Размещено на http://allbest.ru

Введение

Производство, передача и потребление электроэнергии представляет собой неразрывный процесс, характерной особенностью которого является совпадение по времени выработки электроэнергии с её потреблением. Поэтому электрические станции, передающие сети и электроприёмники потребителей объединяют в энергетические (электрические) системы, связанные в одно целое общностью режима.

Важнейшими элементами энергетических и электрических систем, объединяющих ряд электростанций с целью лучшего использования их мощности, являются передающие электрические сети, распределительные устройства и подстанции. Передающая электрическая сеть состоит из воздушных или кабельных линий электропередачи, по которым электроэнергия поступает от её источника (электростанций) к потребителю.

Нормальная работа энергетических систем обеспечивается надлежащим качеством изготовления, монтажа и обслуживания используемых электротехнических устройств.

Способность электротехнических устройств выполнять определённые заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в нужных пределах в течение требуемого времени, определяется их надёжностью. Надёжность подразумевает безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость электротехнических устройств.

Стационарная электроэнергетика железнодорожного узла является крупным потребителем электроэнергии. Электрическая энергия используется во всех подразделениях хозяйства железной дороги:

- для превращения в механическую, тепловую и другие виды энергии;

- для освещения и энергоснабжения устройств сигнализации и связи;

- для технологической обработки металлов и других процессов.

Распределительные сети железнодорожных узлов снабжают электроэнергией не только предприятия железнодорожного транспорта, но и некоторые объекты промышленности, сельского хозяйства, объекты жилищно-коммунального хозяйства.

Важнейшими задачами службы электроснабжения является:

- повышение уровня электрификации, механизации и автоматизации технологических процессов;

- существенный подъём производительности и энерговооруженности труда;

- обеспечение более экономного использования электрической энергии с внедрением новых технологий и усовершенствовании оборудования;

- снижение не производительных потерь;

- внедрение системы учёта и контроля выполнения установленных норм и нормативов;

- достижение такого уровня обслуживания и состояния электрохозяйства, при котором отсутствуют вынужденные простои агрегатов и срывы движения поездов из-за неисправности какого - либо электрооборудования или элемента электросети.

В дипломном проекте рассматривается работа сетевого района станции Оловянная. Предварительный анализ паспортных данных электроустановок и сетей показал, что имеющееся оборудование морально и физически устарело. В связи с продолжающейся реконструкцией южного хода и увеличением нагрузок необходимо произвести замену устаревшего оборудования.

Целью данного дипломного проекта является определение целесообразности введения предполагаемых изменений в работе сетевого района станции Оловянная, в частности модернизация ЗРУ ТП СЦБ.

1. Анализ работы схемы электроснабжения железнодорожного узла станции Оловянная

1.1 Особенности схемы электроснабжения железнодорожного узла станции Оловянная

Сетевой район станции Оловянная получает питание от районной подстанции и является главным источником питания не только для предприятий железнодорожного транспорта, но и для нескольких подстанций обеспечивающих питанием жилого массива. Распределительная сеть станции Оловянная работает на номинальном напряжении 10 кВ. Электроснабжение потребителей осуществляется через трансформаторные подстанции закрытого типа и комплексные трансформаторные подстанции наружной установки.

РЭС Оловянная включает в себя центральное распределительное устройство (ТП СЦБ) с расположенном в нём закрытом распределительном устройстве напряжением 10 кВ, с двумя секциями шин и секционным разъединителем.

ТП СЦБ Оловянная получает питание от районной подстанции Оловянная при помощи воздушной линии выполненной проводом АС 3Ч50 мм2. В РУ-10кВ установлены 12 высоковольтных ячеек. Шины 10кВ разделены на 2 секции, первая секция шин получает питание от РП через ячейку№1 Ввод, от этой секции получают питание линии резервного питания ПЭ-Запад и ПЭ-Восток, понижающий трансформатор ТМ-400/10/0,4, фидер ТЧ, фидер ПТО, фидер Оловянная. Вторая секция шин получает питание посредством двойной трансформации, через понизительный трансформатор ТМ - 400/10/0,4 и повышающий трансформатор ТМ - 250/10/0,4. От этой секции питаются линии АБ-Запад и АБ-Восток.

ТП СЦБ имеет распределительное устройство 0,4кВ закрытого типа. РУ-0,4кВ состоит из четырёх ячеек и получает питание через ячейку №2 в которой установлен рубильник Р, через который получает питание секция шин 0,4кВ. Из ячейки №1 отходит фидер Электрообогрев поста ЭЦ. Из ячейки №3- фидер питания повышающего трансформатора Т2. Из ячейки №4-фидер Освещение ТП, ДГА, фидер Контора РЭС, фидер Обогрев ТП,ДГА.

В составе ЗРУ имеется девять фидерных и один вводный ячееки с масляными выключателями. Семь выключателей марки ВМГ-10-630-20 с приводами ПП-67. Два выключателя марки ВНП- 16 с приводами ППВ. Имеются шесть трансформаторов напряжения НТМИ-10 которые установлены в ячейках (ТН1-10, ТН2-10, АБ-запад, ПЭ-запад, АБ-восток, ПЭ-восток). ТН1-10 и ТН2-10 подключены к разным секциям шин ЗРУ. Дополнительная информация по масляным выключателям установленным в КРУН представлена в таблице 1.1.

