Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Введение

В течение последнего десятилетия оборудование тяговых подстанций электрифицированных железных дорог претерпело значительное техническое развитие и преобразование (здесь понятие развития применено к совершенствованию оборудования и материалов, относящихся к так называемой классической электротехнике, а понятие преобразования -- к внедрению новых технологий в области силовой электроники), что позволило решить некоторые проблемы, с которыми ранее не приходилось иметь дело.

Целью является эволюция систем электроснабжения, в частности тяговых подстанций и их оборудования, для повышения надежности, снижения потребности в техническом обслуживании, ремонте и увеличения мощности, с тем, чтобы обеспечить возможность роста объемов перевозок на линиях парижского региона, высокоскоростных и с преобладанием грузового движения.

Развитие традиционного электрооборудования

Трансформаторы и автотрансформаторы

С точки зрения изоляции, например при работе на номинальном напряжении 25 кВ, действующими в настоящее время нормативами предусмотрено, что все оборудование, соединенное с контактной сетью, должно сохранять целостность изоляции в пределах 95-250 кВ (т.е. выдерживать воздействие в течение 1 мин напряжения 95 кВ промышленной частоты и мгновенного скачка напряжения до 250 кВ, имитирующего удар молнии).

С появлением таких аппаратов, как автотрансформаторы сухого типа, можно увеличить указанные предельные величины по сравнению с приведенными в нормативах. Применение этих аппаратов в будущем имеет хорошие перспективы, поскольку в некоторых местах, например в тоннелях или там, где принята система электроснабжения 2*25 кВ, существуют жесткие экологические ограничения

Эта концепция может быть распространена и на трансформаторы малой мощности, не требующие столь высокого уровня изоляции на первичной обмотке, например, рассчитанные на 20 кВ.

Сухие трехфазные трансформаторы уже давно применяются на линиях, электрифицированных на постоянном токе напряжением 3,3 кВ (первичная обмотка на напряжение 20 кВ и две вторичные с соединением треугольник/звезда на 645 В), и следует отметить увеличение числа оснащенных ими тяговых подстанций. Они отвечают нормам по пожарной безопасности, а также по сопротивляемости распространению огня и дыма.

Наиболее современные трансформаторы типа С3 мощностью 7300 кВА, устанавливаемые в настоящее время на подстанциях постоянного тока 1,5 кВ, изготавливаются в герметичном исполнении. Это означает, что в них нет непосредственного соприкосновения масла с воздухом, как в системах с осушителями.

Существуют герметичные трансформаторы двух видов:

с расширителем, который обеспечивает отделение масла от воздуха и оснащен диафрагмой, способной деформироваться и позволять маслу занимать пространство, необходимое при изменениях его объема. Такие трансформаторы устанавливаются с начала 2000-х годов;

с полным заполнением, находящиеся на стадии изучения. В этом варианте трансформатор полностью закрыт, не имеет ни расширителя, ни даже осушителя. Изменение объема масла реализуется через элементы радиатора, которые более эластичны, чем корпус масляной ванны.

Следует отметить, что эти концепции уже реализованы в автотрансформаторах на 25 кВ, применяемых в системе электроснабжения 2*25 кВ, в частности, на высокоскоростной линии TGV Mediterranйe.

Вместе с тем полная стандартизация трансформаторов, которыми оснащаются линии, электрифицированные на напряжении 25 кВ, в настоящее время невозможна, так как диапазон требуемых мощностей, который может выйти за пределы 10 кВА, очень широк.

Коммутационная аппаратура

В отношении коммутационной аппаратуры (силовых выключателей и разъединителей) можно отметить, что их развитие следует за ростом интенсивности движения поездов, т. е. они рассчитываются исходя из способности разрывать все более высокие токи. Отсюда одним из направлений эволюции является увеличение размеров аппаратов.

Высоковольтное оборудование

В высоковольтном оборудовании основные нововведения заключаются в интегрировании и экранировании оборудования, скомплектованного в модули.

Интегрированный модуль имеет воздушную изоляцию, но помещен в металлический кожух, что позволяет сделать его более компактным по сравнению с традиционными установками.

