71608

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Электрическая тяга является основным потребителем электроэнергии на железнодорожном транспорте. Удовлетворение потребностей железнодорожного транспорта в электроэнергии осуществляется в основном путем присоединения железнодорожных установок к районным сетям энергосистемы.

Русский

2015-02-16

1.4 MB

6 чел.

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Ярославский филиал федерального государственного бюджетного

образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Московский государственный университет путей сообщения»

Проект допущен к защите:

______________________________

Зам. директора техникума по УПР

                                   Н.В. Замурий

______________________________

(дата, подпись)

Проект защищен с оценкой:

______________________________

______________________________

(дата, подпись)

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Пояснительная записка

ДП 140409 18.00 ПЗ

Основная профессиональная образовательная программа по специальности 140409

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ (по отраслям)

Форма обучения – ОЧНАЯ

Тема: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Разработал

Н.М.Хомутова

Руководитель проекта

Н.М.Шахарова

Нормоконтроль

                             Л.В.Буйлова

Председатель ЦК

специальных дисциплин

                               И.А.Кипцевич

2014

СОДЕРЖАНИЕ

Ведение

5

1

Создание схемы внешнего электроснабжения

8

2

Расчет мощности подстанции

9

2.1

Определение мощности районных потребителей

10

2.2

Схема питания и секционирования контактной сети

11

2.3

Расчет мощности собственных нужд

12

2.4

Расчетная мощность для выбора главных понижающих трансформаторов

12

2.5

Расчет мощности главных понижающих трансформаторов

13

2.6

Определение полной мощности подстанции

14

2.7

Создание принципиальной схемы

15

3

Расчет максимальных рабочих токов

16

4

Расчет параметров короткого замыкания

19

4.1

Создание расчетной схемы для определения параметров короткого замыкания

20

4.2

Расчет относительных сопротивлений элементов цепи короткого замыкания

22

4.3

Схема замещения

23

5

Выбор и проверка электрического оборудова6ия подстанций по режиму короткого замыкания

27

6

Расчет контура заземления

29

7

Выбор аккумуляторной батареи

31

8

Расчет молниезащиты

33

9

Потребители собственных нужд

34

9.1

Расчет осветительной и силовой низковольтной сети подстанции

38

10

Охрана труда и Электробезопасность при выполнении ремонта оборудования

42

11

Пожарная безопасность

47

11.1

Содержание территории ,зданий, помещений, сооружений

51

11.2

Требования к энергетическому оборудованию

52

12

Расчет годовых эксплуатационных расходов на содержание тяговых подстанций

56

Заключение

61

Список используемых источников

63

ВВЕДЕНИЕ

Высокая оценка электрической энергии в развитии общества объясняется большим преимуществом ее перед всеми другими видами энергии, а именно транспортабельностью на большие расстояния, дробимостью и легкостью превращения в другие виды энергии, что позволяет применить ее для самых разных нужд общественного производства и потребностей населения.

Электрическая тяга является основным потребителем электроэнергии на железнодорожном транспорте. Удовлетворение потребностей железнодорожного транспорта в электроэнергии осуществляется в основном путем присоединения железнодорожных установок к районным сетям энергосистемы.

Энергию на тягу поездов получают от энергосистемы через их высоковольтные линии и районные подстанции и, непременно, через специальные тяговые подстанции. Каждая тяговая подстанция является ответственным электротехническим сооружением, оснащенным мощной современной силовой аппаратурой (трансформаторы, автотрансформаторы, полупроводниковые преобразователи, батареи конденсаторов, разъединители, короткозамыкатели) и усилительной аппаратурой, большая часть которой работает в режиме телеуправления.

Тяговые подстанции предназначены для понижения электрического напряжения и последующего преобразования тока (только для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией электровозов, трамваев и троллейбусов. Как известно первой тягой, которая применялась на железных дорогах, была тепловозная. В дальнейшем увеличение грузовых и пассажирских перевозок привело к тому, что встал вопрос об использовании электрической тяги. Это было верное направление.                               Отсутствие загрязнения окружающей среды, больший, по сравнению с тепловозной тягой, коэффициент полезного действия, снижение себестоимости перевозок – это одни из положительных сторон электрической тяги.

29 августа 1929 года была завершена электрификация первого участка Москва – Мытищи на постоянном токе. Сначала электрификация осуществлялась напряжением 1,5 кВ, но из-за больших потерь его увеличили  до 3 кВ.

Следующим этапом стала электрификация на переменном токе напряжением 27,5 кВ. К этому времени часть дорог была электрифицирована на постоянном токе. Это привело к необходимости строительства станций стыкования. Эти станции включают в себя устройства и оборудование как постоянного, так и переменного тока и имеют высокий уровень оснащенности.