Структурная схема отходящих фидеров показана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Сетевой район станции Оловянная

Таблица 1.1 - Выключатели установленные в ЗРУ

Наименование ячейки	Марка выключателя	Марка привода	Год установки
1	2	3	4
Фидер «ПЭ-запад»	ВМГ-10-630	ПП-67	1980
Фидер «ПЭ-восток»	ВМГ-10-630	ПП-67	1980
Ввод	ВМГ-10-630	ПП-67	1980
Фидер ПТО	ВНП-16	ПР-2	1981
Фидер Оловянная	ВМГ-10-630	ПП-67	1980
Фидер ТЧ	ВМГ-10-630	ПП-67	1980
Фидер «АБ-запад»	ВМГ-10-630	ПП-67	1980
Фидер «АБ-восток»	ВМГ-10-630	ПП-67	1980
Т-1	ВНП-16	ПР-2	1981
Т-2	ВНП-16	ПР-2	1981

Сигнальные точки автоблокировки (АБ) и посты диспетчерской централизации (ЭЦ) обеспечиваются питанием от основной (АБ) и резервной линии через отдельные линейные трансформаторы. В качестве резервной линии используется линия продольного электроснабжения (ПЭ).

Энергоснабжение линии автоблокировки осуществляется со второй секции шин ТП СЦБ, посредством двойной трансформации, через понизительный трансформатор собственных нужд ТМ - 400/10/0,4 и повышающий трансформатор ТМ - 250/0,4/10. В аварийном режиме, при отключении энергосистемой основного источника питания, предусмотрена возможность питания линии (АБ) и (ПЭ) от передвижной электростанции (ЭВД-066). При помощи трансформатора 1600/6/10 осуществляется преобразование генерируемого напряжения электростанции 6 кВ в напряжение ТП СЦБ 10 кВ.

Фидер «ПТО» питает КТПНс «ф.ПТО».

КТПНс «ф.ПТО» запитана отпаем от фидера ПТО. Линия выполнена кабелем ААБ 3Ч50мм² длиной 250 м. Установлен понижающий трансформатор ТМ-400/10/0,4

Фидер «ТЧ» питает ТП «ТЧ».

ТП «ТЧ» является тупиковой понизительной подстанцией закрытого типа, построена и введена в эксплуатацию в 1981 году. Основным источником питания служит фидер «ТЧ» с ТП СЦБ Оловянная выполненный ВЛ АС 3Ч50 мм2. На ТП «ТЧ» установлены два силовых трансформатора ТМ-250/10/0,4.

Фидер «Оловянная» питает КТПНс «ф.Оловянная».

КТПНс «ф.Оловянная» запитана отпаем от фидера Оловянная. Линия выполнена проводом АС 3Ч50 мм2 протяжённостью 50 м и кабелем ААБ 3Ч50мм2 длинной 70 м. Установлен понижающий трансформатор ТМ-250/10/0,4.

Фидер «ПЭ- восток» питает КТП «Пост ЭЦ».

КТП «Пост ЭЦ» запитана отпаем от фидера ПЭ- восток. Линия выполнена кабелем ААБ 3Ч50мм2 длиной 150 м. Установлен понижающий трансформатор ТМ-63/10/0,4.

Дополнительная информация по ТП, КТП и КТПНс, в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - ТП, КТП и КТПНс подключенные к фидерам

Оперативное наименование ТП, КТП,КТПНс	Марка трансформатора	Коммутационный аппарат со стороны 10 кВ
	Т - 1	Т - 2
			ввод №1	ввод №2
Фидер «ПТО»
КТПНс «ф.ПТО»	ТМ-400	-	ВМГ-10-630	-
Фидер «ТЧ»
ТП «ТЧ»	ТМ 250	ТМ 250	РЛНД - 10/200	-
Фидер «Оловянная»
КТПНс «ф.Оловянная»	ТМ-250	-	РЛНД - 10/200	-
Фидер «ПЭ- восток»
КТП «Пост ЭЦ»	ТМ-63	-	РЛНД - 10/200	-

1.2 Анализ электропотребителей по категорийности

Электроприёмники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроприёмников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Электроприёмники третей категории - все остальные электроприёмники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

Классификация потребителей РЭС станции Оловянная по надежности электроснабжения приводится в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Электроприёмники первой, второй и третей категории

Наименование ТП, КТП, КТПНс	Наличие электроприёмника
	первой категории	второй категории	третьей категории
Фидер «ПТО»
КТПНс ПТО	+	-	-
Фидер «ТЧ»
КТПНс Оловянная	+	-	-
Фидер «Оловянная»
ТП ТЧ	+	-	-
Фидер «ПЭ- восток»
-	+	-	-
Фидер АБ - запад
-	+	-	-
Фидер АБ - восток
-	+	-	-
Фидер ПЭ - запад
-	-	+	-

На основании анализа потребления электроэнергии за последние три года и результата разборов отказов технических средств, выявлено, что в результате увеличения присоединяемых мощностей к электрическим сетям дистанции сложилась неудовлетворительная ситуация в части обеспечения безопасности движения поездов, надежного электроснабжения устройств СЦБ и связи, потребителей ж.д.транспорта и других нетяговых потребителей. Согласно перспективного плана развития станции Оловянная ожидаемое увеличение нагрузки за счет освещения станций выполненного на жестких поперечинах составит (150 кВт).

С учетом характеристик действующих устройств, длительной эксплуатации износа линейного оборудования, электрооборудования ТП СЦБ, в частности МВ и их приводов, возникает вопрос об обеспечении требуемой надежности электроснабжения устройств СЦБ и связи.

Среди действующих КТП многие построены более 25 лет назад. Требуется замена устаревшего коммутационного оборудования.С учетом длительности эксплуатации (более 25 лет).

На участке сложилась неудовлетворительная ситуация в работе устройств релейной защиты в плане обеспечения селективной работы.

