротивлений до всех точек КЗ производиться расчет параметров цепи КЗ.

В данной последовательности производиться расчет параметров цепи КЗ в максимальном и минимальном режимах.

4.1 Расчётные схемы

4.1.2 Расчетная схема для определения параметров короткого замыкания

в максимальном режиме

Рисунок 1.1 - Расчетная схема для определения параметров короткого замыкания в максимальном режиме

4.2.2 Расчетная  схема для определения параметров короткого замыкания в минимальном режиме

Рисунок 1.2 - Расчетная  схема для определения параметров короткого замыкания в минимальном режиме

4.3 Схемы замещения

4.3.1 Схема замещения в максимальном режиме

Рисунок1.3- Схема замещения максимального режима

4.4.2Схема замещения в минимальном режиме

Рисунок 1.4- Схема замещения минимального режима

4.5 Базисная мощность

Мощность районной подстанции задана мощностью КЗ на шинах ее вторичного напряжения

4.6 Базисное напряжение

Для каждой ступени напряжения схемы внешнего электроснабжение в качестве базисного напряжения для расчета сопротивлений принимают среднее напряжение, т.е.  которое превышает номинальное напряжение приемников.

4.7 Базисный ток

Для ступеней напряжения, где указаны точки КЗ рассчитываются базисный ток, кА

4.7.1 Базисный ток в максимальном режиме

для точки К123

для точки К4

для точки К5

4.7.2.Базисный ток в минимальном режиме

для точки К1

для точки К2

,

для точки К3

4.8 Расчет относительных сопротивлений элементов цепи КЗ

Расчётные выражения для определения значений относительных сопротивлений

Электрическая система

Линии электропередачи

Трехобмоточных трансформаторы в схему замещения вводятся тремя сопротивлениями. Для трехобмоточных трансформаторов задаются в паспорте напряжения КЗ пар обмоток, %:

–высшего – среднего напряжения

–высшего – низшего напряжения

–среднего – низшего напряжения

Для того чтобы определить сопротивление каждой обмотки трехобмоточного трансформатора, необходимо вначале определить их напряжение КЗ, %

(4.5)

Затем по формуле для двухобмоточного трансформатора определяем каждой обмотки значения относительных сопротивлений

4.9 Преобразование схем замещения

После того как схема замещения составлена и определены сопротивления, она преобразуется к наиболее простому виду.

4.9.1 Электрическая схема замещения максимального режима

Рисунок 1.5 - Схема замещения для максимального режима

4.9.2 Электрическая схема замещения минимального режима

Рисунок 1.6- схема замещения для минимального режима

4.10Рассчитаем эквивалентные сопротивления схем замещения для максимального(рисунок 5) и минимального режимов (рисунок 6).

Максимальный режим

 

Минимальный режим

хб12 = 0,5+2,5=3 Ом;

хб13 = 3,1+0 = 3,1 Ом;

хб14= хбК5 = 3+3,1 = 6,1 Ом

хб15 = 3,1+2,4 = 5,5 Ом;

хб16 = хбК4= 3+5,5 = 8,5 Ом.

4.11 Расчёт параметров цепи КЗ

По рассчитанным значениям результирующих сопротивлений до каждой точки КЗ производиться расчет параметров цепи КЗ для всех точек:

гдебазисный ток для той ступени напряжения, где находится точка

КЗ, кА;

результирующее сопротивление до расчетной точки КЗ;

Расчет для максимального режима

Расчет для минимального режима

Мощность трехфазного КЗ, МВА

где  базисная мощность.

Расчет мощности для максимального режима

Ударный ток КЗ

Ударный ток КЗобычно имеет место через 0,01с после начала КЗ.

Его значение определяется, кА

где  ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени

затухания апериодической составляющей тока КЗ.

Расчет для максимального режима

Тепловой импульс тока КЗ,

где постоянная время затухания апериодической составляющей тока

КЗ, которая для установок напряжением выше 1000 В с

относительно малым активным сопротивлением равна 0,05с;

полное время отключения тока КЗ.


4.12 Расчёт токов КЗ в тяговой сети переменного тока 27,5Кв

Ток двухфазного КЗ на шинах РУ-27,5 кВ рассчитывают по значениям относительных сопротивлений  определённых для случая трёхфазного КЗ, кА

где результирующее относительное сопротивление до шин РУ – 27,5 кВ

Базисный ток, кА

Результирующее относительное сопротивление точки КЗ

где относительное индуктивное сопротивление энергосистемы до

первичных вводов трансформаторов подстанции в

рассчитываемомрежиме максимума или минимума;  

относительное индуктивное сопротивление

количество трансформаторов.

Ток двухфазного КЗ в тяговой сети однофазного переменного тока, кА

гдереднее расчётное напряжение, равное 26,2 кВ

4.13 Расчет токов КЗ на низкой стороне (до 1000 В) трансформатора

собственных нужд

Последовательность расчета так же, как и при вычислении тока КЗ в распределительных устройствах выше 1000 В.

На основании расчетной схемы составляется схема замещения, при этом в установках до 1000 В учитывают сопротивление обмоток трансформатора собственных нужд и всех элементов цепи, присоединенной к его вторичной обмотке: кабелей переходных сопротивлений контактов коммутационной аппаратуры (рубильников, автоматических выключателей, катушек автоматических выключателей и трансформаторов тока). Расчет сопротивлений ведется в именованных единицах – миллиомах, мОм.

Для определения сопротивлений элементов цепи КЗ предварительно рассчитывается максимальный рабочий ток вторичной обмотки трансформатора, А

где  номинальная мощность трансформатора собственных нужд, кВА;

номинальное напряжения вторичной обмотки понижающего

трансформатора, кВ;

коэффициент допустимой перегрузки трансформатора.

