Разработка проекта тяговой подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

• Введение
• Железные дороги - одна из самых важных составляющих частей материально - технической базы экономики страны. Они во многом определяют эффективность всех отраслей народного хозяйства.
• Тяговые подстанции являются одним из важнейших устройств системы тягового электроснабжения. Их питание осуществляется от системы внешнего электроснабжения, а потребителем преобразованной электроэнергии является электроподвижной состав железных дорог. Применяются так же тяговые подстанции для питания городского электрического транспорта и электропоездов метрополитена.
• Тяговая подстанция - электрическая подстанция, предназначенная в основном для питания транспортных средств на электрической тяге через контактную сеть. От тяговых подстанций получают питание и другие железнодорожные нетяговые потребители, а так же некоторые районные нежелезнодорожные потребители. К нежелезнодорожным нетяговым потребителям относятся: освещение вокзалов, станций по ремонту подвижного состава и т.д.
• Место размещения подстанций выбирается вблизи центра электрических нагрузок, автомобильных дорог, железнодорожных станций. Подстанция должна располагаться, как правило, на не зазелененной или занятыми кустарником территории, по возможности вне зон интенсивных природных и промышленных загрязнений. Важным требованием при размещением подстанции является обеспечение удобных заходов ВЛ.
• Рациональное проектирование сетевых подстанций всех типов и категорий и, в частности, рациональное и экономичное построение главных электрических схем, выбор параметров оборудования и аппаратуры, а так же оптимальная их расстановка представляет собой сложную и ответственную задачу.
• В проектах должны быть максимально использованы типовые и повторно используемые экономичные проекты, типовые конструкции высокой заводской готовности из эффективных и высокопрочных материалов, укрупненные монтажные элементы.

От системы электроснабжения электрифицированной железной дороги питаются электрической энергией, помимо собственно электрической тяги (электровозы и электропоезда), также все нетяговые железнодорожные потребители и потребители прилегающих районов. Поэтому электрификация потребителей железных дорог решает не только транспортную проблему, но и способствует решению важнейшей хозяйственной проблемы - электрификации.

Система снабжения электрифицированных железных дорог состоит из двух частей:

- первичной (или внешней) части системы электроснабжения;

- тяговой части системы электроснабжения.

Электрические железные дороги относятся к потребителям I категории, нарушение электроснабжения которых связано с опасностью для жизни людей, существенным ущербом народному хозяйству, нарушением технологического процесса (графика движения поездов) и т.д. Такие потребители должны получать электрическую энергию от двух независимых источников и перерыв их электроснабжения может быть допущен только на время автоматического переключения питания с одного источника на другой. Однако вследствие большой протяжённости электрических железных дорог питание каждой тяговой подстанции от двух независимых источников было бы связано с весьма значительными капитальными затратами. Поэтому допускается электроснабжение тяговых подстанций от одного источника по двум одноцепным ЛЭП, расположенным на отдельных опорах, или по идущим вдоль железной дороги двухцепным и одноцепным ЛЭП, имеющим двустороннее питание. При выходе из строя одной районной подстанции или ЛЭП протяжённостью 150-200 км допускается перерыв электроснабжения не более чем для одной тяговой подстанции. При двустороннем питании подстанции по одноцепной ВЛ число промежуточных подстанций (в том числе подстанций, не питающих тягу), включаемых в рассечку ВЛ между опорными подстанциями, как правило, не должно быть более трёх. Присоединение тяговых подстанций к одноцепной ВЛ на ответвлении не допускается.

На слабо-загруженных участках железных дорог допускается обеспечение надёжности питания тяговых подстанций как потребителей с электроприёмниками II категории.

Напряжение на токоприёмниках строго нормировано. В обычных условиях оно должно быть не ниже 21 кВ и не выше 29 кВ при переменном токе напряжением 25 кВ при постоянном напряжением 3 кВ. На тех дорогах, где скорость движения превышает 120 км/ч, значения напряжений на токоприёмниках не могут быть ниже 24 кВ при переменном токе и 2,9 кВ при постоянном токе. С разрешения МПС на отдельных малодеятельных участках переменного тока допускается на токоприёмниках минимальное напряжение 19 кВ и на участках постоянного тока - 2,4 кВ.

1. Краткая характеристика участка железной дороги

Система тягового электроснабжения выполнена на переменном токе 25 кВ. Система 25 кВ - система тягового электроснабжения переменного тока, в которой напряжение 25 кВ подаётся в контактную сеть непосредственно от вторичных обмоток понижающих трансформаторов тяговых подстанций.

Схема тяговой ПС «Шалакуша» состоит из ОРУ-110 кВ, ОРУ-27,5 кВ, ЗРУ-10 кВ (СЦБ и ПЭ). Данная тяговая подстанция является транзитной.

Основное назначение этой подстанции - понизить подведённое к ней напряжение (110 кВ) до принятого для электроснабжения Э.П.С. (25 кв) и нетяговых потребителей (10 кВ).

Схема подстанции на напряжении 110 кВ выполнена по мостиковой схеме «Н» с рабочей и ремонтной перемычками, с выключателем в рабочей перемычке и цепях трансформаторов. В нормальном режиме в работе рабочая перемычка, в ремонтном - ремонтная перемычка с разъединителями. Ремонтная перемычка позволяет не прерывать транзит мощности по ЛЭП 110 кВ при ревизиях и ремонте выключателя в рабочей перемычке.

РУ 10 кВ предназначено для питания районных нагрузок. ЗРУ выполняется с одной секционированной выключателем СВ системой шин.

Отдельным видом РУ 10 кВ являются РУ для питания устройств СЦБ от тяговых подстанций, которое выполнено с одной не секционированной системой шин. К ней подключают повышающий трансформатор, связывающий шины РУ с шинами низкого напряжения собственных нужд подстанции, и фидеры 10 кВ (два) с выключателями и трансформаторами напряжения. Такая схема питания устройств СЦБ предусмотрена для снижения токов однофазного замыкания на землю и исключения электрической связи с другими линиями ВЛ.