При отключении отходящих фидеров на ТП СЦБ Оловянная происходит одновременное отключение вводов и фидера ЖД на РП. По характеристикам эксплуатируемые участком устройства РЗ, с применяемым типом реле РТВ, РТМ прямого действия, должны применятся для малозначемых линий, согласно методических рекомендаций по устройствам и линиям электроснабжения автоблокировки применение реле прямого действия должно выполнятся при расчетных уставках реле более 5 А, при уставках менее 5 А должны применятся реле косвенного действия типа РТ-40, так как регулировка уставок менее 5 А на реле прямого действия не возможна. В настоящее время на фидере ЖД РП сетей выставлена выдержка по времени 1 сек на РП Оловянная.

Согласно методических рекомендаций с целью обеспечения селективного действия защиты МТЗ с предохранителями ПКН трансформаторов ОМ питающих устройства СЦБ. Защиту фидеров СЦБ и ПЭ необходимо выполнять с выдержкой времени не менее 0,5 сек. Соответственно по ступени селективности на Вводе в ТП СЦБ - 1 сек. На питающем вводе ЖД РП сетей - 1,5 сек.

2. Проверка на соответствие пропускной способности мощности проводников передаваемым проводникам

Проверка на соответствие мощности и сечений проводников по пропускной способности преследует цель определить величину мощности для каждой ТП и величину тока, допустимую для данного сечения провода или кабеля при заданных условиях, выполнить проверку и сравнить с допустимыми значениями согласно ПУЭ. Этот расчет необходим, чтобы предупредить опасный перегрев токоведущих жил проводов и кабелей, обеспечить требуемую надежность электроснабжения.

Мощность со стороны 0,4кВ , кВА, находим по формуле

,(2.1)

где - нагрузка со стороны 0,4 кВ, А (значение взято из таблицы 2.1);

- номинальное напряжение, кВ,

для КТПНс «ПТО»

кВА.

Установленная мощность трансформатора должна превышать имеющую расчетную мощность. По формуле (2.2) проверим, выполняется ли это условие

;(2.2)

(условие выполняется).

Подставим в формулы (2.1-2.2) числовые значения для каждой ТП

для ТП-ТЧ

кВА;

(для 2-х трансформаторов);

для КТПНс «Оловянная»

кВА;

.

Расчет для остальных ТП проводим аналогично, и результаты расчетов сведем таблицу (2.1).

По формуле (2.3) найдем коэффициент загрузки трансформатора

;(2.3)

для КТПНс «ПТО»

;

для ТП-ТЧ

.

Для других ТП результат сведем в таблицу 3.1

Проверку на сечения проводов и кабеля ,А произведем по формуле

;(2.4)

По формуле (3.5) проверим, выполняется ли условие

,(2.5)

где - допустимый ток, А.

В формулы (2.4),(2.5) подставим числовые значения

для КТПНс «ПТО»

А;

(для ААБ-3х50).

для ТП-ТЧ

А;

(для ААБ-3х50).

Для других ТП результаты сведем в таблицу 2.1

Таблица 2.1 - Результаты расчетов

№№ п/п	Потребитель	Sуст ТП, (кВА)	Sрасч, (кВА)	Нагрузка со стороны 0,4кВ	Кз
1	КТПНс «ф. ПТО»	400	200,74	305	0,50
2	ТП «ТЧ»	2х250	69,11	105	0,14
3	КТПНс «ф. Оловянная»	250	235,63	358	0,94
4	КТП «Пост ЭЦ»	63	53,91	82	0,80

По результатам приведенных расчетов, можно сделать следующие выводы:

- где коэффициент загрузки не превышает 0,5, в работе может находиться один трансформатор (КТПНс «ф. ПТО», ТП «ТЧ»)

- где коэффициент загрузки равен в пределах от 0,5, то необходимо рассмотреть сезонный характер работы (КТП «Пост ЭЦ», КТПНс «ф. Оловянная»).

3. Расчет потерь напряжения для существующей схемы электроснабжения сетевого района

3.1 Расчет потерь напряжения в линиях напряжением 10 кВ

Найдём потерю напряжения в высоковольтной сети в линиях напряжением 10 кВ ТП СЦБ.

Рассмотрим расчетные схемы, представленные на рисунке 3.1.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

Рисунок 3.1 - Расчетные схемы к расчету потерь напряжения в линиях 10 кВ

На основании 3, найдём активные и реактивные сопротивления проводов и кабелей, занесем их в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Активные и реактивные сопротивления проводов и кабелей

Марка провода или кабеля	,Ом/км	,Ом/км
ААБ-50	0,620	0,090
ААБ-70	0,443	0,086
АС-50	0,392	0,235
АС-70	0,430	0,382
АС-35	0,790	0,403

Составляем по расчетным схемам схемы замещения, которые представлены на рисунке 3.2

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

Рисунок 3.2 - Схемы замещения к расчету потерь напряжения в линиях 10 кВ

Приведем схемы замещения к видам, представленному на рисунке 3.3.

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

Рисунок 3.3 - Приведенные схемы замещения к расчету потерь напряжения в линиях 10 кВ

Сопротивления элементов схемы замещения Ом, находим по выражению

=+j,(3.1)

где - удельное активное сопротивление линии, Ом/км;

- удельное реактивное сопротивление линии, Ом/км;

- длина линии, км.

Выполним расчет для элемента схемы замещения подставив числовые значения в формулу (3.1)

Ом;

Для остальных элементов расчет аналогичен результаты сведем в таблицу3.2.

Таблица 3.2 - Сопротивления элементов для линий 10 кВ

Номер элемента	Сопротивление элемента, Ом
1	2
	0,043+j0,006
	0,033+j0,020
	0,155+j0,023
	0,093+j0,014
	0,093+j0,014
	0,212+j0,127
	0,388+j0,233
	6,742+j4,042
	0,423+j0,254
	6,223+j3,731
	1,194+j0,716
	2,868+1,463
	12,952+j6,607
	4,467+j2,279
	8,603+j4,389
	0,569+j0,290

Принимая коэффициент мощности 0,85 для бытовых потребителей и 0,8 для производственных.