По этому значению тока выбирают марку кабеля и сопротивления всех элементов вторичной цепи трансформатора собственных нужд.

Трансформатор присоединяется к шинам 0,4/0,23 кВ тремя кабелями

Активное и индуктивное сопротивление кабеля определяется в зависимости от выбранного типии кабеля и его длины, мОм

где длина кабеля от ТСН до автоматического выключателя, м;

и  индуктивное и активное сопротивление трехжильного

кабеля с поясной изоляцией,

Таблица 4.1- Сопротивление трехжильных кабелей с поясной изоляцией

Площадь сечения жилы,

Активное сопротивление жил при 20 Ом/км

Индуктивное сопротивление, Ом/км, при напряжении кабеля

Алюминий

До 1 кВ

185

0,167

0,0596

В некоторых случаях вторичная обмотка может быть соединена несколькими кабелями с автоматическим выключателем.

где количество параллельно включенных кабелей;

длительно допустимый ток одного выбранного кабеля, А;

коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения кабеля, проложенного рядом с другими кабелями, равный 0,85.

Определяем суммарные активные и индуктивные сопротивления, мОм

Полное сопротивление до точки КЗ, мОм

где сумма активных сопротивлений всех элементов цепи КЗ;  

сумма индуктивных сопротивлений всех элементов цепи КЗ.

Периодическая составляющая тока КЗ в первый период трехфазного

КЗ, кА

где  линейное напряжение ступени КЗ, В;

полное сопротивление до точки КЗ, мОм;

коэффициент, учитывающий возможность допустимого

повышения напряжения на 5%.

Ударный ток КЗ, кА

где ударный коэффициент, приближенное значение которого можно

принять равный 1,2.

Действующее значение полного тока КЗ в первый период процесса КЗ

Ток однофазного КЗ на шинах 0,4 кВ, получающих питание от понижающего трансформатора, кА

где фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;

полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, мОм.

После расчета токов КЗ на всех требуемых по заданию присоединениях электрической подстанции можно переходить к выбору и проверке по режиму КЗ токоведущих частей и оборудования электрической подстанции.

5 Выбор аппаратуры и токоведущих частей и электрического оборудования подстанции

Выбор аппаратуры и токоведущих частей подстанции, указанных на разработанной однолинейной схеме, заключается в сравнении рабочего напряжения и рабочего максимального тока с номинальными параметрами выбранного аппарата, а для токоведущих частей – с допустимым током. Выбранные токоведущие части и оборудование должно быть проверены на термическую и электродинамическую стойкость по режиму КЗ, кроме тех случаев, которые отображены в ПУЭ при напряжении выше 1000 В.

5.1 Выбор и проверка токоведущих частей

К токоведущим частям подстанции относятся сборные шины распределительных устройств, присоединения к ним, ошиновка, соединяющая электрические аппараты друг с другом согласно однолинейной схемы, а также вводы и питающие линии.

Сборные шины распределительных устройств и все присоединение к ним напряжением 27,5 кВ и выше выполняются (реже алюминиевыми) многопроволочными проводами. Медные многопроволочные провода допускается применять в открытых распределительных устройствах в районах с агрессивной средой. Сборные шины РУ – 35 и РУ – 27,5  кВ допускается выполнять жесткими шинами трубчатого сечения.

Медные шины из–за высокой их стоимости не применяются даже при больших нагрузках. Стальные шины находят ограниченное применение вследствие больших потерь от перемагничивания и вихревых токов.

5.2 Гибкие токоведущие части

Сборные шины 35 кВ и ответвления от них, выполненные, из гибких проводов выбирают, из условия

где  максимальный рабочий ток той цепи, где производиться выбор

токоведущей части А;

длительно допустимый ток для выбранной токоведущей части А;

500 ≥ 462,8

Проверка на термическую стойкость в определении минимального необходимого сечения токоведущей части на расчетном участке цепи по режиму КЗ при нагревании его до максимально допустимой температуры,

где выбранное сечение токоведущей части, ;

минимально допустимое сечение токоведущей части по

режиму КЗ;

240≥188,2

где тепловой импульс тока КЗ для расчетной точки подстанции,

Скоэффициент, учитывающий соотношение максимально допустимой температуры токоведущей части и температуры при номинальном режиме работы.

Проверка токоведущих частей напряжением 35 кВ и выше на отсутствие коронирования проводиться по условию,

   (5.4)

где  максимальное значение начальной критической напряженности

электрического поля, при которой возникает коронный разряд

где  коэффициент, учитывающий не гладкость (шероховатость)

поверхности провода, принимаемый для многопроволочных

проводов равным 0,82;

радиус провода, см;

напряженность электрического поля около поверхности провода,

где линейное напряжение, кВ;

радиус провода;

среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см.

Напряженность электрического поля около поверхности провода

5.3 Выбор и проверка изоляторов

Для крепления токоведущих частей и их изоляции от заземленных конструкций применяются различные типы подвесных изоляторов.

5.3.1 Подвесные изоляторы

Подвесные изоляторы предназначены для крепления и изоляции проводов воздушных линий электропередачи, гибких шин открытых распределительных устройств подстанции, которые собираются в подвесные и натяжные гирлянды с определенным количеством изоляторов в зависимости от уровня напряжения.