Тяговые подстанции постоянного тока в России строятся вдоль полотна железной дороги на расстоянии 25—50 км. Это расстояние зависит, как от размеров движения поездов, так и от профиля пути. Получают электроэнергию от подстанций РАО «ЕЭС России» по воздушным и кабельным линиям электропередачи напряжением 6—500 кВ. Электроэнергия поступает в первичное открытое или закрытое распределительное устройство.

Далее электроэнергия поступает на понижающий трансформатор, откуда она подаётся на преобразовательный агрегат (выпрямитель) - при работе контактной сети на постоянном токе. С преобразовательного агрегата выпрямленный ток подаётся на основную и резервную системы шин и распределяется в контактную сеть через быстродействующие автоматы. В Российской Федерации номинальное напряжение выпрямленного тока железнодорожных тяговых подстанций нормируется Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации и установлено на уровне 3300В.

Тяговые подстанции переменного тока имеют то же предназначение, что и подстанции постоянного тока, за исключением того, что в них отсутствуют преобразовательные агрегаты для выпрямления тока. Расстояние между подстанциями составляет 50-120 км. Номинальное напряжение, подаваемое в контактную сеть 27500 В. Подстанции переменного тока питаются по линиям напряжением 110 или 220 кВ. Первичные обмотки трансформаторов соединены в звезду, нейтраль заземляется. Вторичные обмотки соединены в треугольник, фаза

C заземляется и соединяется с рельсами железной дороги без каких-либо коммутационных аппаратов. Напряжение фаз A и B через открытое распределительное устройство подается в контактную сеть двух путей соответственно, а также в линию ДПР ("Два Провода -- Рельс") для питания нетяговых потребителей. Как правило, силовые трансформаторы имеют третью обмотку — 6, 10, реже 35 кВ, так как на железной дороге имеется множество других потребителей, кроме электровозов. Во-первых, это автоматика и телемеханика дороги — светофоры, стрелки, связь. Эти потребители требуют качественного и стабильного напряжения, для их снабжения прокладываются линии СЦБ (Сигнализация-Централизация-Блокировка) напряжением 6 или 10 кВ, которые запитываются через повышающий трансформатор 0,23(0,4)/6(10) кВ от сети собственных нужд подстанции.

Во-вторых, прочие потребители — отопление и освещение станций, переездов и так далее, а также сторонние потребители. Для их подключения используются либо фидеры ДПР напряжением 27,5 кВ, либо специальные линии ПЭ (Продольное Электроснабжение) на напряжении 6 или 10 кВ.

1 СОЗДАНИЕ СХЕМЫ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Электроснабжение проектируемой подстанции осуществляется от воздушных линий 110 кВ (ВЛ1 – 110кВ, ВЛ2 – 100кВ), которые соединяют две электроустановки (энергосистему ГРЭС мощностью 200МВА и районную подстанцию мощностью 126 МВА). По схеме присоединения подстанции к энергосистеме был определен тип тяговой подстанции – отпаечная.

     Рисунок 1.1- Схема внешнего электроснабжения


2 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПОДСТАНЦИИ

Подстанция получает питание по вводам от сети внешнего электроснабжения. Питающие напряжение подается на первичные обмотки главных понижающих трехобмоточных тр-ов. Вторичные обмотки тр-ов напряжением 27,5кВ запитывают ОРУ-27,5кВ,которое служит для обеспечения электрической энергии железной дороги по фидерам к.с. От третьей обмотки запитывается КРУН-10кВ для питания нетяговых потребителей.

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

                            Ввод 1                                            Ввод 2

Рисунок 2.1- Структурная схема тяговой подстанции переменного тока 27,5 кВ

2.1 Определение мощности районных потребителей

Для определения полной мощности указанных потребителей используют следующую формулу:

                                         Smax = Pцс/ cosα,кВА,                                                   (2.1)

где Pц- активная мощность;

     Кс – коэффициент спроса;

     cosα – коэффициент мощности .                                

                                         Smax = 2000*0.8/0.8=2000кВА

Полная мощность остальных потребителей определяется аналогично и полученные данные записываются в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Мощности районных потребителей

Потребители

Тип, длина линии

Р, кВт

Кс

cosφ

Smax,кВА/

Iрmax

ОРУ-27,5кВ

ФКС-1

ФКС-2

ФКС-3

ДПР

ВЛ-35км

4500

1

0,85

РУ- 10кВ СЦБ

ФСЦБ

ВЛ-35км

35

1

0,8

РУ-0,4кВ

ТСН

2.2 Схема питания и секционирования контактной сети

Рисунок 2.2 – Схема питания и секционирования контактной сети

I1=230А    I3=460

I2=280А    

Токи, потребляемые поездами, определяются расчетом параметров тяговой сети переменного тока и в данном курсовом проекте взяты за основу для определения мощности на тягу.