Распределительное устройство 27,5 кВ предназначено для питания тяговой сети переменного тока, нетяговых линейных железнодорожных потребителей по линиям «два провода - рельс» (ДПР), подвешиваемым на опорах контактной сети и ТСН. ОРУ 27,5 кВ выполнено с секционированной разъединителями рабочей и запасной системами шин.

Фидеры, питающие контактную сеть одного направления и имеющие одну фазу, присоединяют к одной секции шин, а фидеры другой фазы - к другой. Запасной выключатель с помощью разъединителей может быть присоединён к обеим секциям шин таким образом, чтобы через запасную шину обеспечивалось питание одного из фидеров выведенной в ревизию секции шин.

РУ 27,5 кВ обычно имеет двухфазную рабочую систему шин. Третья фаза обмоток понижающих трансформаторов (Т1 и Т2) соединяется с контуром заземления подстанции (он в этом случае выполняет функции и защитного и рабочего заземления) и с рельсами подъездного пути, которые соединены с воздушной отсасывающей линией. Таким образом, создаётся так называемая трёхэлементная схема отсоса. Для создания идентичных конструкций РУ на всех подстанциях заземляется вывод «С» обмотки 27,5 кВ, что учитывается схемой фазировки подстанций.

Понижающие трансформаторы и ТСН присоединяют к фазам РУ с помощью трёхфазных выключателей. При этом облегчается отключение ими токов короткого замыкания: цепь рвётся последовательно включенными контактами двух фаз выключателей.

Фидеры ДПР также подключаются трёхфазными выключателями, что дешевле применения двух однофазных. Линейные разъединители фидеров контактной сети и ДПР, обходные разъединители фидеров контактной сети и шинные разъединители запасного выключателя снабжаются двигательными приводами.

На линейных и обходных разъединителях фидеров контактной сети и линейных разъединителях фидеров ДПР нет заземляющих ножей со стороны линии, так как заземление в месте выполнения работ и со стороны подстанции могло бы создать контур для тока, наводимого в отключенном проводе током подвески соседнего не отключенного пути.

Сведем данные характеристик тяговых и нетяговых потребителей тяговой подстанции в таблицы 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 - Характеристика тяговых потребителей

	Uном, кВ	IґД, А	IґґД, А	Кнр	Кку	Км	Категория надежности
Тяговые потребители	27,5	274	164	0,9	0,93	1,45	I

Таблица 1.2 - Характеристика нетяговых потребителей

	Uном, кВ	Ру, МВ·А	Кс	cosц	Категория надежности
Нетяговые потребители питающиеся по линии ДПР	27,5	3,4	0,65	0,8	II
Нетяговые потребители питающиеся по линии 10 кВ	10	2,2	0,3	0,8	II

2. Определение расчетной нагрузки тяговой подстанции

2.1 Расчет мощности нагрузок тяговых потребителей

Мощность на шинах РУ-27,5 кВ определяется по выражению:

S = S+ S+ S, МВ•А, (2.1)

где S - мощность на тягу поездов, МВ•А;

S- мощность одного ТСН, присоединенного к шинам РУ-27,5 кВ, МВ•А;

S- мощность не тяговых потребителей, питающихся от шин 27,5 кВ по фидерам ДПР, МВ•А.

Мощность на тягу поездов определяется по выражению:

S= U(2Iд+ 0,65Iд) • Кнр • Кку • Км, МВ•А, (2.2)

где: U- напряжение на шинах РУ-27,5, кВ;

Iд - действующее значение наиболее загруженного плеча (фаза) питания тяги, А;

Iд - действующее значение наименее загруженного плеча (фаза) питания тяги, А;

Кнр - коэффициент неравномерности нагрузки фаз трансформатора, принимаемый 0.9;

Кну - коэффициент компенсирующего устройства, учитывающий снижение требуемой на тягу мощности при работе компенсирующего устройства, принимаемый 0,93;

Км - коэффициент влияния на износ изоляции обмоток трансформатора неравномерности движения поездов в течении суток, принимаемый 1,45 - для двухпутных участков; 1,25 - для однопутных,

Iд= 274 (А); Iд= 162 (А),

S= 27,5(2 • 274+0,65 • 162) • 0,9 • 0,93 • 1,45 • 10= 21,8 (МВ•А).

Мощность для питания собственных нужд переменного тока определяют суммированием присоединенной мощности всех потребителей. Для подстанции переменного тока мощность собственных нужд можно принять равной от 0,5% до 0,7% мощности на тягу поездов.

На всех подстанциях устанавливают по два ТСН со вторичным напряжением 380/220, работающих с глухозаземленной нейтралью. На подстанции переменного тока ТСН присоединяют к шинам РУ-27,5 кВ.

При определении мощности ТСН, исходят из того, что один трансформатор должен обеспечить всю нагрузку собственных нужд (СН):

SS, кВ•А, (2.3)

где S - номинальная мощность ТСН, кВ•А;

S - мощность потребителей СН, кВ•А.

Мощность, расходуемая на СН подстанции, определяется по выражению.

S= 0,005 S+ S, кВ•А, (2.4)

где S- номинальная мощность трансформатора, питающего устройства автоблокировки, кВ•А,

S= 0,005 • 21800 + 160 = 269 (кВ•А).

Согласно условию (2.3) принимаются два трансформатора СН ТМГ - 400/27,5/0,4.

Мощность не тяговых потребителей, питающихся от шин 27,5 кВ по фидерам ДПР, определяется по выражению:

, кВ•А, (2.5)

где Ру - установленная активная мощность потребителей, питающихся по линиям ДПР, кВт; Ру=3400 кВт;

Кс - коэффициент спроса, учитывающий режим работы потребителя, загрузку и КПД оборудования; одновременность его включения;

Cosц = 0,8,

, МВ•А,

S=21,8+0,4+2,76=24,96 (МВ•А).

2.2 Определение мощности нетяговых потребителей

Максимальная активная мощность потребителя определяется по выражению:

Pmax = Ру • Кс, МВт, (2.6)

где Ру - установленная мощность потребителя электроэнергии, кВт (по исходным данным) Ру = 2,2 МВт;

Кс - коэффициент спроса, учитывающий режим работы, загрузки и КПД оборудования, Кс = 0,3,

P10max= 2,2·0,3 = 0,66 (МВт).