Экранированный модуль также размещен в металлическом кожухе, но изоляция обеспечивается шестифторидом серы (элегазом), что позволяет значительно сократить занимаемые площадь и объем. В поставляемых комплектных установках три фазы питания напряжением 63 кВ размещены в одном отсеке, что дает возможность реализовать два высоковольтных ввода и пять средневольтных выходов на площади 100 м².

Можно видеть, что новые технические решения подходят к электроустановкам, отвечающим жестким экологическим требованиям с точки зрения габаритов, загрязнения атмосферы и т. п., и предлагаются в качестве альтернативы общепринятым, когда это необходимо исходя из условий окружающей среды.

Внедрение силовой электроники

SNCF и администрация инфраструктуры железных дорог Франции Rйseau Ferre de France (RFF), поставив задачу оптимизации систем электроснабжения, инвестируют в европейские и национальные программы научных исследований по этой теме.

Целью разрабатываемых систем является отказ от строительства дополнительных подстанций, к стоимости которых прибавляется стоимость подключения к внешним питающим сетям. Для этого новое оборудование, устанавливаемое на существующих подстанциях, должно стоить меньше, чем строительство дополнительных подстанций, при сохранении исходной надежности.

Высоковольтные бустеры

Электроснабжение зон пригородного сообщения, а также обычных линий в целом удовлетворительно обеспечивается тяговыми подстанциями. Однако постоянно повышающиеся мощность электроподвижного состава и интенсивность движения поездов приводят к недопустимому падению напряжения на уровне трансформаторов подстанций, а также в контактной сети, особенно на концах фидерных зон. Для устранения этого явления проведены исследования по полной компенсации внутреннего падения напряжения в тяговых трансформаторах, в результате которых создана система компенсации, названная вольтодобавочной, или бустерной (HVB). Два варианта схемы такой системы, построенной на силовых полупроводниковых приборах, приведены на рисунке.

Схемы бустерной компенсации падения напряжения:

а -- схема SVC-TCR; б -- схема SVC-TSC

В настоящее время SNCF использует электромеханическую систему компенсации на первичной обмотке трансформатора. Концепция этой системы изначально предусмотрена для удовлетворения других, не связанных с железными дорогами потребностей и недостаточно хорошо отвечает поставленной задаче, так как с запозданием реагирует на падение напряжения и привносит с собой противоречивые требования по техническому содержанию.

Компенсаторы дисбаланса

Еще во времена проектирования первых тяговых подстанций на 25 кВ, 50 Гц переменного тока возникла проблема их подключения к национальной энергетической сети.

Действительно, тяговые подстанции соединяются с сетью поставщика энергии (государственной компании Иlectricitй de France, EDF) двумя фазами из трех, что вызывает нарушение равновесия между фазами (дисбаланс). В случае превышения его допустимого порогового значения обычно принимают решение о приведении дисбаланса в соответствие с принятыми нормами путем строительства новой высоковольтной линии, чтобы согласовать подстанцию с сетью высокого напряжения (225 или 400 кВ).

Однако такое решение зачастую трудноосуществимое и всегда дорогостоящее. Наиболее приемлемым способом решения проблемы является применение компенсаторов дисбаланса, выполненных на элементах силовой электроники (CER), обеспечивающее достижение технико-экономического компромисса. К тому же компенсаторы дисбаланса можно изготавливать в модульном исполнении, что позволяет адаптировать их к неодинаковым нагрузкам разных тяговых подстанций и структуре сети EDF в конкретном регионе. Их использование устраняет необходимость в прокладке новых высоковольтных линий, которые всегда оказывают отрицательное воздействие на чувствительную окружающую среду.

Ограничители токов короткого замыкания

В настоящее время токи короткого замыкания между контактной сетью и рельсами весьма жестко лимитируются сравнительно малой величиной с целью обеспечения совместимости между электроподвижным составом и системой тягового электроснабжения. Это достигается путем искусственного увеличения импеданса трансформаторов тяговой подстанции и, как следствие, сопровождается потерями и падением напряжения на их выводах.

Применение ограничителей токов короткого замыкания позволяет избавиться от этих недостатков, искусственно увеличивая импеданс трансформаторов только в случае короткого замыкания. Это дает возможность делать импеданс тяговых трансформаторов при работе в обычном режиме гораздо меньшим и оптимизировать распределение энергии по сети.

1. Конструкторский раздел, теоретическое и расчетное обоснование

1.1 Расчет мощности тяговой подстанции переменного тока

Мощность понижающих трансформаторов тяговой подстанции переменного тока для испытания тяговой нагрузки определяем по формуле (1):

(1)

где - напряжение на шинах подстанции 27,5 кВ;

- действующее значение тока наиболее и наименее загруженных плеч питания соответственно;

- коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки фаз трансформатора, равный 0,9;

- коэффициент, учитывающий влияние компенсации реактивной мощности, равный 0,93;

- коэффициент, учитывающий влияние внутрисуточной неравномерности движения на износ изоляции обмоток трансформатора, который для двухпутных путей составляет 1,45.

Мощность СН без АБ и базы масляного хозяйства (БМ):

,



Мощность СН с учетом АБ и МХ и ПОД:

Условие выбора ТСН:

- условие выполняется.

Электрические характеристики выбранного ТСН сведены в таблицу 1.

Электрические характеристики ТСН

Таблица 1

Тип трансформатора	,	,	,
ТМ-630/27,5	630	27,5	0,4

Расчет мощностей районных потребителей

Максимальная активная мощность потребителя находится по формуле (2):

(2)

где - установленная мощность потребителя электроэнергии, кВт;

- коэффициент спроса.

Максимальное значение суммарной нагрузки:

Максимальная реактивная мощность потребителя определяется по формуле (3):

(3)

где, - максимальная активная мощность потребителя

Сумма реактивных мощностей всех потребителей:

По типовым суточным графикам нагрузок потребителей определяем активную суммарную мощность для каждого часа (таблица 2).

Таблица 2

Часы	Потребители	Суммарная мощность
	3780	1040	660	648	750
1	1890	707	224	227	750	3798
2	1890	728	211	227	450	3506
3	1890	707	205	227	225	3254
4	1890	686	198	227	225	3226
5	2079	707	191	227	225	3429
6	2079	728	198	227	225	3457
7	2075	707	224	227	225	3458
8	2646	853	409	486	225	4619
9	3402	957	607	648	0	5614
10	3780	1040	660	648	0	6128
11	3402	1019	594	616	0	5631
12	3024	978	488	518	0	5008
13	3213	957	462	324	0	4956
14	3402	1019	607	486	0	5514
15	3402	957	568	583	0	5510
16	3213	936	515	518	0	5182
17	3213	957	475	486	750	5881
18	3024	978	554	518	750	5824
19	3024	936	528	583	750	5821
20	2835	915	462	551	750	5513
21	2835	915	475	648	750	5623
22	2457	853	515	616	750	5209
23	1890	728	370	421	750	4159
24	1890	707	251	356	750	3954

Максимальное значение суммарной активной мощности приходиться на 10 ч:

Коэффициент разновременности максимумов нагрузок проектируемой подстанции определяем по формуле (4):

(4)

Определяем полную максимальную мощность потребителей с учетом потерь по формуле (5):

(5)

где - постоянные потери в стали трансформаторов равные 1-2%;

- переменные потери в сетях и трансформаторах равные 6-10%.



Мощность на шинах определяем по формуле (6)

(6)

Мощность на шинах 27,5 кВ:

Мощность на шинах 220 кВ:

Необходимая мощность трансформатора рассчитывается по формуле (7):

, (7)

где - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 1,4.

На основании расчетов применяются понижающие трансформаторы типа ТДТНЭ - 40000/220.

Определяем полную мощность проектируемой тяговой подстанции по формуле (8):

(8)

1.2 Расчет токов короткого замыкания

Расчет относительных сопротивлений до точек короткого замыкания при максимальном режиме.

Для расчета относительных сопротивлений до точек короткого замыкания при максимальном режиме составляется принципиальная схема цепи короткого замыкания (рис. 1):

Рис. 1

Схема замещения (рис. 2):

Рис. 2

Принимаем и рассчитываем все сопротивления схемы замещения при этой базисной мощности.

Сопротивления до шин районной подстанции РП1 (РП2)определяем по формуле (9):

(9)

Сопротивление линий определяем по формуле (10):

(10)

Для сопротивление линий считаем по формуле (11):

(11)

где - реактивное сопротивление воздушной линии равное 0,4 Ом/км.

Определяем относительные сопротивления обмоток трансформаторов проектируемой тяговой подстанции по формуле (12):

(12)

Результаты расчетов проставляем на схему замещения рис.2, заменим параллельное соединение последовательным рис.3:

Рис. 3

Пользуясь формулами преобразования, сворачиваем схему:

Рис. 4

Рис. 5

Преобразуем полученную схему замещения (рис.5), заменив параллельное соединение сопротивлений и последовательным, тем самым находим относительное базисное сопротивление до точек короткого замыкания по формуле (13):



(13)

Находим относительное базисное сопротивление до точки :

Находим относительное базисное сопротивление до точки :

Находим относительное базисное сопротивление до точки : Расчет токов и мощности к.з. в точке :

;

;

;

;

Расчет токов и мощности к.з. в точке

;

;

;

;

Расчет токов и мощности к.з. в точки :

1.3 Расчет максимальных рабочих токов

Вводы 220 кВ (по формуле (14)):

(14)

где - сумма номинальных мощностей понижающих тр-ров,

- коэффициент перспективы развития потребителей, равный 1,3;

СШ 220 кВ (по формуле (15)):

(15)

Где - коэффициент распределения нагрузки по шинам первичного

напряжения, равный 0,5-0,7.

Первичная обмотка понижающего трансформатора:

- коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов, (1,5).

Обмотка низшего напряжения:

СШ 10 кВ:

Питающие линии потребителей 10 кВ рассчитываем по формуле (16):

(16)

где - максимальная мощность потребителей;

- коэффициент мощности потребителей.



;

Ввод 27,5 кВ (по формулу (17)):

(17)

СШ 27,5 кВ (по формуле (18)):

(18)

Питающая линия (фидер) ДПР (по формуле (19)):

(19)

Первичная обмотка ТСН (по формуле (20)):

(20)

1.4 Расчет тепловых импульсов тока КЗ

Рис. 6

Таблица 3

	Формула	Результат, кАІ·с
Сборные шины РУ-220 кВ
Первичная обмотка трансформатора
Сборные шины РУ-10 кВ
Вторичная обмотка трансформатора
Потребитель
Сборные шины РУ-27,5 кВ
Вторичная обмотка трансформатора
Фидер к/с

- действующее значение тока КЗ.

- время протекания тока до отключения при КЗ.

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ. Выбор функциональных блоков наружной установки РУ 27.5 КВ

Функциональные блоки наружной установки для тяговых подстанций переменного тока

№ п/п	Название, тип	Основные электрические параметры	Габариты, мм	Масса, кг
			Длина	Ширина	Высота
1	Блок ввода БВВ-27,5 кВ	Номинальное напряжение 27,5 кВ Номинальный ток главных цепей. А 630 (1000)	4900	2700	4300	3900
2	Блок фидера КС БФКС-27,5 кВ	Номинальное напряжение 27,5 кВ. Номинальный ток главных цепей. А 630 (1000)	4980	2200	5370	1800
3	Блок фидера ДПР БДПР-27,5 кВ	Номинальное напряжение 27,5 кВ. Номинальный ток главных цепей. А 630 (1000)
4	Блок запасного выключателя БЗВ-27,5 кВ	Номинальное напряжение 27,5 кВ. Номинальный ток главных цепей. А 630 (1000)	4665	2400	5370	2000
6	Блок трансформатора БТСН-27,5 кВ	Номинальное напряжение 27,5 кВ	3400	2700	4000	3900
7	Блок секционного разъединителя и трансформатора напряжения БСРТ-27,5 кВ	Номинальное напряжение 27,5 кВ. Номинальный ток, А-1250. Номинальное вторичное напряжение, В-100	4300	2200	4285	1400
8	Блок фидера плавки гололеда БФПГ-27,5 кВ	Номинальное напряжение 27,5 кВ

Распределительное устройство на напряжение 10 кВ (для питания районных потребителей) выполнено в виде комплектного РУ (КРУ) внутренней установки и поставляется вместе с токопроводами и кабелями.