                          Sтяг= Iш(2Iэ+0,65 Iэ)*Кр*Кк*Км, ВА,                                          (2.2)

где Кр=0,9- коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки фаз тр-ра;

Кк=0,93-коэффициент,учитывающий влияния компенсации реактивной мощности;

Км=1,45-коэффициент,учитывающий влияние внутрисуточной неравномерности движения на износ обмоток тр-ра(для двухпутного участка);

Sтяг=(2*11000+0,65*7000)*0,9*0,93*1,45=32222,3 ВА

2.3 Расчет мощности 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 Sс.н.принимается равной 0,5-0,8% от мощности на тягу:

                                                              Sс.н.=(0,005-0,008)*Sтяг,кВА.                                                         (2.3)                                                         

где Sтяг - мощность на тягу.

      Sс.н.=0,008*36779,66=294,2кВА

2.4  Расчётная мощность для выбора главных понижающих тр-ов

                                         Sэчэ=(Sтяг+Sдпр+S0,4+ Sсцб )*Кр ,кВА,                                                        (2.4)

 где Sтяг – мощность на тягу;

    Sс.н - мощность собственных нужд;

    Sдпр - мощность потребителя ДПР.

Sэчэ=(36779,66+5294,1+00,4+10)*0,95=39979,9кВА

                                         Smax=( S10+ S27,5)*кр,кВА,                                          (2.5)          

 

                          

2.5 Расчет мощности главных понижающих трансформаторов

Трансформаторы собственных нужд выбираем типа ТМ-400/10кВА

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. На подстанциях устанавливается два ТСН с вторичным напряжением 0,4 кВ, каждый из которых рассчитан на полную мощность потребителей собственных нужд.

Sн.тр.=400кВА          Uн2=0,4кВ

Uк=4,5%                 Uн1=10кВ

Схема и группа соединения обмоток: Y- Y*.

Трансформатор Т СЦБ выбираем типа ТМ-63/10кВА

Sн.тр.=63кВА           Uн2=0,4кВ

Uк=4,5%                  Uн1=10кВ

Схема и группа соединения обмоток: Y- Y*-0.

2.6 Определение полной мощности подстанции

Полная мощность подстанции зависит от схемы внешнего электроснабжения, определяющей ее тип (опорная, транзитная, на отпайках, тупиковая, трансформаторная, получающая питание от шин другой подстанции), и от количества и мощности главных понижающих трансформаторов.

                    Для отпаечной подстанции:   

                                                                         Sтп=nтр* Sн.т.,кВА,                                      (2.8)

где Sн.тр – мощность главного понижающего трансформатора;                

     nтр – число установленных на проектируемой подстанции главных понижающих трансформаторов.

                                             Sтп =2*400 = 800(кВА)


                                     2.7 Создание принципиальной схемы

Рисунок 2.3 – Принципиальная схема тяговой подстанции переменного тока

3 РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ТОКОВ

Токоведущие части и электрическое оборудование подстанции выбирают по условию их длительной работы при номинальной и повышенной нагрузке, не превышающей максимальной рабочей. Для этих целей необходимо рассчитать максимальные рабочие токи сборных шин и всех присоединений к ним. Эти значения тока необходимы для определения допустимых токов токоведущих частей и номинальных токов электрического оборудования подстанции.

Таблица 3.1 – Расчет токов короткого замыкания

Присоединение

Формула

Результат

Примечание

1

2

3

4

Вводы подстанции

Iр. max = Кав*Sэчэ/ √3*Uн1

Iр. max=1,4*39979,9/√3*27,5

1197,1 (А)

Кав = 1,4 – коэффициент аварийной перегрузки трансформатора;

Sн.тр. – полная мощность подстанции;

Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки Т

Сборные шины первичного напряжения тяговой подстанции

Iр.maxпрр.н*Sэчэ/√3*Uн1

Iр.max=1,3*0,7*39979,9/√3*110

778,2 (А)

Кпр = 1,3 – коэффициент перспективного развития подстанции;

Кр.н = 0,7 – коэффициент распределения нагрузки на СШ и перемычках первичного напряжения;

Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки ГПТ

Первичные и вторичные обмотки  силовых трансформаторов

(главные понижающие трансформаторы, ТСН, Т СЦБ)

Iр. max = Кав*Sн.тр / √3*Uн1

Iр. max = 1,4*400/√3*27,5

Iр. max = 1,4*63/√3*10

Iр. max = 1,4*400/√3*0,4

Iр. max = 1,4*63/√3*0,4

11,9 (А)

5,1 (А)

823,5 (А)