К производственным потребителям относятся:

- КТПНС - ф. Оловянная;

- КТПНС - ф. ПТО;

- ТП - ТЧ;

- КТП - пост ЭЦ;

- ОМ - переезд;

- КТПо- освещение восточной горловины;

- КТП- мост восток;

- КТП- мост запад;

- КТП- освещение станции;

- ОМ 1,25/10 Оп №64;

- ОМ 1,25/10 Оп №261;

- ОМ 1,25/10 Оп №219;

- ОМ 1,25/10 Оп №18;

- КТП СЦБ;

Мощности в узлах нагрузки ,кВА, найдем по выражению

(3.2)

Согласно из выражению (3.2) найдем мощность в узле ,кВА

Для схемы «а» мощности в узлах нагрузки найдём подставив в выражение (2.2) числовые значения:

кВА;

Расчет остальных узлов мощности аналогичен, результаты сведем в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Мощность в узлах для линий 10 кВ

Узел нагрузки	Мощность в узлах расчетных схем, кВА
	«а»	«б»	«в»	-
	286,4+ j214,8	240+j180	84+j63	-
	«г»	«д»	«е»	«ж»
	198,4+ j148,8	20,4+ j12,6	21,54+ j13,4	16,4+j10,1
	58,8+ j38,7	17,0+ j10,54	19,64+ j12,5	15,3+ j8,9
	82,3+ j50,8	90,3+ j56,0	-	85,6+j64,22

Зная мощности в узлах нагрузки, найдем мощности на участках сети по выражениям (3.3 -3.4)

=+j;(3.3)

=+; (3.4)

Для схемы «а» мощности на участках сети найдём, по выражениям

Остальные расчеты аналогичные результаты сведем в таблицу 3.4

Таблица 3.4 - Распределение мощности по участкам сети для линий

Узел нагрузки	Мощность в узлах расчетных схем, кВА
	«а»	«б»	«в»	-
1	2	3	4	5
	286,4+214,8	240+j180	84+j63	-
-	«г»	«д»	«е»	«ж»
	339,5+ j238,3	127,7+ j79,2	43,1+ j26,7	117,3+ j83,2
	141,1+ j89,5	107,3+ j66,5	21,5+ j13,4	100,9+ j73,1
	82,3+ j50,8	90,3+ j56,0	-	85,6+ j64,2

Находим потерю напряжения в сети,В, по выражению

(3.5)

для схемы «а»

для схемы «б»

для схемы «в»

для схемы «г»

для схемы «д»

для схемы «е»

для схемы «ж»

Результаты расчётов приведены в таблице 3.5

Таблица 3.5 - Потери напряжения в линиях 10 кВ сетевого района

№/ п/п	Обозначение расчетной схемы	, В	, %
		точка сети	точка сети
1	2	3	4	5	6
1	«а»	B	2,74	B	0,027
2	«б»	B	4,10	B	0,041
3	«в»	B	0,87	B	0,009
4	«г»	B	10,30	B	0,103
		B	17,90	B	0,179
		B	93,90	B	0,939
5	«д»	B	74,13	B	0,741
		B	165,70	B	1,657
		B	180,5	B	1,805
6	«е»	B	16,3	B	0,163
		B	53,0	B	0,530
7	«ж»	B	71,3	B	0,713
		B	190,2	B	1,902
		B	196,9	B	1,969

По результатам проведенных расчетов потерь напряжения в линиях сетевого района, можно сделать следующие выводы:

- наибольшие потери напряжения в линиях напряжением 10 кВ от шин РУ- 10 кВ ТП СЦБ станции Оловянная составляют 4,584 % (поз № 7, таблица 3.5.).

4. Характеристика основного оборудования сетевого района и оценка целесообразности его замены

Характеристика основного оборудования сетевого района станции Оловянная приведена в таблице 4.1. В этой таблице приведены данные по масляным трансформаторам, установленным на понизительных подстанциях потребителей сетевого района, высоковольтным выключателям распределительных устройств.

Остаточный ресурс основного оборудования по отношению к нормативному сроку эксплуатации находим по выражению, %

,(4.1)

где - остаточный ресурс эксплуатации оборудования, %;

- нормативный срок эксплуатации оборудования (по паспорту), для трансформаторов не менее 25 лет, для выключателей не менее 20 лет;

- время эксплуатации оборудования, лет.

Таблица 4.1 - Характеристика основного оборудования сетевого района

№/№ п/п	Наименование устройства	Тип оборудования	Кол-во	Год Установ-ки	Тэкс, лет	Тпасп, лет	Рост, %
1	2	3	4	5	6	7	8
станция Оловянная
1	КТП Пост ЭЦ	ТМ-63	1	2002	8	25	68
2	КТПНс ПТО	ТМ-400	1	1981	29	25	-16
3	КТПНс Оловянная	ТМ-250	1	1981	29	25	-16
4	ТП ТЧ	ТМ-250	1	1981	29	25	-16
5	Фидер «ПЭ-запад»	ВМГ-10-630	1	1980	30	20	-50
6	Фидер «ПЭ-восток»	ВМГ-10-630	1	1980	30	20	-50
7	Ввод	ВМГ-10-630	1	1980	30	20	-50
8	Резерв	ВНП-16	1	1981	29	20	-45
9	Резерв	ВНП-16	1	1981	29	20	-45
10	Фидер «АБ-запад»	ВМГ-10-630	1	1980	30	20	-50
11	Фидер «АБ-восток»	ВМГ-10-630	1	1980	30	20	-50
12	Т-1	ВНП-16	1	1981	29	20	-45
13	Т-2	ВНП-16	1	1981	29	20	-45
14	Фидер ТЧ	ВМГ-10-630	1	1980	30	20	-50
15	Фидер ПТО	ВНП-16	1	1981	30	20	-45
16	Фидер Оловянная	ВМГ-10-630	1	1981	29	20	-45

Анализируя данные полученные в таблице 4.1, можно оценить целесообразность замены основного оборудования. Целесообразно заменять то оборудование, остаточный ресурс которого, меньше или равен пяти годам. Если выражать в процентах, то для трансформаторов это 20 %, а для выключателей 25%.