      Таблица 5.1 Количество изоляторов в герлянде

Тип изолятора

Количество изоляторов при напряжении установки, кВ

27,5;35

220

ПФ-70

3

14


5.4 Выбор и проверка высоковольтных выключателей

переменного тока

При выборе выключателя необходимо учесть двенадцать различных параметров, но так как заводами-изготовителями гарантируется определенная зависимость ряда параметров друг от друга, например  то допустимо производить выбор выключателей только по важнейшим параметрам в зависимости от места установки и работы по напряжению и току так, чтобы выполнялись условия

Вводы транзитной подстанции

где и ближайшие большие напряжение и ток выбираемого

        высоковольтного выключателя;

и  рабочие напряжение и максимальный рабочий ток

цепи, в который должен быть установлен выключатель

220 ≥ 220;1250 ≥ 462,8

В одном распределительном устройстве рекомендуется устанавливать однотипные выключатели, что значительно облегчает их эксплуатацию, текущий и капитальный ремонты

Таблица 5.2-Электрические характеристики высоковольтного выключателя переменного тока напряжением 220кВ

Тип выключателя

Напряжение

кВ

Номинальный ток. А

Номинальный ток отклонения.

кА

Предельный

сквозной ток.кА

Ток термической стойкости, кА

Время прохождения тока термической стойкости, с

Собственное время отключения, с

Привод

номинальное

наибольшее рабочие

Эффективное значение

периодической составляющей

Амплитудное значение

Тип

Ток включения, А

ЯЭ-220Л-11У4

220

252

1250

40

59

125

50

3

0,04

-

-

После выбора высоковольтного выключателя его паспортные характеристики сравнивают срасчетными условия работы в той цепи, где они устанавливаются, в нормальном режиме работы и режиме КЗ.

Выбранный высоковольтный выключатель должен быть проверен по следующим условиям.

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется:

по предельному периодическому току КЗ

где эффективное значение периодической составляющей

предельного сквозного тока КЗ по паспорту, кА;

установившееся значение тока трехфазного КЗ в цепи, где

установлен выключатель, кА.

50 ≥ 5,2

по ударному току

где             амплитудное значение предельного сквозного тока по

паспорту, кА

125 ≥ 8,8

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ

где  среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток

термической стойкости) по паспорту, кА;

tТдлительность протекания тока термической стойкости по паспорту, с;

Вктепловой импульс тока КЗ,

7500 ≥ 31,2

По номинальному периодическому току отключения

где номинальный предельно отключаемый ток выключателя по

паспорту при его номинальном напряжении, кА;

ток трехфазного КЗ, кА.

40 ≥ 5,2

Перемычка промежуточной подстанции

220 ≥ 220;1250 ≥ 393,9

Таблица 5.3 -Электрические характеристики высоковольтного выключателя переменного тока напряжением 220кВ

Тип выключателя

Напряжение

кВ

Номинальный ток. А

Номинальный ток отклонения.

кА

Предельный

сквозной ток.кА

Ток термической стойкости, кА

Время прохождения тока термической стойкости, с

Собственное время отключения, с

Привод

номинальное

наибольшее рабочие

Эффективное значение

периодической составляющей

Амплитудное значение

Тип

Ток включения, А

ЯЭ-220Л-11У4

220

252

1250

40

59

125

50

3

0,04

-

-

Выбранный высоковольтный выключатель должен быть проверен по следующим условиям.

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется:

по предельному периодическому току КЗ

50 ≥ 1,9

по ударному току

125 ≥ 4,8

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ

7500 ≥4,5

По номинальному периодическому току отключения

40 ≥ 1,9

Сборные шины 35 кВ

40,5 ≥ 35;3200 ≥ 607

Таблица 5.4 -Электрические характеристики высоковольтного выключателя переменного тока напряжением 220кВ

Тип выключателя

Напряжение

кВ

Номинальный ток. А

Номинальный ток отклонения.

кА

Предельный

сквозной ток.кА

Ток термической стойкости, кА

Время прохождения тока термической стойкости, с

Собственное время отключения, с

Привод

номинальное

наибольшее рабочие

Эффективное значение

периодической составляющей

Амплитудное значение

Тип

Ток включения, А

С-35-3200-50Б  У1

35

40,5

3200

50

127

50

50

4

0,08

ШПЭ-12

101/202

Выбранный высоковольтный выключатель должен быть проверен по следующим условиям.

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется:

по предельному периодическому току КЗ

127 ≥ 5,4

по ударному току

50 ≥ 13,8

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ

10000 ≥36,6

По номинальному периодическому току отключения

50 ≥ 1,9

Сборные шины 27,5 кВ

29,0 ≥ 27,5;1000 ≥ 851

Таблица 5.5 -Электрические характеристики высоковольтного выключателя переменного тока напряжением 220кВ

Тип выключателя

Напряжение

кВ

Номинальный ток. А

Номинальный ток отклонения.

кА

Предельный

сквозной ток.кА

Ток термической стойкости, кА

Время прохождения тока термической стойкости, с

Собственное время отключения, с

Привод

номинальное

наибольшее рабочие

Эффективное значение

периодической составляющей

Амплитудное значение

Тип

Ток включения, А

ВМК- 25Э-1/0,43

27,5

29,0

1000

15

15

38

15

5

0,07

ПЭ-31Н

85/170

Выбранный высоковольтный выключатель должен быть проверен по следующим условиям.

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется:

по предельному периодическому току КЗ

                                                     15 ≥ 5,6

по ударному току

38 ≥ 14,3

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ

1125 ≥39,2

По номинальному периодическому току отключения

15 ≥ 5,6

Линии, питающие потребителей

220 ≥ 220;1250 ≥ 34

Таблица 5.6-Электрические характеристики высоковольтного выключателя переменного тока напряжением 220кВ

Тип выключателя

Напряжение

кВ

Номинальный ток. А

Номинальный ток отклонения.

кА

Предельный

сквозной ток.кА

Ток термической стойкости, кА

Время прохождения тока термической стойкости, с

Собственное время отключения, с

Привод

номинальное

наибольшее рабочие

Эффективное значение

периодической составляющей

Амплитудное значение

Тип

Ток включения, А

ЯЭ-220Л-11У4

220

252

1250

40

59

125

50

3

0,04

-

-

Выбранный высоковольтный выключатель должен быть проверен по следующим условиям.