129,7(А)

Sн.тр – номинальная мощность силового трансформатора;

Uн1 – номинальное напряжение первичной обмотки силового трансформатора

Сборные шины  РУ-0,4 (кВ)

Iр. max = Sс.н+ Sсцб / √3*Uн2

Iр. max = 294,2+43,75/√3*0,4

496,9(А)

SСН – расчётная мощность собственных нужд тяговой подстанции;

Uн2 –  номинальное напряжение вторичной обмотки ТСН

Сборные шины  КРУН СЦБ

Линии питающие потребителей ДПР, ФСЦБ

Сборные шины вторичных напряжений (глав. Пониж. Тр-ов)

Iр. max = SСЦБ / √3*Uн1

Iр. max = 43,75/ √3*10

Iр. max =ДПР/√3*27,5

Iр. max =ФСЦБ/√3*10

Iр. max = Кр.н./√*27,5

2,57 (А)

113,2 (А)

2,57 (А)

427,59 (А)

SСЦБ – расчётная мощность СЦБ;

Uн1 –  номинальное напряжение первичной обмотки Т СЦБ

                    4 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Из возможных аварийных режимов (КЗ различных видов, обрывы проводов, нарушение устойчивости параллельной работы и возникновение асинхронного хода частей электрической системы, сложные виды повреждений и т.п.) расчетным для выбора электрооборудования обычно является режим КЗ.

Расчетные условия КЗ включают в себя: расчетную схему электроустановки, расчетное место КЗ, расчетный вид КЗ, расчетную продолжительность КЗ.

Расчетный вид КЗ принимается в зависимости от степени воздействия тока КЗ на электрооборудование. Расчетным видом КЗ при проверке на термическую стойкость проводников и электрических аппаратов электроустановок напряжением свыше 1 кВ вплоть до 35 кВ является трехфазное КЗ, в электроустановках напряжением 110 кВ и выше — трех- или однофазное КЗ.

Электродинамическая стойкость проводников и электрических аппаратов проверяется обычно по условиям воздействия электродинамических сил от ударного тока КЗ (t ≈ 0,01 с).

Расчетную продолжительность КЗ при проверке проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость при КЗ определяют сложением времени действия основной релейной защиты, в зону действия которой входят проверяемые проводники и аппараты, и полного времени отключения ближайшего к месту КЗ выключателя.

При проверке проводников на термическую стойкость при КЗ определяют их температуру нагрева к моменту его отключения и сравнивают ее с предельно допустимой температурой нагрева. Проводник удовлетворяет условию термической стойкости, если температура нагрева проводника Тк к моменту отключения КЗ не превышает предельно допустимую температуру ТК ДОП нагрева соответствующего проводника при КЗ.

4.1 Создание расчётной схемы для определения параметров  короткого замыкания

Рисунок 4.1 – Расчетная схема для определения параметров короткого замыкания

Система величин, которая положена в основу расчетов параметров цепи короткого замыкания, называется базисной. В базисную систему величин входят базисная мощность Sб, базисное напряжение Uб, базисные токи Iб.

За базисную мощность Sб, можно принять суммарную мощность трансформаторов районных подстанций Sб = 80 (МВА)

Базисное напряжение:

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

  

  Таблица 4.1 – Расчет базисного тока

Ступень напряжения

Формула

Результат

Примечание

27,5кВ

Iб = Sб / √3 * Uср

I = 80/√3 * 28,9

1,6(кА)

Iб - базисный ток;

Uср – среднее напряжение

Sб-базисная мощность

25кВ

Iб = Sб / √3 * Uср

I = 80/√3· 26,2

1,7 (кА)

4.2 Расчет относительных сопротивлений  элементов цепи короткого замыкания

Элемент схемы

Исходные параметры

Расчётная формула

Линия электропередачи

воздушная (кабельная)

Uср, кВ

L, км

Хо, Ом/км

Х*ВЛ(КЛ) = Хо L · (Sб/U 2ср)  

Х*ВЛ=0,4*15(80/835,2)=0,54

Трансформатор двухобмоточный

Sн.тр, МВА

Uк, %

Х*б.тр = (Uк /80) · (Sб/ Sн.тр)  

Х*бтр =16,75/100*80/40=0,32

Трансформатор трёхобмоточный

Sн.тр, МВА

Uк В-С, %

Uк В-Н, %

Uк С-Н, %

Uк.н = 0,5(Uк В-С+ Uк В-Н - Uк С-Н)

Uк.н = 0,5(17+6-10,5)=6,25                                

Х*б.тр.В = (Uк.В /100) *(Sб/ Sн.тр)

Х*б.тр.В = (11/100) *(100/40) = 0,275

Х*б.тр.С = (Uк.С /100) * (Sб/ Sн.тр)