Делаем вывод, замены в самое ближайшее время требует следующее оборудование сетевого района:

1 понижающие трансформаторы:

ТМ-63 - 1 шт. (поз. № 1);

ТМ-400 - 1 шт. (поз. № 2);

ТМ-250 - 1 шт. (поз. № 3,№ 4);

2 высоковольтные выключатели :

ВМГ-10 - 1 шт. (поз. № 5,№ 6,№ 7,№ 10,№ 11,№14,№16);

ВНП-16 - 1 шт. (поз. № 8, № 9,№ 12,№ 13, № 15);

ВНП-16 - 1 шт. (поз. № 8, № 9,№ 12,№ 13, № 15).

5. Расчет рабочих токов и токов короткого замыкания в распределительной сети

5.1 Расчет токов короткого замыкания

Согласно [5], выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих элементов по электродинамической и термической устойчивости производится по току трёхфазного короткого замыкания, а для выбора и проверки на чувствительность релейных защит, необходимо знать ток двухфазного короткого замыкания. Поэтому в проекте производим расчёт токов короткого замыкания.

Для чего на основании схемы внешнего электроснабжения сетевого района и схемы главных электрических соединений района электроснабжения составляем структурную расчётную схему, а по ней схему замещения модернизированного сетевого района.

Расчёт токов короткого замыкания, для основного питания потребителей сетевого района будем производить аналитически (в именованных единицах), рассмотрим максимальный и минимальный режим системы. На основании 10, найдём сопротивления всех элементов схем замещения (рисунок 5.2), по выражениям:

;(5.1)

;(5.2)

.(5.3)

Подставим числовые значения в формулы (5.1 - 5.3)

Ом;

Ом;

Ом.

Сопротивления остальных линий находим по выражению (5.3), согласно структурной схеме представленной на (рисунке 5.1). Результаты расчета сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Сопротивление линий схемы замещения

Номер линии	Сопротивления линии, Ом
1	1,107
2	2,279
3	4,389
4	0,290
5	0,212
6	6,223
7	1,194
8	0,024
9	0,014
10	0,026
11	0,423
12	6,223
13	1,194
14	1,451
15	6,607

Рисунок 5.1 - Структурная схема для расчёта токов КЗ, для основного питания потребителей



Рисунок 5.2 - Схема замещения к расчёту токов КЗ для основного питания потребителей сетевого района.

Произведём расчёт токов короткого замыкания (КЗ) для точки в максимальном режиме системы, для других точек КЗ расчёт аналогичный, результаты расчёта сведём в таблицу 5.2.

Находим результирующее сопротивление,Ом до точки КЗ, по выражению:

;(5.4)

Ом.

Находим ток трёхфазного К3 ,кА, по выражению

;(5.5)

 кА.

Принимая ударный коэффициент = 1,72, находим ударный ток , кА, по выражению:

,(5.6)

кА.

Находим действующее значение тока К3 , по выражению:

,(5.7)

кА.

Находим мощность К3, по выражению:

,(5.8)

мВА.

Находим ток двухфазного К3 , по выражению:

,(5.9)

кА.

Результаты расчёта приведены в таблице 5.2

Таблица 5.2 - Результаты расчётов токов КЗ для схем основного потребителя сетевого района, в максимальном режиме системы

Пара метры точки КЗ	, кВ	, Ом	, кА	, кА	, кА	, мВА	, кА
1	2	3	4	5	6	7	8
	10,5	1,613	3,758	9,139	5,363	68,345	3,255
	10,5	3,850	1,575	3,830	2,248	28,645	1,360
	10,5	8,281	0,732	1,780	1,045	13,313	0,634
	10,5	8,571	0,707	1,719	1,009	12,858	0,613
	10,5	1,825	3,322	8,079	4,740	60,417	2,878
	10,5	8,048	0,753	1,831	1,075	13,695	0,652
	10,5	9,242	0,656	1,595	0,936	11,931	0,568
	10,5	1,635	3,708	9,017	5,291	67,437	3,211
	10,5	1,627	3,727	9,064	5,318	67,783	3,228
	10,5	1,639	3,698	8,994	5,277	67,256	3,909
	10,5	2,036	2,977	7,240	4,248	54,143	2,578
	10,5	8,259	0,734	1,785	1,047	13,349	0,636
	10,5	9,453	0,641	1,559	0,915	11,658	0,555
	10,5	3,064	1,979	4,813	2,824	35,992	1,714
	10,5	9,671	0,627	1,525	0,895	11,403	0,543

5.2 Расчёт максимальных рабочих токов основных присоединений

При выборе оборудования для подстанций необходимо произвести проверку основного оборудования и токоведущих частей по максимально допустимому току. Для ЗРУ ТП СЦБ расчёты максимальных рабочих токов приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Расчёт максимальных рабочих токов для ЗРУ ТП СЦБ

Наименование присоединения	Расчётная формула	Расчёт
1	2	3
ЗРУ ТП СЦБ
Сборные шины ЗРУ ТП СЦБ
Фидер «Ввод»
Фидер «ПТО»
Фидер «ТЧ»
Фидер «Оловянная»
Фидер «АБ - запад»
Фидер «АБ - восток»
Фидер «ПЭ - запад»
Фидер «ПЭ - восток»

Расчётные параметры:

- коэффициент распределения нагрузки на шинах подстанции, равный 0,5 - 0,7 (0,5 - при числе присоединений пять и более; 0,7 - при меньшем числе присоединений);

- коэффициент перспективы развития потребителей, равный 1,3;

- максимальная полная мощность на шинах подстанции;

- номинальное напряжение потребителя.