Отсюда полная мощность:

S10max = 0,66/0,8 = 0,83 (МВ•А).

2.3 Определение мощности первичной обмотки трансформатора напряжением 110 кВ

Расчетная мощность первичной обмотки трансформатора 110 кВ определяется по выражению:

Sрасч110 = (Sш27,5 + Sш10) • Кр , МВА, (2.7)

где Sш27,5 - мощность на шинах 27,5 кВ;

Sш10 - мощность на шинах 10 кВ;

К - коэффициент разновременности максимумов нагрузок вторичных обмоток трехобмоточного трансформатора, принимаемый 0,95 - 0,98,

Sрасч110 = (24,96 + 0,83)•0,96 = 24,76 (МВА).

3. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов подстанции

Выбор понижающих трансформаторов тяговых подстанции производят по резервированию, согласно которым на подстанциях предусматривается установка двух понижающих трансформаторов, работающих одновременно: один - на тяговую нагрузку, другой - в резерве. При отключении одного трансформатора, оставшийся в работе, должен учетом допустимой перегрузки, обеспечить питание тяги и не тяговых потребителей.

3.1 Выбор понижающих трансформаторов

При установке на тяговой подстанции двух силовых трансформаторов их номинальная мощность определяется по выражению:

, МВ•А, (3.1)

где Sр - мощность подстанции, кВ·А;

n - число трансформаторов на подстанции;

kэ - коэффициент загрузки трансформатора, принимаемый в расчетах 0,7.

Необходимая мощность каждого из двух понижающих трансформаторов:

S(МВ•А).

Согласно приведенным расчетам, выбираем два трансформатора ТДТНЖ - 25000/110.

Оба трансформатора работают одновременно: один - на тяговую нагрузку, другой - на районную.

Проверим возможность работы трансформаторов в аварийном режиме.

Коэффициент перегрузки в аварийном режиме определяется по выражению:

К=< 1,4, (3.2)

где S - номинальная мощность понижающих трансформаторов,

К=<1,4,

т.е. работа трансформаторов в аварийном режиме возможна.

3.2 Расчет компенсации реактивной мощности

Для стороны 27,5 кВ:

Q27,5 = S27,5·sinц, Мвар, (3.3)

Q27,5 = 24,96 · 0,76 = 18,97 (Мвар).

Для компенсации реактивной мощности на стороне НН ставим компенсирующие устройства - конденсаторные установки (КУ).

Мощность КУ:

, Мвар, (3.4)

где tgц - естественный коэффициент мощности до компенсации,

tgц = tgцНН = 1,17;

tgцк - соответствующий коэффициент мощности после компенсации, tgцк = tgцраб = 0,4;

б - коэффициент, учитывающий повышающие коэффициенты мощности мерами, не требующими установки КУ, б = 1,

QКУ = 18,97 • (1,17 - 0,4) · 1 = 14,61 (Мвар).

Выбираем шестнадцать конденсаторных батарей УКЛ- 27,5 -900 У3.

Тогда:

QКУ = 0,9 · 16 = 14,4 (Мвар).

4. Выбор и обоснование однолинейной схемы тяговой подстанции

Тяговая подстанция 110/27,5/10 кВ является транзитной. Принимаем к установки схему моста с ремонтной перемычкой и выключателями в цепях трансформаторов.

РУ-27,5 кВ включает в себя сборные шины, вводы от тяговых обмоток понижающих трансформаторов, фидера контактной сети с запасным выключателем, фидера ДПР, ТСН, ТН и другие присоединения. Шины 27,5 кВ состоят из проводов фаз А и В, секционированных разъединителями и, которые нормально включены и отключаются при выведении секции шин в ремонт. Фаза С - это рельс, уложенный в земле РУ-27,5 кВ. Рельс заземленной фазы соединен с контуром заземления подстанции, рельсом подъездного пути и с воздушной отсасывающей линией . При таком способе присоединения фазы С контур заземления не перегружается тяговыми токами, особенно при коротких замыканиях, исключая возникновения опасных разностей потенциалов между рельсами подъездного пути и контуром заземления.

Секционирование шин двумя разъединителями обеспечивает безопасное выполнение работ, как на секциях шин, так и на секционных разъединителях. Электроэнергия подается на сборные шины от обмоток 27,5 кВ тяговых трансформаторов Т1 и Т2 по вводам на которых установлены выключатели. Питание контактной сети осуществляется по фидерам. Запасной выключатель с помощью разъединителей может быть присоединен к любой секции шин, обеспечивая питание любого фидера контактной сети в случае аварии или выводе его в плановый ремонт.

РУ-10 кВ предназначено для питания не тяговых районных потребителей. Его выполняют с одинарной секционированной системой шин. РУ-10 кВ размещают в шкафах наружной установки. РУ-10 кВ может получить питание от одного понижающего трансформатора при включенном секционном выключателе или от двух трансформаторов при отключенном секционном выключателе.

5. Расчет ТКЗ. Выбор токоведущих частей и коммутационно-защитной аппаратуры

Расчет проводится для выбора и проверки уставок релейной защиты и автоматики или проверки параметров оборудования.

Введем ряд допущений, упрощающих расчет и не вносящих существенных погрешностей:

1. Линейность всех элементов схемы;

2. Приближенный учёт нагрузок;

3.Симметричность всех элементов за исключением мест короткого замыкания;

4. Пренебрежение активными сопротивлениями, если X/R>3;

5. Токи намагничивания трансформаторов не учитываются.

Погрешность расчетов при данных допущениях не превышает 2ч5 %.

5.1 Составление расчетной схемы замещения

электрический трансформатор обмотка токоведущий

Схема замещения представлена на рисунке 5.1

Рисунок 5.1 - Схема замещения для расчета токов КЗ

5.2 Определение параметров схемы замещения

Токи короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах на шинах 110 кВ ПС: IКЗmin=0,869 кА, IКЗmax=2,747 кА.

Мощность короткого замыкания:

, МВ·А, (5.1)

где IкзВН - ток короткого замыкания на шинах высокого напряжения,

(МВ·А).

(МВ·А).