Х*б.тр.С = (6,5 /10)*(100/40)=0,16

Таблица 4.2 - Расчет относительных сопротивлений  элементов цепи

4.3 Схемы замещения

Рисунок 4.2 – Схема замещения

Выполняемые  преобразования

Формулы для определения результирующих сопротивлений после преобразования

Последовательное соединение сопротивлений

Хрез = Х1 + Х2 + Х3 + …. Хn

Параллельное соединение сопротивлений

1/ Хрез = 1/ Х1 + 1/ Х2 + 1/ Х3 + …1/ Хn

при двух ветвях

Хрез = (Х1 · Х2) / (Х1 + Х2)

при трёх ветвях

Хрез = (Х1 · Х2 · Х3) / (Х1 · Х2 + Х1 · Х3 + Х2 · Х3)

Таблица 4.3 – Основные формулы для преобразования схем замещения

Анализируя схему замещения, определяем, что:

1.Сопротивления 1,2  и 3 соединены последовательно – их эквивалентное сопротивление будет  хб1-3

х1-31+ х2+ х3= 0,146+0,25+0,06=0,456 (4.1)

Рисунок 4.3 – Схема замещения сопротивлений 1,2 и 3

2.Сопротивления 4,5 и 6 соединены последовательно – их эквивалентное сопротивление будет  х4-6 .(Смотри рисунок 4.3).

х2-54+ х56=0,09+0,15+0,009=0,249 (4.2)

3.Сопротивления 1-3 и 4-6 соединены параллельно – их эквивалентное сопротивление будет  х1-6.

х1-5==  = 0,16 (4.3)

Рисунок 4.4 – Схема замещения сопротивлений 1-3 и 4-6

4.Сопротивления 7,8 и 9 соединены последовательно – их эквивалентное сопротивление будет  х7 (Сморти рисунок 4.5)

х7-97+ х89=0,16+0,27+0,16=0,59 (4.4)

Рисунок 4.5 – Схема замещения сопротивлений 1-9

Определяем относительное сопротивление до точки КЗ:

                              (4.5)  

Удельное сопротивление тяговой сети для контактной подвески ПБСМ-70+МФ-85

r21=0.22

x21=0.42

Xб.т.с.= x21*l*Sб/Uср2=0,42*20*(100/26,22)=1,22  (4.6)

                        Rб.т.с.= r21*l* Sб/Uср2=0.22*20*(100/26.2)=0,64   (4.7)

где  - среднее расчётное сопротивление тяговой сети;

- расстояние до точки КЗ.

Z=√(0.59+0.5*1.22)2+(0.5*0.64)2=1.2

Установившееся значение тока короткого замыкания:

Iк1 = Iб110 / Х*б.к1, (кА),   (4.8)

                 где  Iб - базисный ток для той ступени напряжения, где находится точка КЗ;

  Х*б.к – результирующее сопротивление до расчётной точки короткого замыкания.

                            Iк1 =0,5/0,16=3,125(кА)

                                            Iк2 =2,04/0,59=3,45(кА)

Определяем максимальный ток двухфазного КЗ:

                                       (4.9)

I k max=100/(2*26,2*1,2)=1,6(кА)

   Ударный ток короткого замыкания:  

                                                                  iу = 2,55 Iк                                                    (4.10)

     iу =2,55*1,6=4,08(кА)

5 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОДСТАНЦИИ ПО РЕЖИМУ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Выбор электрооборудования состоит в определении его типа (марки, сечения) по условиям продолжительных режимов и проверке по условиям кратковременных режимов, определяющим из которых, как правило, является режим короткого замыкания. Выбор электрических аппаратов и проводников производится на основе задания на дипломное проектирование.

Под расчетными условиями понимаются наиболее тяжелые, но достаточно вероятные условия, в которых могут оказаться электрический аппарат или проводник при различных режимах их работы в электроустановках. Расчетные условияэто требования энергосистем и электроустановок к параметрам электрооборудования конкретной электрической цепи.

Различают четыре режима работы электроустановок и их элементов: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный. Аварийный режим является кратковременным режимом, остальные — продолжительными. Хотя различные аварийные режимы по продолжительности составляют обычно доли процента от продолжительности рабочих режимов, но их условия могут оказаться крайне опасными для успешного функционирования электрооборудования, поэтому оно выбирается по расчетным условиям продолжительных рабочих режимов и обязательно проверяется по расчетным условиям аварийных режимов.  