Выбор функциональных блоков внутренней установки

Функциональные блоки внутренней установки для тяговых подстанций переменного тока



№ п/п	Название, тип	Основные электрические параметры	Габариты, мм	Масса, кг	Примечание
			Длина	Ширина	Высота
1	Устройство комплектное распределительное 6 (10) кВ К-99У3	Номинальное напряжение 3~50 Гц, кВ - 10 Номинальный ток отключения, кА-20	750Ч8	1430	2480	750Ч8	8 - количество ячеек в блоке

1.5 Выбор токоведущих частей и оборудования

В дипломном проекте предусмотрено разделение оборудования

РУ-27,5 кВ, РУ-10 кВ и РУ-0,4 кВ на функциональные блоки, которые состоят из сборки ячеек, шкафов, панелей отдельных компонентов, первичных датчиков, микропроцессорных контроллеров, объединённых несущими конструкциями, общим силовым токопроводом и вторичными цепями. На открытой части подстанции будут располагаться ОРУ-220 кВ,

главные понижающие трансформаторы и тяговые трансформаторы. Трансформаторы собственных нужд и трансформаторы ВЛ СЦБ выполняются сухими и располагаются за защитными ограждениями в здании или контейнере подстанции.

Функциональные блоки РУ-27,5 кВ будут выполнены закрытыми на базе ячеек с воздушной изоляцией типа КЛ-27,5 кВ или ячеек с элегазовой изоляцией типа 8DА. Оба типа ячеек комплектуются вакуумными выключателями и современным оборудованием силовых и вторичных цепей.

РУ-10 кВ и РУ-10 кВ ВЛ СЦБ будут выполнены на базе функциональных блоков с ячейками типа КРУ с выкатными элементами или камерами типа КСО со стационарно установленными выключателями.

Функциональные блоки собственных нужд переменного и постоянного оперативного тока 0,4 кВ выполнить на базе шкафов с втычными или стационарными выключателями.

Общеподстанционное управление выполнить на базе микропроцессорных контроллеров и предусматривает телемех ,

-длительно допустимый ток нагрузки;

-максимальный рабочий ток выбираемого проводника;

Сборные шины ОРУ-220 кВ:

По справочнику выбираем шины АС-185: 510328;

Выбранные шины проверяем на термическую стойкость:

-выбранное сечение проводника, ммІ;

Рассчитываем минимальное сечение проводника:

;

185>163 - условие термической стойкости выполняется.

Проверка на отсутствие коронирования для гибких шин сечением более 70 мм² не производится.

Сборные шины ОРУ-27,5 кВ: ;

По справочнику выбираем шины 2АС-185: 1020840

Выбранные шины проверяем на термическую стойкость: ,

Рассчитываем минимальное сечение проводника:

;

370>85 - условие термической стойкости выполняется.

Проверка на отсутствие коронирования для гибких шин сечением более 70 мм² не производится.

Сборные шины РУ-10 кВ:

По справочнику выбираем пакет шин 2А-100*8: 2390>2309;

Выбранные шины проверяем на термическую стойкость: ;

Рассчитываем минимальное сечение проводника:

;

Условие термической стойкости выполняется. 1600>346;

Проверяем выбранные шины на динамическую стойкость.

Условие механической стойкости проводников при протекании ударного тока

;

-допустимое напряжение в материале проводника, МПа;

- напряжение в материале шин от взаимодействия фаз;

- напряжение в материале шин от взаимодействия полос в пакете одной фазы.