Параметры системы:

, Ом, (5.2)

Где Ucp - среднее напряжение, кВ;

- мощность трёхфазного КЗ на шинах подстанции , МВ·А,

(Ом),

(Ом),

(Ом),

(Ом).

ЭДС системы:

, Кв, (5.3)

ЕС.СН = 27,5 (кВ),

ЕС.НН = 10,5 (кВ).

Параметры силовых трансформаторов:

Реактивное сопротивление трансформатора:

, Ом, (5.4)

, Ом, (5.5)

, Ом. (5.6)

Трансформаторы: ТДТНЖ-25000/110/27,5/10: u квс = 10,5 %, u квн = 17 %, u ксн = 6 %, Р кз = 140 кВт, Sн = 25 МВ•А

Реактивное сопротивление трансформатора приведенное к стороне 27,5 кВ.

(Ом),

(Ом).

Реактивное сопротивление трансформатора приведенное к стороне 10 кВ:

(Ом),

(Ом).

Сопротивления воздушной линии:

RВЛ = r0 • l, Ом, (5.9)

XВЛ = x0 • l, Ом. (5.10)

Полное сопротивление:

, Ом, (5.11)

Для ФКС: ПБСМ 95+МФ100; x0=0,50 (Ом/км); r0=0,22 (Ом/км),

Для фидеров ДПР: АС - 300; x0=0,4 (Ом/км); r0=0,10 (Ом/км),

RФКС = 0,22• 21,9 =4,82 (Ом),

XФКС = 0,5 • 21,9 =10,95 (Ом),

(Ом).

Параметры воздушных линий сведены в таблицу 5.1.

Таблица 5.1 - Параметры отходящих линий

ВЛ	Протяженность ВЛ, км	Марка провода	x0, Ом/км	X, Ом	r0, Ом/км	R, Ом	Z, Ом
ФКС	21,9	ПБСМ 95+МФ100	0,5	10,95	0,22	4,82	11,96
ДПР	21,9	АС 300	0,43	9,42	0,31	6,7	11,56
10 кВ	17,1	АС50/8	0,4	6,84	0,6	10,31	12,37

5.3 Расчет токов в точках короткого замыкания

Расчёт токов КЗ выполняется для напряжения той стороны, к которой приводятся сопротивления схемы:

, А, (5.12)

где - полное суммарное эквивалентное сопротивление от источника питания до расчётной точки КЗ, Ом. Установившееся значение тока при двухфазном КЗ определяется по значению тока трёхфазного КЗ:

, А. (5.13)

Ударный ток:

А, (5.14)

где куд - ударный коэффициент.

Расчёт токов КЗ производим без учёта подпитки со стороны нагрузки.

Расчет токов КЗ сведен в таблицу 5.2.

Таблица 5.2 - Расчет токов КЗ

ВЛ	I(3)КЗ, кА	I(2)КЗ, А	куд	iуд
ФКС	0,96	0,71	1,1	1,49
ДПР	0,99	0,72	1,1	1,53
10 кВ	0,46	0,39	1,1	0,71
Шины 27,5 кВ	3,49	1,82	1,8	8,86
Шины 10 кВ	6,39	5,53	1,8	16,21

5.4 Выбор выключателей и разъединителей

Выключатели выбираются по номинальному значению тока и напряжения, роду установки и условиям работы, конструктивному исполнению и отключающим способностям.

Выбор выключателей производится:

1) по напряжению:

UНОМ ? UНОМ.СЕТИ, кВ. (5.15)

2) по длительному току:

IНОМ ? IРАБ.МАХ , А. (5.16)

3) по отключающей способности. Проверяется возможность отключения периодической составляющей тока короткого замыкания.

Выбор аппаратуры производим по номинальному значению тока и напряжения:

, А,

где Sтр - транзитная мощность, Sтр = 12,2 (МВ•А),

(А).

Выбор выключателей и разъединителей на стороне ВН приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Параметры аппаратуры, установленной на стороне 110 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		Выключатели	Разъединители
		LTB 145 PM	SGF123n
Uном Uсети	Uсети =110 кВ	Uном =110 кВ	Uном =110 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =425 А	Iном =3000 А	Iном =1600 А
Iоткл Iкз	Iкз =2,747 кА	Iоткл =40 кА	--
i пр.скв i уд	i уд =5,03 кА	i пр.скв =102 кА	i пр.скв =100 кА
I2t Вк	Вк =22,6 кА2 •с	I2t =4800 кА2 •с	I2t =4800 кА2 •с

Рассчитаем рабочий ток на стороне 27,5 кВ:

(А).

Выбор выключателей и разъединителей на стороне СН приведены в таблице 5.4.

Таблица 5.4 - Параметры аппаратуры, установленной на стороне 27,5 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		Выключатели	Разъединители
		ВБЭТ-27,5-IV-25/630	РДЗ.1-35/1000 УХЛ1	РДЗ.2-35/1000 УХЛ1
Uном Uсети	Uсети =27,5 кВ	Uном =27,5 кВ	Uном =35 кВ	Uном =35 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =524,6 А	Iном =630 А	Iном =1000 А	Iном =1000 А
Iоткл Iкз	Iкз =3,49 кА	Iоткл =25 кА	--	--
i пр.скв i уд	i уд =8,86 кА	i пр.скв =63 кА	i пр.скв =50 кА	i пр.скв =50 кА
I2t Вк	Вк =36,55 кА2•с	I2t =1875 кА2•с	I2t =1200 кА2•с	I2t =1200 кА2•с

Рассчитаем рабочий ток на стороне 10 кВ:

(А).

Выбор выключателей на стороне НН приведены в таблице 5.5.

Таблица 5.5 - Параметры выключателей, установленных на вводах от 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	Тип оборудования
		ВВ/tel-10-12,5/630-У3
Uном Uсети	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =48 А	Iном =630 А
Iоткл Iкз	Iкз =6,39 кА	Iоткл =12,5 кА
i дин i уд	i уд =16,21 кА	i дин =32 кА
I2t Вк	Вк =122,5 кА2 •с	I2t =469 кА2 •с

5.5 Выбор трансформаторов тока

Параметры трансформаторов тока на стороне 110 кВ приведены в таблице 5.6.