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется:

по предельному периодическому току КЗ

50 ≥ 5,2

по ударному току

125 ≥ 8,8

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока КЗ

7500 ≥ 31,2

По номинальному периодическому току отключения

40 ≥ 5,2

Если выключатели отвечают требованиям электродинамической стойкости, то они, как правило, отвечают также требованиям термической стойкости.

Проверка выключателей по параметрам восстанавливающего напряжения на контактах выключателя в учебном проектировании обычно не производится, так как в большинстве энергосистем реальные условия соответствуют условиям испытания выключателя.

5.7  Выбор и проверка разъединителей

Разъединителей на электрической подстанции предназначены для создания видимого разрыва цепей и могут быть оборудованы одним или двумя стационарными заземляющими ножами.

Разъединители выбираются по следующим условиям:

по конструкции, то есть когда необходимо учитывать место расположения разъединителя (внутренняя или наружная установка, количество заземляющих ножей и их расположение);

по номинальному напряжению

по номинальному току

по электрической стойкости

по термической стойкости

Сборные шин 35 кВ

по номинальному напряжению:

по номинальному току

Таблица 5.7-Электрические характеристики разъединителей внутренней установки на напряжение 35 кВ

Тип

Напряжение, кВ

Номинальный ток, А

Предельный сквозной ток КЗ, кК

(амплитудное значение)

Наибольший ток термической  устойчивости, кА

Время прохождения наибольшего тока термической устойчивости, с

Допустимое натяжение провода, кг, не более

Тип изоляторов опорных колонок

номинальное

наибольшее рабочее

Uн

Uр.max

Iн

iпр.с

IТ

tТ

РНД(З)-35/1000

35

40,5

1000

64

25

4

50

ОСН-35-500

по электрической стойкости

по термической стойкости

Перемычка промежуточной подстанции:

по номинальному напряжению

220 ≥ 220

по номинальному току

1000 ≥ 393,9

Таблица 5.8-Электрические характеристики разъединителей внутренней установки на напряжение 220кВ

Тип

Напряжение, кВ

Номинальный ток, А

Предельный сквозной ток КЗ, кК

(амплитудное значение)

Наибольший ток термической  устойчивости, кА

Время прохождения наибольшего тока термической устойчивости, с

Допустимое натяжение провода, кг, не более

Тип изоляторов опорных колонок

номинальное

наибольшее рабочее

Uн

Uр.max

Iн

iпр.с

IТ

tТ

РНД(З)-220У/1000

35

40,5

1000

64

25

4

50

ОСН-35-500

по электрической стойкости

по термической стойкости

Ввод промежуточной подстанции:

по номинальному напряжению

220 ≥ 220

по номинальному току

1000 ≥ 462,8

Таблица 5.9-Электрические характеристики разъединителей внутренней установки на напряжение 220кВ

Тип

Напряжение, кВ

Номинальный ток, А

Предельный сквозной ток КЗ, кК

(амплитудное значение)

Наибольший ток термической  устойчивости, кА

Время прохождения наибольшего тока термической устойчивости, с

Допустимое натяжение провода, кг, не более

Тип изоляторов опорных колонок

номинальное

наибольшее рабочее

Uн

Uр.max

Iн

iпр.с

IТ

tТ

РНД(З)-220У/1000

220

252

1000

68

27

3

100

-

по электрической стойкости

по термической стойкости

Сборные шины 27,5 кВ:

по номинальному напряжению

3527,5

по номинальному току

1000 ≥ 851

Таблица 5.10-Электрические характеристики разъединителей внутренней установки на напряжение 220кВ

Тип

Напряжение, кВ

Номинальный ток, А

Предельный сквозной ток КЗ, кК

(амплитудное значение)

Наибольший ток термической  устойчивости, кА

Время прохождения наибольшего тока термической устойчивости, с

Допустимое натяжение провода, кг, не более

Тип изоляторов опорных колонок

номинальное

наибольшее рабочее

Uн

Uр.max

Iн

iпр.с

IТ

tТ

РНД(З)-35/1000

220

252

1000

68

27

3

100

-

по электрической стойкости

по термической стойкости

5.8  Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока

Измерительные трансформаторы тока предназначены для подключения измерительных приборов (амперметров), токовых цепей счетчиков активной энергии и реактивной энергии и устройств релейной защиты.

Условия выбора:

по конструкции, назначению и классу точности; класс точности определяется приборами, к нему присоединяемыми: 0,2 – образцовые трансформаторы тока; 0,5 – для подключения счетчиков денежного расчета и точных защит; 1 – для подключения амперметров и приборов технического учета; 3(Р) или 10 – для присоединения устройств релейной защиты

по номинальному напряжению

по номинальному току первичной обмотки

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, так как нагрузка первичной обмотки трансформатора тока приводит к увеличению погрешностей. В справочниках обычно указываются нижний и верхний пределы первичных номинальных токов, на которые они выполняются. Это означает, что в этих пределах изготавливаются трансформаторы тока согласно следующей шкалы номинальных токов:

5; 7,5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500;600;750; 800; 1000; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000 А.