Для проверки электрических аппаратов на термическую стойкость, необходимо определить значения теплового импульса возникающего при прохождении тока КЗ по аппарату.

Так как точки К3 питаются от системы неограниченной мощности, тепловой импульс находим по выражению,

,(5.10)

где - тепловой импульс, ;

- ток трёхфазного КЗ в максимальном режиме системы, кА;

- время протекания тока К3 (), сек;

- время срабатывания основной защиты, сек;

- полное время отключения выключателя, принимаем 0,15, сек;

- постоянная времени цепи К3, принимаем равной 0,05, сек.

Найдём тепловой импульс для точки К3, по выражению (5.10) для остальных точек, расчёт аналогичный, результаты сведём в таблицу 5.4.

.

Таблица 5.4 - Результаты расчёта теплового импульса

№/ п/п	Место Определения	, кА	, сек	, сек	, кАсек	№ точки КЗ
1	Сборные шины ЗРУ ТП СЦБ	3,758	1,1	1,25	18,359
2	Фидер «ПТО»	3,708	0,6	0,75	11,298
3	Фидер «ТЧ»	3,727	0,6	0,75	11,112
4	Фидер «Оловянная»	3,698	0,6	0,75	10,940
5	Фидер «АБ - запад»	1,979	0,6	0,75	3,133
6	Фидер «АБ - восток»	1,575	0,6	0,75	1,985
7	Фидер «ПЭ - запад»	2,977	0,6	0,75	7,090
8	Фидер «ПЭ -	3,322	0,6	0,75	8,829

6. Выбор высоковольтного оборудования для модернизации ТП

6.1 Выбор сборных жёстких шин

В закрытых РУ сборные шины выполняют жёсткими алюминиевыми шинами.

Проверка жёстких шин выполняется на термическую стойкость. Следует учесть, что при расположении шин прямоугольного сечения плашмя значения допустимых длительных токов , приведённые в справочной литературе, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм

,(6.1)

,

где - выбранное сечение, мм²;

- минимально допустимое сечение токоведущей части по условию её термической стойкости, мм²;

- тепловой импульс тока КЗ соответствующей характерной точки подстанции, кА²·с.

,(6.2)

.

где - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, =0,05 с

по длительно допустимому току

,(6.3)

где - длительно допустимый ток для выбранного сечения, А;

- максимальный рабочий ток шин.

Электродинамическая стойкость шин, укреплённых на опорных изоляторах, проверяется по механическому напряжению, возникающему в них при КЗ, , МПа

;(6.4)

.(6.5)

где - расстояние между соседними опорными изоляторами, м;

а - расстояние между осями шин соседних фаз, м;

- ударный ток трёхфазного КЗ, кА;

W - момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, м³;

Момент сопротивления однополосных прямоугольных шин при расположении на ребро

,(6.6)

при расположении плашмя

,(6.7)

где b и h - толщина и ширина шины, м;

- допустимое механическое напряжение в материале сборных шин [6, с. 50]

Проведя расчёты по выше перечисленным формулам, выбираем шины прямоугольного сечения 50Ч5 мм, марки АДО.

6.2 Выбор опорных изоляторов

Жёсткие шины распределительных устройств крепят на опорных изоляторах. Опорные изоляторы выбирают по конструкции в зависимости от места установки:

по номинальному напряжению

,(6.8)

где - номинальное напряжение изолятора, кВ;

- рабочее напряжение РУ, кВ.

- по допускаемой нагрузке

,(6.9)

где F - сила, действующая на изолятор при КЗ, Н;

- разрушающая нагрузка на изгиб изолятора по каталогу, Н.

,(6.10)

Проведя расчёты по выше перечисленным формулам, выбираем опорные изоляторы марки ОФ - 10 - 750кр.

6.3 Выбор высоковольтных выключателей

Согласно 4 разделу дипломного проекта, из-за истечения паспортного срока службы, замене в самое ближайшее время подлежат высоковольтные выключатели фидеров: ПЭ- Восток, АБ- Восток, ТЧ, ПТО, Оловянная, ПЭ- Запад, АБ- Запад .

Согласно ПУЭ, при выборе выключателей его паспортные параметры сравниваются с расчётными условиями работы.

Методику выбора и паспортные характеристики выключателей принимаем из [3].

В существующем ЗРУ-10 кB на выводах фидеров нагрузки установлены высоковольтные выключатели ВМГ - 10 - 630 - 20 У2, ВНП-16.

Выберем вакуумный выключатель серии ВВ/TEL и проведём его проверку для фидера ПТО, проектируемого РУ-10 кВ, проверка и выбор остальных выключателей аналогичен, результаты проверки и выбора выключателей сведём в таблицу.

Паспортные данные выключателя сравниваем с расчётными условиями работы, по условиям

;(6.11)

;(6.12)

где - напряжение установки и номинальное напряжение выключателя;

- максимальный рабочий ток для фидера, номинальный ток выключателя;

Подставляем числовые значения в формулы 6.11 и 6.12

10 кВ 10 кВ;

62,7 А<630 А.