Таблица 5.6 - Параметры трансформаторов тока установленных на стороне 110 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	TG145
Uном Uсети	Uсети =110 кВ	Uном =110 кВ
Условия выбора	Расчетные данные	TG145
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =425 А	Iном =600 А
i дин i уд	i уд =5,03 кА	i дин=80 кА
I2t Вк	Вк =22,6 кА2 •с	Вк =992 кА2 •с

Выбор и обоснование трансформатора тока (ТТ) на стороне 27,5 кВ приведены в таблице 5.7. Для силового трансформатора на стороне 27,5 кВ выбираем встроенные в трансформатор ТТ (см. таблицу 5.7).

Таблица 5.7 - Параметры трансформаторов тока установленных на стороне 27,5 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	IMB 36
Uном Uсети	Uсети =27,5 кВ	Uном =36 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =524,6 А	Iном =600 А
i дин i уд	i уд =8,86 кА	i дин=50 кА
I2t Вк	Вк =36,55 кА2 •с	Вк =400 кА2 •с

Выбор трансформаторов тока на вводах и на секционном выключателе представлены в таблице 5.8.

Таблица 5.8 - Параметры трансформаторов тока на вводах и секционном выключателе на стороне 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	ТШЛК-10-У2
Uном Uсети	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах =48 А	Iном =100 А
i дин i уд	i уд =16,21 кА	i дин=102 кА
I2t Вк	Вк =122,5 кА2 •с	Вк =1600 кА2 •с

Выбор трансформаторов тока на отходящих линиях представлены в таблице 5.9.

Таблица 5.9 - Параметры трансформаторов тока на отходящих линиях на стороне 10 кВ

Условия выбора	Расчетные данные	ТЛК-10-1У3
Uном Uсети	Uсети =10 кВ	Uном =10 кВ
Iном Iраб.мах	Iраб.мах = 48А	Iном =100 А
i дин i уд	i уд =16,21 кА	i дин=81 кА
Условия выбора	Расчетные данные	ТЛК-10-1У3
I2t Вк	Вк =122,5 кА2 •с	Вк =1600 кА2 •с

5.6 Выбор трансформаторов напряжения

Условие выбора трансформаторов напряжения:

, кВ.

Выбор трансформаторов напряжения приведен в таблицах 5.10 - 5.12.

Таблица 5.10 - Параметры трансформаторов напряжения 110 кВ

Тип ТН	Uном, кВ	UНОМ1, кВ	UНОМ2, кВ	Uном.доп, В	Sном, В•А (класс 0,5)	Sпред, ВА
CPB127	110	110/	100/ 100/3	100	400	1000

Таблица 5.11 - Параметры трансформаторов напряжения 27,5 кВ

Тип ТН	Uном, кВ	UНОМ 1, кВ	UНОМ 2, кВ	Uном.доп, В	Sном, В•А (класс 0,5)	Sпред, В А
3НОМ-35-65У1	35	35/	100/ 100/3	31,5	150	1200

Таблица 5.12 - Параметры трансформаторов напряжения 10 кВ

Тип ТН	Uном, кВ	UНОМ1, кВ	UНОМ2, кВ	Uном.доп, В	Sном, В А (класс 0,5)	Sпред, В А
НАМИ-10-66У3	10	10	100	100/3	120	1000

5.7 Выбор ограничителей перенапряжения

Для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, для ограничения перенапряжений, в нейтраль трансформатора включают ограничители перенапряжений, устанавливаемые вблизи защищаемого оборудования.

Условия выбора ограничителей:

, кВ.

Выбираем ОПНы на стороне 110 кВ:

EXLIM-Q-108:

Uном. опн=84 кВ (АВВ-УЭТМ);

Uост.г. опн=260 кВ при Iг=10 кА;

Uост.к. опн=216 кВ при Iг=1000 А.

На стороне 27,5 кВ:

POLIM-H29N:

Uном. опн=37 кВ;

Uост.г. опн=113,6 кВ при Iг=10 кА;

Uост.к. опн=94,8 кВ при Iг=1000 А,

На стороне 10 кВ:

POLIM-H11N:

Uном. опн=11 кВ;

Uост.г. опн=30,7 кВ при Iг=10 кА;

Uост.к. опн=25,7 кВ при Iг=1000 А.

5.8 Выбор гибких шин и токопроводов

ОРУ 110 кВ, 35 кВ и КРУН 10 кВ выполняем на основе комплектных блоков производства завода «Самарский Электрощит». Ошиновка выполнена из алюминиевых труб, короткие перемычки проводом АС. Параметры ошиновки приведены в таблице 5.13.

Таблица 5.13 - Параметры ошиновки ОРУ 110 кВ, 35 кВ и КРУН 10 кВ

Условия выбора	Сторона 110 кВ	Сторона 35 кВ	Сторона 10 кВ
Iном Iраб.мах	Iном =1000 А	Iном =630А	Iном =630А
i дин i уд	i дин= 65 кА	i дин=26 кА	i дин=81 кА
I2t Вк	Вк =1875 кА2 •с	Вк =300 кА2 •с	Вк =1600 кА2 •с

6. Проектирование системы собственных нужд подстанции

6.1 Характеристика потребителей

Характеристики потребителей собственных нужд приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Характеристика потребителей

Позиция	Наименование потребителя	n, шт	Pном, кВт	КО	cosц
1	Приводы РПН силового трансформатора	2	1,2	0,4	0,8
2	Обогрев привода РПН силового трансформатора	2	1	0,11	0,95
3	Охлаждение трансформаторов	2	3,5	0,8	0,8
4	Приводы разъединителей 110 кВ	8	0,5	0,3	0,8
5	Обогрев приводов разъединителей 110 кВ	8	0,38	0,11	0,95
6	Обогрев приводов выключателей110 кВ	3	1,5	0,11	0,95
7	Приводы выключателей 110 кВ	3	0,5	0,3	0,8
8	Приводы разъединителей 27,5 кВ	19	0,3	0,3	0,8
9	Обогрев приводов разъединителей 27,5 кВ	19	0,27	0,11	0,95
10	Обогрев приводов выключателей 27,5 кВ	12	1,3	0,11	0,95
11	Приводы выключателей 27,5 кВ	12	0,3	0,3	0,8
12	Обогрев КРУН-10 кВ	14	1,3	0,11	0,95
13	Освещение КРУН-10 кВ	14	0,1	0,7	0,95
14	Приводы выключателей 10 кВ	10	0,3	0,3	0,8
15	Аварийное освещение	14	0,06	1	0,95
16	Наружное освещение	8	1,2	0,5	0,95
17	Питание ШУОТ	1	17	0,8	0,8
18	Аппаратура связи и телемеханики	1	3,5	1	0,8
19	Охранно-пожарная сигнализация	2	0,03	1	0,8
20	Освещение здания ОПУ	6	1	0,7	0,95
21	Обогрев здания ОПУ	1	36,6	0,11	0,95
22	Вентиляция	1	0,18	0,5	0,8
23	Панель ввода питания	1	4	0,8	0,8
24	Насос	2	50	0,5	0,7
25	Подзарядный агрегат	2	40	0,8	0,9
26	Панель СЦБ	1	60	0,8	0,8

6.2 Определение расчетных нагрузок

Расчетная нагрузка принимается равной:

Рр = КО • РН, кВт, (6.1)

квар, (6.2)

где КО - коэффициент одновременности;

tg ц - соответствует cos ц данной группы электроприемников.

Полная расчетная мощность:

, кВ•А, (6.3)

Расчетный ток для группы электроприемников находится по формуле:

А, (6.4)

где Uном - номинальное напряжение сети, кВ.

Расчет сведен в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Расчет нагрузок собственных нужд

Позиция	Наименование потребителя	Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВ•А	Iр, А
1	Приводы РПН силового трансформатора	0,96	0,9	1,32	2
2	Обогрев привода РПН силового трансформатора	0,22	0,33	0,4	0,6
3	Охлаждение трансформаторов	5,6	2,63	6,18	9,41
4	Приводы разъединителей 110 кВ	1,2	0,38	1,26	1,91
5	Обогрев приводов разъединителей 110 кВ	0,33	0,12	0,36	0,54
6	Обогрев приводов выключателей110 кВ	0,5	0,49	0,7	1,06
7	Приводы выключателей 110 кВ	0,45	0,38	0,59	0,89
8	Приводы разъединителей 27,5 кВ	1,71	0,23	1,72	2,62
9	Обогрев приводов разъединителей 27,5 кВ	0,56	0,09	0,57	0,87
10	Обогрев приводов выключателей 27,5 кВ	1,72	0,43	1,77	2,69
11	Приводы выключателей 27,5 кВ	1,08	0,23	1,1	1,68
12	Обогрев КРУН-10 кВ	2	0,43	2,05	3,11
13	Освещение КРУН-10 кВ	0	0,03	0,03	0,05
14	Приводы выключателей 10 кВ	0,9	0,23	0,93	1,41
15	Аварийное освещение	0	0,02	0,02	0,03
16	Наружное освещение	4,8	0,39	4,82	7,33
17	Питание ШУОТ	13,6	12,75	18,64	28,36
18	Аппаратура связи и телемеханики	3,5	2,63	4,38	6,66
19	Охранно-пожарная сигнализация	0,06	0,02	0,06	0,1
20	Освещение здания ОПУ	4,2	0,33	4,21	6,41
21	Обогрев здания ОПУ	4,03	12,03	12,69	19,3
22	Вентиляция	0,09	0,14	0,16	0,25
23	Панель ввода питания	3,2	3	4,39	6,67
24	Насос	50	51,01	71,43	108,65
25	Подзарядный агрегат	64	19,37	66,87	101,72
26	Панель СЦБ	48	45	65,8	100,08
		212,71	153,56	272,43	414,4

6.3 Выбор трансформаторов собственных нужд

Количество трансформаторов определяется по выражению:

, кВт, (6.5)

где - номинальная мощность трансформатора;

(кВт).

С учетом увеличения нагрузки в будущем, применим трансформаторы типа ТМГ - 400/27,5/0,4.

6.4 Выбор панелей собственных нужд

Панели собственных нужд ПСН предназначены для ввода и распределения электроэнергии переменного тока от силового трансформатора собственных нужд мощностью до 1000 кВА на электрических станциях, подстанциях и энергообьектах напряжением 35-750 кВ. ПСН по виду конструкции представляют собой щиты панельного и шкафного исполнения, двухкаркасные, двухстороннего обслуживания с установкой на полу. На верхнем съемном каркасе расположены сборные шины щита ПСН и измерительные приборы устанавливаемые на дверцах. В рабочей зоне нижнего каркаса размещены автоматические выключатели с органами управления, расположенными на дверях. Ряды зажимов, переходные шинки, элементы коммутации размещены со стороны монтажа. На дверях размещены также сигнальные лампы положений автоматических выключателей. Панели ПСН могут поставляться с автоматическими выключателями как отечественных, так и зарубежных фирм [15].

Выбираем для установки три панели ПСН 1101 на ток 630 А, обеспечивающие ввод и секционную связь 2 трансформаторов мощности до 250 кВт, и две панели ПСН 1112 на ток 200 А для отходящих линий [15].

6.5 Выбор жил кабелей

Для выбора кабелей необходимо знать номинальные токи электроприемников, которые рассчитываются по формуле:

, А. (6.6)

Выбранные кабели необходимо проверить:

1) по нагреву расчетным током:

, А, (6.7)

где: - длительно допустимый ток, А;

- поправочный коэффициент, учитывающий отличие температуры в цехе от температуры, при которой задан , ;

- расчетный ток потребителя, для одиночного электроприёмника ;

- поправочный коэффициент, учитывающий снижение допустимой токовой нагрузки для кабелей при их многослойной прокладке в коробах, .

2) на потери напряжения:

(6.8)

где , - активное и реактивное удельные сопротивления линии, мОм/м;

- длина линии, км.

Потеря напряжения должна удовлетворять условию:

. (6.9)

Выбор кабелей, питающих электроприемники представлен в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Выбор кабелей, питающих электроприемники

№		Iр, А	Iдоп, А	Кабель	L, м	r0, мОм/м	x0, мОм/м	ДU, %
1	Приводы РПН силового трансформатора	2	29	ВВГнг (5х2.5)	45	7,4	0,116	0,55
2	Обогрев привода РПН силового трансформатора	0,6	29	ВВГнг (5х2.5)	45	7,4	0,116	0,37
3	Охлаждение трансформаторов	9,41	29	ВВГнг (5х2.5)	145	7,4	0,116	4,02
4	Приводы разъединителей 110 кВ	1,91	29	ВВГнг (5х2.5)	145	7,4	0,116	1,06
5	Обогрев приводов разъединителей 110 кВ	0,54	29	ВВГнг (5х2.5)	103	7,4	0,116	0,45
6	Обогрев приводов выключателей110 кВ	1,06	29	ВВГнг (5х2.5)	125	7,4	0,116	0,66
7	Приводы выключателей 110 кВ	0,89	29	ВВГнг (5х2.5)	103	7,4	0,116	0,55
8	Приводы разъединителей 27,5 кВ	2,62	29	ВВГнг (5х2.5)	103	7,4	0,116	1,04
9	Обогрев приводов разъединителей 27,5 кВ	0,87	29	ВВГнг (5х2.5)	125	7,4	0,116	0,6
10	Обогрев приводов выключателей 27,5 кВ	2,69	29	ВВГнг (5х2.5)	15	7,4	0,116	0,41
11	Приводы выключателей 27,5 кВ	1,68	29	ВВГнг (5х2.5)	102	7,4	0,116	0,77
12	Обогрев КРУН-10 кВ	3,11	29	ВВГнг (5х2.5)	20	7,4	0,116	0,47
13	Освещение КРУН-10 кВ	0,05	29	ВВГнг (5х2.5)	17	7,4	0,116	0,3
14	Приводы выключателей 10 кВ	1,41	29	ВВГнг (5х2.5)	19	7,4	0,116	0,37
15	Аварийное освещение	0,03	29	ВВГнг (5х2.5)	14	7,4	0,116	0,3
16	Наружное освещение	7,33	29	ВВГнг (5х2.5)	15	7,4	0,116	0,6
17	Питание ШУОТ	28,36	35	ВВГнг (5х4)	17	4,6	0,095	1,12
18	Аппаратура связи и телемеханики	6,66	29	ВВГнг (5х2.5)	15	7,4	0,116	0,57
19	Охранно-пожарная сигнализация	0,1	29	ВВГнг (5х2.5)	20	7,4	0,116	0,31
20	Освещение здания ОПУ	6,41	29	ВВГнг (5х2.5)	55	7,4	0,116	1,26
21	Обогрев здания ОПУ	19,3	29	ВВГнг (5х2.5)	30	7,4	0,116	1,88
22	Вентиляция	0,25	29	ВВГнг (5х2.5)	35	7,4	0,116	0,32
23	Панель ввода питания	6,67	29	ВВГнг (5х2.5)	25	7,4	0,116	0,75
24	Насос	108,65	115	ВВГнг (5х25)	120	0,61	0,093	3,53

Кабель ввода панели собственных нужд ВВГнг (240х35) Iном, = 414,4А, Iдоп,=468 А, L = 26 м, r0 = 0,12 мОм/м, x0 = 0,072 мОм/м, ДU = 0,3%.

6.6 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

Условия выбора и проверки автоматических выключателей:

По напряжению:

, кВ. (6.10)

По номинальному току:

, А. (6.11)

По отстройке от пиковых токов:

, А. (6.12)

где - ток срабатывания отсечки;

- коэффициент надежности;

- пиковый ток.

4) По условию защиты от перегрузки:

. (6.13)

По времени срабатывания:

, (6.14)

где- собственное время отключения выключателя;

- ступень селективности.

По условию стойкости к токам КЗ:

, (6.15)

где ПКС - предельная коммутационная способность.

7) По условию чувствительности:

, (6.16)

где - коэффициент разброса срабатывания отсечки,.

Выбор автоматических выключателей представлен в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Выбор автоматических выключателей

№		Iном, А	Тип АВ	Iн.АВ, А	Iс.п., А	ПКС, кА	Iс.о, А	Кч	tc.о
1	Приводы РПН силового трансформатора	2	АЕ2040	125	16	5	1500	3,67	0,01
2	Обогрев привода РПН силового трансформатора	0,6	АЕ2040	125	16	5	1500	5,35	0,01
3	Охлаждение трансформаторов	9,41	АЕ2040	125	16	5	1500	0,5	0,01
4	Приводы разъединителей 110 кВ	1,91	АЕ2040	125	16	5	1500	1,89	0,01
5	Обогрев приводов разъединителей 110 кВ	0,54	АЕ2040	125	16	5	1500	4,42	0,01
6	Обогрев приводов выключателей110 кВ	1,06	АЕ2040	125	16	5	1500	3,02	0,01
7	Приводы выключател...

Подобные документы

• Проектирование тяговой подстанции переменного тока

  Составление однолинейной схемы главных электрических соединений тяговой подстанции, выбор оборудования подстанции. Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры распределительных устройств. Определение расчетных сопротивлений схемы замещения.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.09.2009
  

• Проектирование электрической части тяговой подстанции

  Структурная схема опорной тяговой подстанции, расчет ее мощности. Определение рабочих токов и токов короткого замыкания. Выбор токоведущих частей, изоляторов, высоковольтных выключателей, ограничителей перенапряжения. Выбор и расчет типов релейной защиты.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 15.06.2014
  

• Расчет параметров подстанции

  Структурная схема тяговой подстанции. Определение трансформаторной мощности. Разработка схемы главных электрических соединений подстанции. Методика и принципы вычисления токов короткого замыкания, токоведущих частей и выбор необходимого оборудования.
  
  курсовая работа [467,9 K], добавлен 24.09.2014
  

• Типы понижающих трансформаторов для питания тяговых, районных и нетяговых железнодорожных потребителей

  Структурная схема тяговой подстанции. Разработка однолинейной схемы тяговой подстанции. Расчетная схема тяговой подстанции. Расчет максимальных рабочих токов основных присоединений подстанции. Выбор коммутационных аппаратов. План тяговой подстанции.
  
  курсовая работа [1,9 M], добавлен 18.05.2010
  

• Проектирование тяговой подстанции

  Структурная схема тяговой подстанции. Выбор типа силового трансформатора. Разработка однолинейной схемы тяговой подстанции. Определение расчетных токов короткого замыкания. Выбор и проверка изоляторов, высоковольтных выключателей, аккумуляторной батареи.
  
  курсовая работа [2,5 M], добавлен 19.09.2012
  

• Проектирование тяговой подстанции

  Структурная схема тяговой подстанции. Расчет токов короткого замыкания и заземляющего устройства. Выбор и проверка токоведущих частей и электрических аппаратов. Выбор аккумуляторной батареи и зарядного устройства. Повышение качества электроэнергии.
  
  дипломная работа [1,3 M], добавлен 01.06.2014
  

• Проектирование тяговой подстанции переменного тока

  Расчет мощности тяговой подстанции переменного тока, ее электрические характеристики. Расчет токов короткого замыкания и тепловых импульсов тока КЗ. Выбор токоведущих частей и изоляторов. Расчет трансформаторов напряжения, выбор устройств защиты.
  
  дипломная работа [726,4 K], добавлен 04.09.2010
  

• Проектирование тяговой подстанции №90 (рассмотрение вопросов по месторасположению подстанции, компоновки силового оборудования)

  Методика определения месторасположения тяговой подстанции в центре электрических нагрузок, выбор и компоновка оборудования. Расчет тяговой сети, секционирование контактной сети трамвая и троллейбуса, определение ее параметров в аварийных режимах.
  
  дипломная работа [4,3 M], добавлен 12.04.2017
  

• Расчет и проектирование транзитной тяговой подстанции постоянного тока

  Разработка эскизного проекта тяговой подстанции постоянного тока: обоснование главной схемы, выбор числа, типа и мощности рабочих и резервных тяговых агрегатов и трансформаторов; расчет токов короткого замыкания; аппаратура и схема питания подстанции.
  
  курсовая работа [913,8 K], добавлен 29.07.2013
  

• Проектирование отпаечной тяговой подстанции

  Определение мощности районных потребителей отпаечной тяговой подстанции; выбор понижающего трансформатора. Разработка схемы замещения и расчет тока короткого замыкания. Подбор и проверка основного оборудования ТП переменного тока промышленной частоты.
  
  курсовая работа [610,2 K], добавлен 14.05.2013
  

• Модернизация низковольтного оборудования тяговой подстанции

  Трансформатор собственных нужд тяговой подстанции. Устройства релейной защиты и автоматики трансформатора собственных нужд. Расчет срока окупаемости проекта модернизации низковольтного оборудования тяговой подстанции. Расчет численности персонала.
  
  дипломная работа [3,1 M], добавлен 18.11.2014
  

• Реконструкция тяговой подстанции Толмачёво

  Технический проект реконструкции тяговой подстанции Толмачёво Санкт-Петербургской Балтийской дистанции электроснабжения. Расчет релейной защиты и автоматики силовых трансформаторов. Проверка эксплуатируемых и токоведущих частей и электрических аппаратов.
  
  дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.06.2014
  

• Проектирование электрической тяговой подстанции постоянного тока

  Назначение, состав, оборудование и структурная схема тяговой подстанции. Выбор оборудования, расчет параметров защит трансформаторов. Газовая, дифференциальная и максимальная токовая защита понижающего трансформатора. Перегрузки, защита включения обдува.
  
  дипломная работа [526,5 K], добавлен 05.09.2010
  

• Электроснабжение железной дороги

  Определение мощности тяговой подстанции и количества тяговых трансформаторов. Характеристика сечения проводов контактной сети для двух схем питания. Анализ перегонной пропускной способности участка. Эффективный ток обмотки понизительного трансформатора.
  
  курсовая работа [279,7 K], добавлен 06.01.2012
  

• Проектирование тяговой подстанции

  Разработка структурной и расчетной схемы тяговой подстанции переменного тока 2х25 кВ. Расчеты токов короткого замыкания, рабочих токов, теплового импульса, заземляющего устройства и зоны защиты молниеотводов, себестоимости. Выбор трансформатора.
  
  дипломная работа [545,7 K], добавлен 23.06.2011
  

• Проект узловой подстанции 330/35/6

  Выбор числа и мощности силовых трансформаторов и сечений проводов питающих высоковольтных линий. Разработка принципиальной электрической схемы подстанции. Расчет токов короткого замыкания. Проверка электрических аппаратов и токоведущих частей подстанции.
  
  курсовая работа [498,0 K], добавлен 24.11.2012
  

• Расчет тяговой и трансформаторной подстанций

  Структурная схема проектируемой тяговой подстанции постоянного тока. Выбор типа тягового трансформатора. Расчет реактивной мощности потребителей. Мощность собственных нужд. Выбор главных понижающих трансформаторов. Расчет токов короткого замыкания в сети.
  
  курсовая работа [812,7 K], добавлен 07.04.2013
  

• Расчет и проектирование электрической части тупиковой подстанции с заданными параметрами напряжения

  Расчет мощности и выбор главных понизительных трансформаторов тупиковой подстанции. Определение максимальных нагрузок (для каждой ступени напряжения), расчетной мощности подстанции. Выбор коммутационный аппаратуры, защитной аппаратуры и сборных шин.
  
  курсовая работа [2,5 M], добавлен 02.04.2016
  

• Проектирование электрической подстанции

  Проектирование основных элементов тяговой транзитной подстанции, разработка однолинейной схемы, которая определяет наименование выбранного оборудования и измерительной аппаратуры. Выбор силовых трансформаторов и трансформаторов собственных нужд.
  
  курсовая работа [1,5 M], добавлен 23.04.2016
  

• Электроснабжение городского электрического транспорта

  Выбор схемы электроснабжения. Расчёт электрических нагрузок сети. Выбор места расположения тяговой подстанции. Расчёт мощности тяговой подстанции и преобразовательных агрегатов. Расчет сечения контактной сети и кабелей. Проверка сети на потерю напряжения.
  
  курсовая работа [671,8 K], добавлен 08.02.2016
  

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