Определяем усилие, действующее на шину в длине пролета:

;(21)

-ударный ток, кА;

-длина параллельных проводников, м;

-расстояние между осями проводников, м;

Определяем изгибающий момент:

;(22)

Определяем усилие, действующее на полосы в одной фазе:



(23)

- коэффициент формы;

Определяем момент сопротивления шин при расположении плашмя:

;(24)

-ширина проводника, мм;

-толщина проводника, мм;

Определяем напряжение в металле пакета шин:

(25)

; (26)

-расчетное механическое сопротивление в материале проводника, МПа;

- момент сопротивления, мі;

- Коэффициент перевода Па в МПа.

1,3*10^-8<80;

Определяем момент сопротивления шин при расположении их на ребро:

(27)

где - ширина и длина шины.

Определяем расчетное напряжение в металле шин:

у

уу

800,41*10^-8

Условие динамической стойкости шин выполняется, т.е. шины динамически устойчивы.

1.6 Выбор изоляторов

Выбор изоляторов производится по роду установки и напряжению.

,

-номинальное напряжение изолятора;

-рабочее напряжение изолятора;

Для РУ-220кВ и РУ-27,5кВ выбираем подвесные изоляторы типа ПС-70

Для РУ - 220 кВ выбираем 16 штук,

Для РУ - 27,5 кВ выбираем 3 штуки.

Изоляторы в РУ-10 кВ.

;

;

Выбираем три типа изоляторов: проходные внутренней установки, проходные внешней установки, опорные.

Проходные внутренней установки ИП-10/3150-30УХЛ2;

Выбранные изоляторы проверяем на динамическую стойкость по условию: , (28)

-наибольшая расчетная нагрузка;

-разрушающая мощность по каталогу;

0,6-коэффициент запаса прочности.

(29)

1800<0,6·30000Н; 1800<18000Н;

Проходные наружной установки: ИП-10/6300-42,5УХЛ1:

Выбранные изоляторы проверяем на динамическую стойкость по условию: ,

1800Н<0,6·42500Н; 1800Н<25500Н;

Опорные ОФ-10-2000;

Выбранные изоляторы проверяем на динамическую стойкость по условию: ,

Определяем наибольшую расчетную нагрузку:

;

3600Н<0,6·7500Н; 3600Н<4500Н;

Условие динамической стойкости выполняется, т.е. изоляторы динамически устойчивы.



1.7 Выбор масляных выключателей

Выбор выключателей производится по конструктивному выполнению и месту установки, по номинальным напряжениям и току согласно условиям:

;

;

Выбранный выключатель проверяется по току КЗ на динамическую стойкость:

по предельному периодическому току КЗ: ,

-эффективное значение периодической составляющей предельного сквозного тока КЗ по каталогу, кА;

-ток трехфазного КЗ, кА;

по ударному току КЗ: ,

-амплитудное значение предельного сквозного тока КЗ по каталогу, кА;

-ударный ток, кА;

На термическую стойкость:

,

- предельный ток термической стойкости по каталогу, кА;

- время протекания предельного тока термической стойкости по каталогу, с;

В_к - тепловой импульс тока КЗ, кАІ·с;

Выбранный выключатель проверяется также по отключающей способности: ,

-номинальный ток отключения выключателя по каталогу, кА;

-ток трехфазного КЗ, кА;

Таблица 4

Место установки	Тип аппарата	Соотношение каталожных и расчетных данных
Ввод 220кВ	ЯЭ-220Л-11У4
СМВ - 220	ЯЭ-220Л-11У4
Первичная обмотка трансформатора	ЯЭ-220Л-11У4
Ввод РУ - 27,5 кВ	ВМК-27,5Э-1000/15
Фидер к/с 27,5 кВ	ВМК-27,5Э-1000/15
ДПР	ВМК-27,5Э-1000/15
ТСН	ВМК-27,5Э-1000/15
СМВ	ВЭ - 10 - 40/2500УЗ
Вторичная обмотка трансформатора	ВЭ - 10 - 40/2500УЗ
Потребители	ВЭ - 10 - 40/2500УЗ

1.8 Выбор разъединителей

тяговый подстанция мощность трансформатор

Выбор разъединителей производится по конструктивному выполнению, количеству заземляющих ножей и месту установки, по номинальному напряжению и току согласно условию:

;

;

Выбранные аппараты проверяются по току КЗ:

по ударному току КЗ ;

-амплитудное значение предельного сквозного тока КЗ по каталогу, кА;

-ударный ток, кА;

На термическую стойкость ;

-предельный ток термической стойкости по каталогу, кА;

-время протекания предельного тока термической стойкости по каталогу, с;

В_к - тепловой импульс тока КЗ, кАІ·с;

Таблица 5

Место установки	Тип аппарата	Соотношения каталожных и расчетных данных
		,кВ	,А	,кА	,кАІ·с
Вводы проходных подстанций	РЛНД-220П/110
Сборные шины РУ-220 кВ	РДЗ-220У/1000
Линейный разъединитель на 27,5 кВ	РДЗ-2-35/1000
Шинный разъединитель на 27,5 кВ	РДЗ-1-35/1000
Сборные шины РУ-10кВ (секционный)	РВК-10/4000 -II
Потребитель (шинный)	РВК-10/3000-II
Потребитель (линейный)	РВК-10/3000-III
ТСН	РВЗ-2-35/630
Фидер к/с 27,5 кВ	РДЗ-1а-35/1000

Линейные разъединители потребителей и ТСН с двумя заземляющими ножами.



1.9 Выбор трансформаторов напряжения

Тип выбираемого трансформатора определяется назначением его в электроустановке.

Выбирают трансформатор по величине рабочего напряжения распределительного устройства согласно условию ,

-номинальное первичное напряжение трансформатора, кВ;

-рабочее напряжение распределительного устройства, к шинам которого подключается трансформатор, кВ;

Выбранный трансформатор проверяют на соответствие классу точности согласно условию ,

-номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора в соответствующем классе точности, ВА

-мощность, потребляемая измерительными приборами и реле, подключенными к трансформатору, ВА;

Для ОРУ-220 кВ выбираем трансформатор напряжения НКФ 220/58, который удовлетворяет условию: ;

Выбранный трансформатор проверяем на соответствие классу точности согласно условию . = 400 ВА в классе точности 0,5, который необходим для нормальной работы счетчиков. Расчет производим в соответствии со схемой. Определяем расчетную вторичную мощность.

,

-сумма активных мощностей приборов и реле, Вт;

- сумма реактивных мощностей приборов и реле, вар;

Условие проверки трансформатора напряжения на соответствие классу точности выполняется, т.к.

;

.

Таблица 6

Наименование	Тип	Число катушек	Число приборов	Мощность, потребляемая одной катушкой	cos	sin	Суммарная потребляемая мощность
Вольтметр	Э378	1	2	2	1	0	4	0
Счетчик активной энергии	СА3У	2	2	4	0,38	0,93	6,08	14,88
Счетчик реактивной энергии	СР4У	3	2	4	0,38	0,93	9,12	22,32
Реле напряжения	РН-50	1	3	1	1	0	3	0
Реле направления мощности	РБМ-171	2	2	35	1	0	140	0
	Итого	176,44	37,2

Для ОРУ-27,5 кВ выбираем трансформатор напряжения ЗНОМ-35-65, который удовлетворяет условию: ;

Выбранный трансформатор проверяем на соответствие классу точности согласно условию . = в классе точности 0,5, который необходим для нормальной работы счетчиков. Расчет производим в соответствии со схемой. Определяем расчетную вторичную мощность:

;

Условие проверки трансформатора напряжения на соответствие классу точности выполняется, т.к.

Таблица 7

Наименование	Тип	Число катушек	Число приборов	Мощность, потребляемая одной катушкой	cos	sin	Суммарная потребляемая мощность
Вольтметр	Э378	1	2	2	1	0	4	0
Счетчик активной энергии	СА3У	2	2	4	0,38	0,93	6,08	14,88
Счетчик реактивной энергии	СР4У	3	2	4	0,38	0,93	9,12	22,32
Реле напряжения	РН-50	1	3	1	1	0	3	0
	Итого	22,2	37,2

Для РУ-10 кВ выбираем трансформатор напряжения НАМИ-10, который удовлетворяет условию: ;

Выбранный трансформатор проверяем на соответствие классу точности согласно условию . = в классе точности 0,5, который необходим для нормальной работы счетчиков. Расчет производим в соответствии со схемой. Определяем расчетную вторичную мощность:

;

Условие проверки трансформатора напряжения на соответствие классу точности выполняется, т.к.

Таблица 8

Наименование	Тип	Число катушек	Число приборов	Мощность, потребляемая одной катушкой	cos	sin	Суммарная потребляемая мощность
Вольтметр	Э378	1	2	2	1	0	4	0
Счетчик активной энергии	СА3У	2	4	4	0,38	0,93	12,16	29,76
Счетчик реактивной энергии	СР4У	3	4	4	0,38	0,93	18,24	44,64
Реле напряжения	РН-50	1	3	1	1	0	3	0
	Итого	37,4	74,4

1.10 Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираются по месту установки, конструкции, назначению, номинальному напряжению и току первичной цепи согласно условиям

;

,

-максимальный рабочий ток присоединения электроустановки, на котором устанавливают трансформатор тока.

Выбранные трансформаторы тока проверяются по току КЗ на динамическую и термическую стойкость:

;

,

и - коэффициенты динамической и термической стойкости по каталогу;

и В_к - ударный ток и тепловой импульс тока КЗ в месте установки трансформатора тока;

t_т -время термической стойкости по каталогу;

- ток термической стойкости.

Таблица 9

Место установки	Тип аппарата	Соотношения каталожных и расчетных данных
		,кВ	А	кВ	кАІ·с
Сборные шины РУ-220 кВ	ТФЗМ-220А					60	60
Первичная обмотка трансформатора	ТФЗМ-110А					60	60
Вторичная обмотка трансформатора10кВ	ТПШЛ-10К					-	70
Вторичная обмотка трансформатора 27,5кВ	ТФН-35М					150	65
Потребители 1	ТПЛ-10К					165	70
Потребители 2	ТПЛ-10К					250	90
Потребители 3	ТПЛ-10К					250	90
Потребители 4	ТПЛ-10К					250	90
Потребители 5	ТПЛ-10К					250	90
ТСН	ТФН-35М					150	90
Фидер к/с	ТФН-35М					100	65
ДПР	ТФН-35М					150	65

1.11 Выбор защит

Защита вводов тяговой подстанции

Для защиты от многофазных к.з. на землю используют трехфазную трех- или двухступенчатую дистанционную защиту с блокировкой от качаний, дополненную токовой отсечкой. Защита устанавливают в перемычке 220 кВ подстанции и включают на сумму токов выключателя в перемычке и понижающего трансформатора на стороне 220 кВ.

Защита силовых трансформаторов

Дифференциальная защита применяется для защиты обмоток трансформаторов от к.з. между фазами и на землю (бак трансформатора). Она защищает от междуфазных к.з. и на землю не только обмотки трансформатора, но и выводы, и ошиновку в пределах между ТТ, устанавливаемыми со всех сторон защищаемого трансформатора.

Газовая защита, обладающая весьма высокой чувствительностью, получила широкое применение для защиты трансформатора от внутренних повреждений. Защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании, что имеет место при к.з., происходило отключение поврежденного трансформатора.

Токовая отсечка (ТО) - самая простая быстродействующая защита трансформатора. Принцип действия ТО основан на большом различии в токах к.з. на первичной и вторичной сторонах трансформатора. Реагируя только на большие токи к.з., ТО имеет ограниченную зону действия, в которую входят ошиновка, вводы и первичная обмотка трансформатора. ТО устанавливают со стороны питания, но при срабатывании она воздействует на выключатели, установленные со стороны высшего и низшего напряжения. ТО применяют для защиты двухобмоточных трансформаторов, не снабженных дифференциальной защитой.

Максимальная токовая защита (МТЗ) предусматривается на трансформаторах любой мощности для защиты от внешних к.з. Она полностью защищает трансформатор и является резервной для ТО и дифференциальной защиты в случае их отказа. Выдержку времени МТЗ трансформатора принимают на ступень выше, чем у защит присоедин...