Проверяем выключатель на электродинамическую стойкость, по условиям:

;(6.13)

;(6.14)

;(6.15)

где -номинальный ток отключения К3 выключателя, и расчётный ток трёхфазного К3 в точке ;

- действующее значение ударного тока;

- максимальный сквозной ток К3, для выключателя и ударный ток К3 в точке

Подставляем числовые значения в формулы 6.13 - 6.15

12,5 кА 3,708 кА;

12,5 кА 5,291 кА;

32 кА 9,017 кА.

Проверяем выключатель на отключающую способность.

Найдём минимальное время от начала К3 до момента расхождения контактов выключателя, по выражению:

,(6.16)

сек.

где - минимальное время от начала К3 до момента расхождения контактов выключателя и собственное время отключения выключателя.

Для выключателей серии ВВ/TEL величина - нормирована.

Находим относительное содержание апериодической составляющей для выключателя, по выражению:

,(6.17)

кА.

где - нормирование относительное значение апериодической составляющей в отключаемом токе, для выключателя.

Находим относительное содержание апериодической составляющей в отключаемом токе, по выражению:

,(6.18)

кА.

Проверяем выключатель на отключающую способность,по условию:

,(6.19)

7,071, кА 3,181 кА.

Проверяем выключатель по термической стойкости при протекании токов К3.

Найдём время термической стойкости выключателя, по выражению:

,(6.20)

сек.

где - время термической стойкости выключателя;

- время действия основной защиты;

- полное время отключения выключателя (по паспорту);

- постоянная времени цепи К3

Проверим выключатель по термической стойкости при протекании токов К3, по условию:

,(6.21)

105,469, 11,298 .

Проведя расчёт по выше указанным формулам выбираем выключатели марки ВВ/TEL производства ООО «Таврида - Электрик».

Основными достоинствами данного выключателя являются: высокий механический ресурс; малое потребление электроэнергии по цепям включения и отключения; малые габариты и вес; возможность управления как по цепям оперативного постоянного, как и оперативного переменного токов; отсутствие необходимости ремонтов в течение всего срока службы.

Окончательно к установке принимаем вакуумный выключатель ВВ/TEL-10-12,5/1000 УХЛ4.

Таблица 6.1 - Технические характеристики выключателей серии ВВ/TEL-10-12,5/1000 УХЛ4 и ВВ/TEL-10-20/1000 УХЛ4

1	BB/TEL-10-12,5/1000 УХЛ4	BB/TEL-10-20/1000 УХЛ4
Номинальное напряжение, кВ	10	10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	12	12
Номинальный ток, А	630,1000	630,1000
Номинальный ток отключения, кА	12,5	20
Ток динамической стойкости, наибольший пик, кА	32	51
Нормированное процентное содержание апериодической составляющей, % не более	40	40
Время отключения полное, мс не более	25	25
Время отключения собственное, мс не более	15	15
Ресурс по коммутационной стойкости при отключении номинального тока, операций	50000	50000
Ресурс по механической стойкости, операций	50000	50000
Номинальное напряжение электромагнитов управления, В	220	220
Срок службы до списания, лет	25	25
Наибольший ток электромагнитов управления при номинальном напряжении, А	10	10
Масса, кг - исполнение с межполюсным расстоянием 200 мм	35	35
- исполнение с межполюсным расстоянием 250 мм	37	37

Проверка и выбор остальных выключателей аналогичен, произведём проверку и выбор, результаты сведём в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Выбор и проверка выключателей, для проектируемого РУ-10 кВ

<...

№ п/п	Наименование присоединения	Тип выключателя	Тип привода			Условия проверки
1	Фидер ПЭ- восток	BB/TEL-10- -12,5/1000УХЛ4	ЭМ-220-10	10=10	630>59,3	12,5 > 2,82	12,5 > 4,03	32 > 8,41	7,1 > 2,42	105,4 > 8,829
2	Фидер АБ- восток	BB/TEL-10- -12,5/1000УХЛ4	ЭМ-220-10	10=10	630>21	12,5> 2,82	12,5 > 4,03	32 > 8,41	7,1 > 2,42	105,4 > 1,985
3	Фидер ПТО	BB/TEL-10--12,5/1000УХЛ4	ЭМ-220-10	10=10	630>62	12,5 > 2,55	12,5 > 4,01	32 > 7,6

Подобные документы

• Модернизация серийной электростанции ПАЭС 2500 с установкой турбодетандера

  Рассмотрение установки турбодетандера, выработанная электроэнергия которого рассматривается в виде источника питания собственных нужд. Расчет системы электроснабжения, выбор проводников. Разработка модернизации электросхемы распределительного устройства.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.06.2015
  

• Выбор типа трансформаторной подстанции и распределительного устройства

  Анализ электрических нагрузок. Выбор числа и мощности компенсирующих устройств, схемы электроснабжения, числа и мощности трансформаторов, типа трансформаторной подстанции и распределительного устройства. Расчет экономического сечения питающей линии.
  
  дипломная работа [962,5 K], добавлен 19.06.2015
  

• Проектирование электрической части станции типа ТЭЦ

  Баланс активных мощностей станции и структурная схема. Выбор силовых трансформаторов и линий электропередачи, коммутационных аппаратов, трансформаторов тока и напряжения, схем электрических соединений распределительного устройства электростанции.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.05.2016
  

• Сравнительный анализ конструкций распределительного устройства высокого напряжения на газомазутной ГРЭС (8К-300)

  Расчет конденсационной электрической станции. Выбор основного и вспомогательного оборудования, типа и конструкции синхронных генераторов, силовых трансформаторов и автотрансформаторов. Разработка генерального плана распределительного устройства.
  