ОРУ-27,5кВ:

Выбираем выключатель ВБН-27,5кВ

Проверка на электродинамическую стойкость:

по номинальному периодическому току отключения: Iпр.с ≥ Iк

                                                                                       20кА≥1,73кА,

  Где  Iпр.c – эффективное значение периодической составляющей предельного      

 сквозного тока КЗ по каталогу, кА; Iк- ток трехфазного КЗ, определяемый по    

 формуле, кА

 Выбор и проверка изоляторов:

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

Выбираем опорный изолятор марки ОФ-35-375:

Условие выбора:F=0.176/ (iу2*l/a)

                     Fрасч=0,176*(4,08*4/1)=2,8

                         Fразр=3680*0,6=2208

                           Fрасч ≤ 0,6 Fразр

                                       2,8≤1324,8

6 РАСЧЕТ КОНТУРА ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Согласно ПУЭ в целях выравнивания потенциала и обеспечения присоединения электрооборудования к заземлителю на территории занятой оборудованием, следует прокладывать продольные и поперечные заземлители и соединять их между собой в заземляющую сетку. Продольные заземлители должны быть проложены вдоль осей электрооборудования со стороны обслуживания на глубине 0,5-0,7 м от поверхности земли и на расстоянии 0,8-1 м от фундамента или основания оборудования. Поперечные заземлители прокладывать в удобных местах между оборудованием на глубине 0,5-0,7 м. Расстояние между продольными заземлителями рекомендуется принимать увеличивающимся от периферии к центру заземляющей сетки. Расстояние от ограды до сетки 2 м.Сетка выполняется из металлических полос, ширина полосы (0,02-0,04)м.Конструкция вертикальных заземлителей(труба, диаметром 50мм,длинной 2,5м,расстояния между заземлителями 5м).Размер территории тяговой подстанции 80 на 80м. Грунт-торф .

Число вертикальных заземлителей:   

                                                             nв=Lг/а, (6.1)

где а=5;

Lг(Периметр)=4*80=320(м)

nв=320/5=64

Удельное сопротивление грунта:

                                                          ᶈрасч.=Ксᶈ(Ом*м),                                             (6.2)

где Кс=2,0…4,5-коэффициент сезонности, учитывающий просыхание и промерзание грунта;

    ᶈ-удельное сопротивления грунта.     

   ᶈрасч.=20*1,45=29(Ом*м)

Сопротивление горизонтальных заземлителей:

                                  Rг=0,37* ᶈрасч/( Lг*ḩг)*lg(2 Lг2/bh),(Ом),                           (6.3)

  где b=(0,02…0,04)м - ширина горизонтальной полосы;

        h=(0,05…0,8)м – глубина заложения полосы;

      г – коэффициент экранирования горизонтальных заземлителей.                

               Rг=0.37*29/(1500*0.31)* lg(215002/0.02*0.05)=0.19(Ом)

  Сопротивление вертикальных заземлителей:

                                                       Rв ≤ ( Rг* Rз)/ (Rг- Rз),(Ом)   (6.4)

                                       Rв ≤ ( 0,19*0,1)/(0,19-0,1)=0,2(Ом)

                                                 Rз.гр.=0,308* ᶈрасч,(Ом)  (6.5)

                                              Rз.гр.=0,308*29=8,9 (Ом)

Количество вертикальных заземлителей:

                                                   nв= Rз.гр/( Rв*в),   (6.6)

 где   в- коэффициент экранирования вертикальных заземлителей.                                            

                                                  nв=8.9/0.2*0.54=82

7 ВЫБОР АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

При выборе батареи исходят из аварийного режима работы электроустановки, когда к постоянной нагрузке батареи добавляется нагрузка аварийного освещения и других потребителей, переключаемых на питание от постоянного тока при исчезновении переменного напряжения. К постоянной нагрузке на подстанциях относятся цепи управления, сигнализации, защиты, автоматики, телемеханики, блокировок безопасности, на тяговых подстанциях постоянного тока дополнительно – держащие катушки быстродействующих выключателей.

    Таблица 7.1 – Потребители аккумуляторной батареи

Потребители  постоянного тока

Число

одновременно

работающих

Ток одного

потребителя, А

Нагрузка батареи, А

Длительная

Кратко временная

Постоянно присоединённые приёмники;

лампы положения выключателей, отделителей и короткозамыкателей  

9

0,065

0,5

Устройства управления и защиты.

Приемники: присоединенные при аварийном режиме.

Уст-ва телеуправления и связи.

8

0,8

Аварийное: освещение

Привод электромагнитный ВБН- 27,5

5

100

Итого:

14,3

100

 Выбор аккумуляторной батареи:

- Ток длительного разряда в аварийной режиме:

(А),                                        (7.1)

                                                          

где  - ток постоянной нагрузки рабочего режима;

      - ток временной аварийной нагрузки.

                                               Iдл.разр. =8,5+5,8=14,3(А)

- Необходимая расчетная мощность емкость батареи:

(А*ч),                                     (7.2)

где tав = 2ч – длительность разряда при аварии  для тяговых подстанций.

                                                         Q=14,3*2=28,6 (А*ч),

  Расчет емкости батареи:

                                                       Q = Iдл.разр * tав    (А*ч)  

                                                       Q =  28.6*2=57.2

      Основные технические данные аккумуляторной батареи классов:

 HOPPECKE

 Наименование:GrOE (DIN 40738)

 Диапазон емкости: 75 …2600 А*ч

 Напряжение: 2 В

 Электролит (плотность): жидкий 1,22 кг/л

 Саморазряд в сутки: 0,1%

 Характерное время разряда: 30с – 10ч

8 РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

     Для электроустановки напряжением выше 1000В с изолирующей     

нейтралью.

Сопротивление заземления устройства R3 ≤10 Ом, R3 = 2 Ом. Грунт: торф.                                          

Удельное сопротивление грунта (ρ) = 20 Ом*м. Заземляющие устройство  

состоит из горизонтальных и вертикальных заземлений. Горизонтальные

заземления выполнены из металлической полосы, ширина полосы 0,04м;

глубина заложения полосы 0,8м. Из горизонтальных заземлений

выполнить сетку. Размер подстанции 15*20.

Периметр территории составляет Ln = 70м. Грунт в месте сооружения подстанции имеет удельное сопротивление ρ = 20 Ом*м.

                                                     Rв = 0.226*30=6.78 (Ом);

                    Определение сопротивлений горизонтальных заземлителей:

                                                            Ρрасч =kс*ρ,

где kc – коэффициент сезонности, учитывающий просыхание и промерзание грунта ;

        ρ – удельное сопротивление грунта.

                                                                     Ррасч = 3,0*20=60

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тяговая подстанция является одним из основных объектов дистанции электроснабжения. Это сложная техническая система, состоящая из более чем 20 принципиально различных групп оборудования, аппаратов и других электротехнических устройств.

Основными производственными технологическими процессами на тяговой подстанции являются:

- прием, преобразование и распределение электроэнергии;

- техническое обслуживание и ремонт устройств, обеспечивающих нормальное электроснабжение.

Вспомогательные производственные процессы:

- эксплуатация, ТО и ремонт вспомогательного оборудования и устройств – отопление, сантехника и т.д.;

- ремонт и поддержание в надлежащем состоянии здания и территории ОРУ и т.д.;

- изготовление, ремонт и восстановление инструмента, приспособлений, защитных средств и т.д.

К обслуживающим производственным процессам на ТП относят:

- транспортировка из ЭЧ на подстанцию необходимого оборудования, запчастей и материалов;

- внутри подстанционные перемещения оборудования, приспособлений, испытательной аппаратуры и т.д.

Поддержание тяговых подстанций, пунктов группировки в работоспособном и исправном состоянии обеспечивается путем проведения комплекса работ по ТО и ремонту их устройств. Все работы делят на три основных вида: ТО, текущий ремонт и капитальный ремонт.

Техническое обслуживание включает в себя все виды осмотров и проверок, чистку, смазку, регулировку, а также комплекс межремонтных испытаний устройств с целью контроля их технического состояния, поддержание и прогнозирование исправного или только работоспособного состояния.

В большинстве случаев выполняется без снятия напряжения и вывода устройств из работы.

Техническое обслуживание и ремонт выполняет ремонтный персонал подстанции – бригада электромонтеров и специализированная бригада РРУ. В случае дежурства в 2 лица один может принять участие в ремонтных работах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 В.С. Почаевец Электрические подстанции:  Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. – М.: «Желдориздат», 2001. – 512 с.

2 Южаков Б.Г. Монтаж, наладка, обслуживание и ремонт электрических установок: Учебник. - М.:ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. - 412с.

3 В.М. Долдин Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог:  сборник справочных материалов. ОАО «Российские железные дороги», филиал « Проектно-конструкторское бюро по электрификации железных дорог». – М., «ТРАНСИЗДАТ», 2004. – 384 с.

4 Марикин А.Н., Мизинцев А.В. Новые технологии в сооружении и реконструкции тяговых подстанций: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. – М.:ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. – 220 с.

5 В.С. Почаевец Электрические подстанции: Методическое пособие для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта. – М.: «Учебно-методический центр МПС России», «Маршрут», 2004. – 245 с.

6 П.М. Шилкин, В.В. Мунькин Технологические карты на работы по содержанию и ремонту устройств контактной сети электрифицированных железных дорог. – М., «Полигран», ЦЭ МПС РФ, 1999. – 427 с.

7 САПР КОМПАС. Университетская лицензия с библиотеками и приложениями

8 САПР AutoCAD. Университетская лицензия с библиотеками и приложениями


Изм
.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

4

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

 Разработал

Хомутова Н.М.

 Рук. проект.

Шахарова Н.М.

 

 Н. контр.

Буйлова ЛВ

ПЦК

Кипцевич ИА

Проектирование тяговой подстанции переменного тока

Лит.

Листов

МИИТ ЯРЭС-311 (9-Э)

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

5

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

6

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

7

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

8

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

ОРУ -27,5кВ

ТСН-1

27,5

0,4

ДПР

     Фидеры контактной сети

РУ-0,4кВ

Т СЦБ

0,4

10

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

9

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

КРУН-10кВ СЦБ

 

  ФСЦБ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

10

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

11

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

ТП

Ф3

Ф2

I3

Ф1

А

I1  =230A

5

3

II

 

I

I2=280A

4

7

6

I3=480

Б

П1

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

12

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

13

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

14

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подп

сь

Дата

Лист

15

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Сш-27,5кВ

ОРУ-27,5кВ

Фидеры контактной сети

ДПР

ТСН-2

ТСН-1

27,5

0,4

27,5

0,4

ТСЦБ

10

0,4

КРУН 10кВ СЦБ

ФСЦБ

Ввод – 1 110

Ввод – 2 110

Изм.

Лист

№ документа

Подп

сь

Дата

Лист

16

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Продолжение таблицы 3.1

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

17

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

18

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

20

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

21

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

22

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

23

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

24

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

25

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

26

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

ист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

27

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

28

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

29

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

30

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

31

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

32

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

33

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

61

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

62

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Лист

63

ДП 140409 18.00 2014 ПЗ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80007. Анализ и моделирование расщепления ДНК ультразвуком 4.97 MB
  Количественный анализ экспериментальных данных по расщеплению молекул ДНК ультразвуком и развитие подходов к моделированию реакции ДНК на внешние воздействия. Такие подходы используются для решения задачи о физической интерпретации специфичности расщепления молекул ДНК ультразвуком.
80009. ОСОБЕННОСТИ КОНЦЕПТОСФЕРЫ ПРОИЗВЕДЕНИЙ ЭДИТ ВАРТОН 271 KB
  Сделать обзор работ, касающихся понятия «концепт»; определить понятие концептосферы литературного произведения; выявить основные способы репрезентации ключевых концептов исследуемых произведений; выявить особенности концептуальной модели произведений
80010. Исследование модели фрактального броуновского движения 1.14 MB
  В данной работе рассматривается теоретические основы фрактального броуновского движения (ФБД), вопросы статистического моделирования ФБД на компьютере, а также применение теории ФБД при статистическом моделировании процессов стохастической системы, описываемых линейным дифференциальным уравнением с возмущениями в виде ФБД.
80011. СИСТЕМА УПРАЖНЕНИЙ В ОБУЧЕНИИ ПИСЬМЕННОЙ РЕЧИ УЧАЩИХСЯ 6 КЛАССА НА УРОКАХ АНГЛИЙСКОГО ЯЗЫКА 100.02 KB
  Письмо и письменная речь репродуктивная и продуктивная письменная речь формы коммуникативной письменной речи. Письмо как цель обучения цели и задачи письменной речи. Три компонента содержания обучения письменной речи навыки и умения обучения письменной речи...
80012. Разработка системы защиты от распределенных атак на отказ в обслуживании типа HTTP-flood 1.15 MB
  Программный продукт, взаимодействуя с веб-серверами Nginx (as frontend service) и Apache (as backend service) на основе операционной системы Debian Lenny 2.6., будет принимать решение о блокировании нежелательных запросов, и отправлять на блокировку межсетевому экрану netfilter (iptables). Система предназначена для выделенных серверов или виртуальных выделенных серверов (VPS – Virtual Private Server).
80014. ФЕНОМЕН FANFICTION В СЕТЕВОЙ ЛИТЕРАТУРЕ: «НИЗОВАЯ СЛОВЕСНОСТЬ» В СЕТЕВЫХ ПУБЛИКАЦИЯХ 576.5 KB
  Выявление и описание особенностей субкультуры литературных фанатов как молодежной субкультуры; Описание вторичного творчества как культурного и литературного феномена, его видов и тенденций; Практическое взаимодействие феномена с правовой и профессиональной литературной деятельностью.
80015. Разработка зарядного устройства для зарядки распространенных типов бытовых аккумуляторов (NiCd, NiMH, VRLA, Li-ion, Li-pol) 6.86 MB
  Аккумуляторы имеют большое значение в современной жизни. Быстрое развитие электроники делает все большее количество бытовой техники портативной, появляются новые устройства, растет потребность в компактных переносных устройствах.