Вводы транзитной подстанции

по номинальному напряжению

220 ≥ 220

по номинальному току

600 ≥ 462,8

Выбранный трансформатор тока проверяют по следующим условиям:

По электродинамической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока, кроме шинных)

где первичный номинальный ток выбранного трансформатора, кА;

кратность электродинамической стойкости по паспорту трансформатора

50400 ≥ 8,8

Таблица 5.11-Электрические характеристики трансформатора тока наружной    установки на напряжение  220 кВ

Тип

Номинально напряжение

Обозначение

сердечника

Первичный

ток, А

Вторичный ток, А

Номинальная вторичная нагрузка в классе точности

Предельная кратность при

нагрузке, Ом (ВА)

Кратность тока термической стойкости

Кратность тока электродинамической стойкости

1

Ом

ВА

2 (50)

1,2

(30)

0,8 (20)

ТФЗМ-220А

220

Р2

500-1000-2000

5

500

-

-

25

-

22,7

100

Выбранный трансформатор тока проверяют по следующим условиям:

По электродинамической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока, кроме шинных)

где первичный номинальный ток выбранного трансформатора, кА;

кратность электродинамической стойкости по паспорту трансформатора

50400 ≥ 8,8

по термической стойкости

( I КТ)2tТ ≥ ВК(5.17)

где           КТ кратность термической стойкости по паспорту трансформатора

                        тока;

tТвремя прохождения тока термической стойкости, с (по паспорту)

I первичный номинальный ток выбранного трансформатора

              тока, кА

36000 ≥ 31,2

Перемычка транзитной подстанции

по номинальному напряжению

220 ≥ 220

по номинальному току

600 ≥ 393,9

Таблица 5.12-Электрические характеристики трансформатора тока наружной    установки на напряжение  220 кВ

Тип

Номинально напряжение

Обозначение

сердечника

Первичный

ток, А

Вторичный ток, А

Номинальная вторичная нагрузка в классе точности

Предельная кратность при

нагрузке, Ом (ВА)

Кратность тока термической стойкости

Кратность тока электродинамической стойкости

1

Ом

ВА

2 (50)

1,2

(30)

0,8 (20)

ТФЗМ-220А

220

Р2

500-1000-2000

5

500

-

-

25

-

22,7

100

Выбранный трансформатор тока проверяют по следующим условиям:

По электродинамической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока, кроме шинных)

50400 ≥ 4,8

по термической стойкости

( I КТ)2tТ ≥ ВК                                   

36000 ≥ 31,2

Сборные шины 35 кВ

по номинальному напряжению

35 ≥ 35

по номинальному току

800 ≥ 607

Таблица 5.13-Электрические характеристики трансформатора тока наружной    установки на напряжение  220 кВ

Тип

Номинально напряжение

Обозначение

сердечника

Первичный

ток, А

Вторичный ток, А

Номинальная вторичная нагрузка в классе точности

Предельная кратность при

нагрузке, Ом (ВА)

Кратность тока термической стойкости

Кратность тока электродинамической стойкости

1

Ом

ВА

2 (50)

1,2

(30)

0,8 (20)

ТФЗМ-35А

35

0,5

800-1500

-

-

-

-

16

-

65

100

Выбранный трансформатор тока проверяют по следующим условиям:

По электродинамической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока, кроме шинных)

       40000 ≥ 13,8

по термической стойкости

( I КТ)2tТ ≥ ВК                                   

36000 ≥ 31,2

Сборные шины 27,5 кВ

по номинальному напряжению

35 ≥ 27,5

по номинальному току

1000 ≥ 851

Таблица 5.14-Электрические характеристики трансформатора тока наружной    установки на напряжение  220 кВ

Тип

Номинально напряжение

Обозначение

сердечника

Первичный

ток, А

Вторичный ток, А

Номинальная вторичная нагрузка в классе точности

Предельная кратность при

нагрузке, Ом (ВА)

Кратность тока термической стойкости

Кратность тока электродинамической стойкости

1

Ом

ВА

2 (50)

1,2

(30)

0,8 (20)

ТФЗМ-35А

35

0,5

100-2000

-

-

-

-

13

-

65

50

Выбранный трансформатор тока проверяют по следующим условиям:

По электродинамической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока, кроме шинных)

       40000 ≥ 13,8

по термической стойкости

( I КТ)2tТ ≥ ВК                                   

76500 ≥ 14,3

Линии питающие потребителей

по номинальному напряжению

220 ≥ 220

по номинальному току

500 ≥ 34

Таблица 5.15-Электрические характеристики трансформатора тока наружной    установки на напряжение  220 кВ

Тип

Номинально напряжение

Обозначение

сердечника

Первичный

ток, А

Вторичный ток, А

Номинальная вторичная нагрузка в классе точности

Предельная кратность при

нагрузке, Ом (ВА)

Кратность тока термической стойкости

Кратность тока электродинамической стойкости

1

Ом

ВА

2 (50)

1,2

(30)

0,8 (20)

ТФЗМ-220А

35

0,5

500-1000-20000

-

-

-

-

25

-

22,7

100

Выбранный трансформатор тока проверяют по следующим условиям:

По электродинамической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока, кроме шинных)

       50400 ≥ 4,8

по термической стойкости

( I КТ)2tТ ≥ ВК      

52000 ≥ 4,5

5.9Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения предназначены для снижения высокого напряжения до величины 100 или 100/В для питания измерительных приборов, счетчиков активной и реактивной энергии, устройств релейной защиты. Трансформаторов напряжения работает в режиме, близком к холостому ходу, так как большое сопротивление подключаемых приборов одновременно изолирует цепи низкого напряжения от цепей высокого напряжения.

При выборе трансформаторов напряжения необходимо помнить, что их конструкция и схема соединения обмоток должны соответствовать назначению трансформаторов, которые могут быть одно- и трехфазными. Однофазные применяют при любых напряжениях, а трехфазные при напряжениях 6 (10) кВ. так как на подстанциях имеется необходимость обеспечения контроля изоляции электроустановок распределительного устройства, то необходимо применять трехобмоточных трансформаторы напряжения. Их третья обмотка соединена по схеме «разомкнутый треугольник», к которой подключается реле контроля изоляции.

Трансформаторы напряжения выбираются по следующим условиям:

в зависимости от конструкции и места установки;

по номинальному напряжению

UUраб

где первичное напряжение трансформатора напряжения, кВ;

напряжение на шинах распределительного устройства, к

которым подключают первичную обмотку трансформатора, кВ.

по классу точности, так как трансформатор напряжения имеет значения номинальной мощности, соответствует классам точности 0,2; 0,5; 1; 3.

Трансформаторы напряжения класса 0,2 являются образцовыми и служат для проверки других трансформаторов.

Устройства релейной защиты подключаются к трансформаторам напряжения класса 3

Расчетные контрольные электроизмерительные приборы должны подключаться к трансформаторам напряжения с классом точности 0,5.

Для включения параллельных обмоток щитовых электроизмерительных приборов применяют трансформаторы напряжения, работающие в классе точности 1.

Ввод промежуточной подстанции

по номинальному напряжению

UUраб  (5.18)

220 ≥ 220

Таблица 5.16-Электрические характеристики трансформаторанапряжения

Тип

Напряжение, В

Номинальная мощность, ВА, в классе точности

Предельная мощность

первичное

вторичное

дополнительной

обмотки НН

0,5

1

3

U1H

U2H

НКФ-220-58

220000:

100 :

100

400

600

1200

2000

Выбранный трансформатор напряжения должен быть проверен по нагрузке вторичной цепи по условию

 SS2расч  (5.19)

где            S–номинальная мощность однофазного трансформатора

S2расч – расчетная мощность однофазного трансформатора

Таблица 5.17 –Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения

Приборы, подключаемые к трансформатору напряжения

Тип прибора

Число катушек напряжения в приборе на одну фазу,шт.

Число приборов на одну фазу, шт.

Потребляемая мощность одно катушкой, ВА

cos φпр

sin φпр

Суммарная мощность, ВА

Рпр,Вт

Qпр, вар

счетчик активной энергии

САЗУ-

И670

2

4

4

0,38

0,93

12,15

29,75

счетчик реактивной энергии

СР4-

И673

3

4

7,5

0,38

0,93

34,2

83,7

Вольтметр

Э 377

1

1

2

1

0

2

-

Реле напряжения

РП-34Л

1

3

1

1

0

3

-

Итого

51,35

113,5

S2расч=                (5.20)

S2расч=

600 ≥ 124,6

Сборные шины 35 кВ

по номинальному напряжению

UUраб

35 ≥ 35

Таблица 5.18 - Электрические характеристики трансформаторанапряжения

Тип

Напряжение, В

Номинальная мощность, ВА, в классе точности

Предельная мощность

первичное

вторичное

дополнительной

обмотки НН

0,5

1

3

U1H

U2H

ЗНОМ-35-65

27500

127

100

150

250

600

1200

Выбранный трансформатор напряжения должен быть проверен по нагрузке вторичной цепи по условию

SS2расч

где            S– номинальная мощность однофазного трансформатора

S2расч – расчетная мощность однофазного трансформатора

Таблица 5.19 – Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения

Приборы, подключаемые к трансформатору напряжения

Тип прибора

Число катушек напряжения в приборе на одну фазу,шт.

Число приборов на одну фазу, шт.

Потребляемая мощность одно катушкой, ВА

cos φпр

sin φпр

Суммарная мощность, ВА

Рпр,Вт

Qпр, вар

счетчик активной энергии

САЗУ-

И670

2

4

4

0,38

0,93

12,15

29,75

счетчик реактивной энергии

СР4-

И673

3

4

7,5

0,38

0,93

34,2

83,7

Вольтметр

Э 377

1

1

2

1

0

2

-

Реле напряжения

Р-50

1

3

1

1

0

3

-

Итого

51,35

113,5

S2расч=

S2расч=

600 ≥ 124,6

Сборные шины 27,5 кВ

по номинальному напряжению

UUраб

35 ≥ 27,5

Таблица 5.20 - Электрические характеристики трансформатора напряжения

Тип

Напряжение, В

Номинальная мощность, ВА, в классе точности

Предельная мощность

первичное

вторичное

дополнительной

обмотки НН

0,5

1

3

U1H

U2H

ЗНОМ-35-65

27500

127

100

150

250

600

1200

Выбранный трансформатор напряжения должен быть проверен по нагрузке вторичной цепи по условию

SS2расч

где            S– номинальная мощность однофазного трансформатора

S2расч – расчетная мощность однофазного трансформатора

Таблица 5.21 – Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения

Приборы, подключаемые к трансформатору напряжения

Тип прибора

Число катушек напряжения в приборе на одну фазу,шт.

Число приборов на одну фазу, шт.

Потребляемая мощность одно катушкой, ВА

cos φпр

sin φпр

Суммарная мощность, ВА

Рпр,Вт

Qпр, вар

счетчик активной энергии

САЗУ-

И670

2

4

4

0,38

0,93

12,15

29,75

счетчик реактивной энергии

СР4-

И673

3

4

7,5

0,38

0,93

34,2

83,7

Вольтметр

Э 377

1

1

2

1

0

2

-

Реле напряжения

Р-50

1

3

1

1

0

3

-

Электронное реле защиты фидера, 27,5 кВ

УЭ3ФМ

1

4

4

1

0

16

-

Определитель места КЗ на КС

ОМП-71

1

2

1

1

0

2

-

Итого

69,35

113,45

S2расч=

S2расч=

600 ≥ 133

6 Требования ПУЭ к сооружению подстанций

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) разработаны с учетом обязательности проведения в условиях эксплуатации планово – предупредительных и профилактических испытаний, ремонтов электроустановок и их электрооборудования.

Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначены для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.

Электроустановки и связанные с ними конструкции должны быть стойкими в отношении воздействия окружающей среды или защищенными от этого воздействия.

В электроустановках должна быть обеспечена возможность легкого распознавания частей, относящихся к отдельным элементам (простота и наглядность схем, надлежащее расположение электрооборудования, надписи, маркировка, расцветка).

Буквенно-цифровые и цветовые обозначения одноименных шин в каждой электроустановке должны быть одинаковыми. при переменном токе: шины фазыА – желтым, фазы В – зеленым, фазы С – красным цветами.

Цветовое обозначение должно быть выполнено по всей длине шин, если оно предусмотрено также для более интенсивного охлаждения или антикоррозийной защиты.

Допускается выполнять цветовое обозначение не по всей длине шин, только цветовое или только буквенно-цифровым в местах присоединения шин. Если неизолированные шины недоступны для осмотра в период, когда они находятся под напряжением, то допускается их не обозначать. При этом не должен снижаться уровень безопасности и наглядности при обслуживании электроустановки.

В распределительных устройствах напряжением 6-220 кВ при переменном трехфазном токе сборные шины, а также все виды секционных шин должны располагаться:

а) при горизонтальном расположении:

– одна под другой: сверху вниз А-В-С;

– одна за другой, наклонно или треугольником: наиболее удаленная шинаА, средняя – В, ближайшая к коридору обслуживания С;

б) ответвления от сборных шин, если смотреть на шины из коридора обслуживания (при наличии трех коридоров – из центрального):

– при горизонтальном расположении: слева направо А-В-С;

– при вертикальном расположении (в одной плоскости или треугольником): сверху вниз А-В-С.

Выбор проводов, шин, аппаратов, приборов и конструкций должен производиться как по нормальным условиям работы (соответствие рабочему напряжению  и току, классу точности и т.п), так и по условиям работы при коротком замыкании (термические и динамические воздействия, коммутационная способность).

Распределительные устройства (РУ) должны иметь четкие надписи, указывающие назначение отдельных цепей, панелей, аппаратов. Надписи должны выполняться на лицевой стороне устройства, а при обслуживании с двух сторон также на задней стороне устройства. РУ, как правило, должны иметь мнемосхему.

Все металлические части РУ должны иметь антикоррозийное покрытие. Аппараты и приборы следует располагать так, чтобы возникающие в них при эксплуатации искры или электрические дуги не могли причинить вреда обслуживающему персоналу, воспламенить или повредить окружающие предметы, вызвать К3 или замыкание на землю.

На приводах коммутационных аппаратов должны быть четко указаны положения «включено», «отключено».

Открытые токоведущие части, как правило, должны иметь изоляционное покрытие. Между неподвижно укрепленными токоведущими частями разной полярности, а также между ними и открытыми проводящими частями должны быть обеспечены расстояния не менее 20 мм по поверхности изоляции и не менее 12 мм по воздуху. От неизолированных токоведущих частей до ограждений должны быть обеспечены расстояния не менее 100 мм при сетчатых и 40 мм при сплошных съемных ограждениях.

При установке распределительных устройств на открытом воздухе необходимо соблюдать следующие требования:

1) устройство должно быть расположено на спланированной площадке, на высоте не менее 0,2 м от уровня планировки и должно иметь конструкцию, соответствующую условиям окружающей среды в районах, где наблюдаются снежные заносы высотой 1 м и более, шкафы следует устанавливать на повышенных фундаментах,

2) должен быть предусмотрен местный подогрев для обеспечения нормальной работы аппаратов, реле, измерительных приборов и приборов учета в соответствии с требованиями государственных стандартов и других нормативных документов в шкафах должно быть предусмотрено местное освещение.

Электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения, несущие конструкции, изоляционные и другие расстояния должны быть выбраны и установлены таким образом, чтобы:

1) вызываемые нормальными условиями работы электроустановки усилия, нагрев, электрическая дуга или иные явления (искрение, выброс газов ит. п.) не Могли причинить вред обслуживающему персоналу, а также привести к повреждению оборудования и возникновению короткого замыкания или замыкания  на землю;

2) при нарушении нормальных условий работы электроустановки была обеспечена необходимая локализация повреждений, обусловленных действием КЗ;

З) при снятом напряжении с какой-либо цепи относящиеся к ней аппараты, токоведущие части и конструкции могли подвергаться безопасному техническому обслуживанию и ремонту без нарушения нормальной работы соседних цепей;

4) была обеспечена возможность удобного транспортирования оборудования.

Во всех цепях РУ должна быть предусмотрена установка разъединяющих устройств с видимым разрывом, обеспечивающих возможность отсоединения всех аппаратов (включателей, трансформаторов тока, трансформаторов напряжения.) каждой цепи со всех её сторон, откуда может быть подано напряжение.

Указанное требование не распространяется на высокочастотные заградители и конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, устанавливаемые на отходящих линию, а также трансформаторы напряжения емкостного типа, присоединяемые к системам шин, разрядники и ограничители перенапряжений, устанавливаемые на выводах трансформаторов и шунтирующих реакторов и. на отходящих линиях, а также на силовые трансформаторы с кабельными вводами.

Ошиновку РУ, как правило, следует выполнять из алюминиевых, и сталеалюминевых проводов, полос, труб и шин из профилей алюминия и алюминиевых сплавов электротехнического назначения.

Конструкция жесткой ошиновки должна предусматривать устройства для гашения вибрации шин и компенсирующие устройства для предотвращения передачи механических усилий на контактные выводы аппаратов и опорные изоляторы от температурных деформаций и неравномерной осадки опорных конструкций.

Указатели уровня и температуры масла маслонаполненных трансформаторов и аппаратов и другие указатели, характеризующие состояние оборудования, должны быть расположены таким образом, чтобы были обеспечены удобные и безопасные условия для доступа к ним наблюдения за ними без снятий напряжения.

Для отбора проб масла расстояние от уровня пола или поверхности земли до крана трансформатора или аппарата должно быть не менее 0,2 м или должен быть предусмотрен соответствующий приямок.

Соединения гибких проводов в пролетах должно выполняться опрессовкой с помощью соединительных зажимов, а соединения в петлях у опор, присоединение ответвлений в пролете и присоединение к аппаратным зажимам – опрессовкой или сваркой. При этом присоединение ответвлений в пролете выполняется, как правило, без разрезания проводов пролета.

Пайка и скрутка проводов не допускаются.

Соединения жестких шин в пролетах следует выполнять сваркой, а соединение шин соседних пролетов следует выполнять с помощью компенсирующих устройств, присоединяемых к шинам, как правило, сваркой. Допускается присоединение компенсирующих устройств к пролетам с помощью болтовых соединений.

Ответвления от жестких шик могут выполняться как гибкими, так и жесткими, а присоединение их к пролетам следует выполнять, как правило, сваркой. Присоединение с помощью болтовых соединений разрешается только при обосновании.

Ответвления от сборных шин ОРУ, как правило, должны располагаться нижё сборных шин.

Установка трансформаторов должна обеспечивать удобные и безопасные условия его осмотра без снятия напряжения.

Трансформаторы необходимо устанавливать так, чтобы отверстие защитного устройства выброса масла не было направлено на близко установленное оборудование. Для защиты оборудования допускается установка заградительного щита между трансформатором и оборудованием.

7 Текущий ремонт трансформатора собственных нужд  

Заключение

В ходе курсового проекта была рассмотрена транзитная тяговая подстанция переменного тока электрифицированных железных дорог с распределительными устройствами 220/35.5/27,5кВ.

В работе мною были  рассчитаны мощности подстанций, рабочие максимальные токи, определены токи короткого замыкания для распределительных устройств 220/35,5/ 27,5кВ.

Для преобразования электрической энергии использован трансформатор типа ТДТЭ-40000/220.

Выбрано и проверенно коммутационное оборудование:

выключатели типов ЯЭ-220-Л-11У4,С-35-3200-50Б У1,МВК-25Э-1/0,43;

измерительные трансформаторы тока: ТФЗМ-220А, ТФЗМ-35А;

трансформаторы напряжения: НКФ-220,ЗНОМ-35-65

Библиографический список

1. Петров Е.Б. электрические подстанции/Методическое пособие по дипломному и курсовому проектированию. Маршрут, 2004.–246с.

2. Почаевец В.С. Электрические подстанции: Учеб.для техникумов и колледжей ж.-д. трансп.– М.: Желдориздат, 2001.–512 с.

3. Бей Ю.М., Мамошин Р.Р., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции/ Учебник для вузов ж.-д. транспорта.–М.: Транспорт,1986–319 с.

4. Гринберг-Басин М.М. Тяговые подстанции: Пособие по дипломному проектированию; Учебное пособие для техникумов ж.-д. трансп.–М.: Транспорт,1986.–168 с.

5. Правила устройства электроустановок. 7-е изд.–Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2005.–512 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4896. Техника безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом 413 KB
  Лекции по технике безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом Введение Основными нормативными документами по безопасности при проектировании и разработке месторождений твердых полезных ископаемых открытым способом...
4897. Аудит налогообложения. Сущность и назначение аудиторской деятельности 536 KB
  Тема 1. Сущность и назначение аудиторской деятельности 1.История развития аудита и его значение в рыночной экономике 2.Цель и задачи аудита 3.Принципы аудита 4.Виды аудита 1.История развития аудита и его значение в рыночной экономике Аудит - одна из...
4898. Основы маркетинга. Анализ рыночной ситуации в маркетинге. Конспект лекций 857.5 KB
  Введение в маркетинг План: Маркетинг и социально-экономическое развитие страны. Сущность и основные понятия маркетинга. Краткая история маркетинга и особенности его становления в России. Маркетинг как составная часть мене...
4899. Логістика. Навчально-методичний посібник 1.15 MB
  Метою вивчення дисципліни є формування системи знань з теорії, методології, методики та організаційних основ логістичного управління ресурсними потоками в національній економіці вивчення практики логістичного обслуговування споживачів різнома...
4900. Социологические исследования в библиотеках 968 KB
  В содержании и условиях деятельности российских библиотек происходят глубокие изменения. Библиотекам необходимо не только адаптироваться к новым экономическим, политическим, социокультурным условиям, но и выработать инновационные стратегии своего по...
4901. Управление персоналом: понятие и подходы 34.59 KB
  Управление персоналом: понятие и подходы Предприятие (организация, фирма), будучи целостной производственно-хозяйственной системой, тем не менее может быть представлено как совокупность составляющих ее элементов (подсистем), естественно взаимосвязан...
4902. Обзор моделей жизненного цикла разработки программного обеспечения 621 KB
  Обзор моделей жизненного цикла разработки программного обеспечения Модели жизненного цикла разработки ПО Определение модели ЖЦ разработки ПО Проект – это уникальный процесс, в ходе выполнения которого получают уникальный продукт. Таким об...
4903. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем 1013.5 KB
  CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем Несмотря на высокие потенциальные возможности CASE-технологии (увеличение производительности труда, улучшение качества программных продуктов, поддержка унифицированн...
4904. Современные методы и средства проектирования информационных систем 754.5 KB
  Современные методы и средства проектирования информационных систем Основы методологии проектирования ИС Жизненный цикл по ИС Модели жизненного цикла ПО Методологии и технологии проектирования ИС. Общие...