  дипломная работа [2,4 M], добавлен 02.06.2015
  

• Разработка элементов электрической части конденсационной электростанции

  Выбор структурной схемы и принципиальной схемы распределительного устройства. Расчет токов короткого замыкания. Выбор и проверка коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, комплектных токопроводов генераторного напряжения.
  
  курсовая работа [642,4 K], добавлен 21.06.2014
  

• Проектирование электростанции

  Проектирование схемы электрической станции типа ТЭЦ с одним высшим напряжением. Выбор структурной схемы проектируемой станции, нужного оборудования. Определение токов короткого замыкания. Разработка схемы электрических соединений электростанции.
  
  курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.07.2014
  

• Расчёт схемы электроснабжения предприятия

  Выбор схемы питания системы электроснабжения предприятия. Рекомендации по определению электрических нагрузок. Выбор числа, мощности и места расположения трансформаторов, сечений проводов и жил кабелей, выключателей и распределительного устройства.
  
  реферат [191,0 K], добавлен 15.12.2013
  

• Расчет судовой электростанции электрических сетей и систем потребителей

  Порядок расчета судовой электрической сети аналитическим методом. Выбор количества и единичной мощности генераторных агрегатов. Расчет Фидера от генератора до распределительного щита. Расчет силовой и осветительной систем. Схема судовой электростанции.
  
  курсовая работа [590,4 K], добавлен 27.12.2012
  

• Проектирование электрической части ТЭЦ 120 МВт

  Особенности проектирования электрической части ТЭЦ и подбор основного оборудования. Разработка главной электрической схемы станции, конструкции распределительного устройства. Выбор схемы выдачи мощности в систему с минимальными потерями энергии.
  
  курсовая работа [1,0 M], добавлен 24.12.2011
  

• Электрическая часть ТЭЦ-400 мВт

  Выбор и обоснование двух вариантов схем проектируемой электростанции, их технико-экономическое сравнение. Расчет токов короткого замыкания. Выбор способа синхронизации. Описание конструкций распределительного устройства. Расчет заземляющего устройства.
  
  дипломная работа [2,5 M], добавлен 09.06.2011
  

• Алгоритмизация задач и САПР систем электроснабжения

  Подключение выводов обмоток трансформаторов, соединенных по схеме звезда-треугольник к тяговой сети и линиям электропередач. Схема подключения тяговой подстанции. Блок-схема выбора проводников для распределительного устройства заданного класса напряжения.
  
  курсовая работа [892,1 K], добавлен 28.11.2012
  

• Реконструкция и модернизация подстанции "Ильинск"

  Проект расширения подстанции 110/35/10 кВ для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Расчет мощности и выбор главных понижающих трансформаторов. Компоновка распределительного устройства 110 кВ. Расчет устройств заземления и молниезащиты.
  
  дипломная работа [239,2 K], добавлен 29.04.2010
  

• Проектирование понижающей подстанции

  Расчет мощности силового трансформатора, капитальных вложений и токов короткого замыкания. Выбор типа распределительного устройства и изоляции. Определение экономической целесообразности схемы. Схема электрических соединений проектируемой подстанции.
  
  курсовая работа [411,6 K], добавлен 12.12.2013
  

• Проектирование электростанции

  Формирование структурной схемы электростанции. Технико-экономическое обоснование принципиальной схемы электрических соединений. Выбор структурной схемы станции, основного оборудования. Выбор схемы электрических соединений всех РУ. Расчет жестких шин.
  
  курсовая работа [5,7 M], добавлен 20.03.2011
  

• Распределительные устройства станций и подстанций

  Электрические схемы распределительных устройств станций и подстанций. Выбор схемы распределительного устройства высокого напряжения. Распределительные устройства с одной и двумя системами сборных шин. Устройства, выполненные по схемам кольцевого типа.
  
  презентация [372,2 K], добавлен 07.11.2013
  

• Разработка схемы судовой электростанции

  Расчет мощности электростанции. Выбор источников электроэнергии и трансформаторов. Аварийный генератор, шины, кабель, коммутационные аппараты. Проверка оборудования электроэнергетической установки на работоспособность в условиях короткого замыкания.
  
  курсовая работа [189,5 K], добавлен 08.02.2010
  

• Проектирование электрической части электростанции

  Выбор типа турбогенератора, обоснование вариантов структурной схемы электростанции. Выбор способа синхронизации генераторов и сети. Расчет релейной защиты элемента схемы станции. Защита от замыканий на землю в обмотках статора генератора и трансформатора.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 22.10.2015
  

• Разработка внутрицехового электроснабжения цеха нестандартного оборудования

  Разработка схемы цехового электроснабжения. Выбор коммутационно-защитной и пусковой аппаратуры, питающих кабелей и проводов, распределительных шинопроводов и шкафов, вводно-распределительного устройства. Расчет электрических нагрузок потребителей цеха.
  
  курсовая работа [2,2 M], добавлен 18.11.2014
  

• Проектирование электрической части ГЭС

  Выбор схемы распределительного устройства. Проектирование главной схемы гидроэлектростанции мощностью 1600 МВт (8 агрегатов по 200 МВт). Расчет токов короткого замыкания для выбора аппаратов. Сравнение работы агрегатов с единичными блоками и укрупненными.
  
  курсовая работа [5,3 M], добавлен 18.12.2011
  

• Проектирование электрической части ТЭЦ при расширении ее парогазовой установкой

  Обоснование необходимости расширения электростанции, выбора площадки строительства. Разработка вариантов схем выдачи мощности и выбор основного электрооборудования станции. Выбор токов короткого замыкания, релейной защиты, автоматики и КИП электростанции.
  
  дипломная работа [4,6 M], добавлен 12.05.2015
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам