Выбор электрооборудования подстанции 110 кВ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

?аза?стан Республикасыны? білім ж?не ?ылым министрлігі

Министерство образования и науки Республики Казахстан

?останай облысы ?кімдігіні? білім бас?армасы

Управление образования акимата Костанайской области

«?аза?стан агротехникалы? колледжі» КМ?К

КГКП «Казахстанский агротехнический колледж»

КУРСТЫ? ЖОБА

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

П?н: «Электр стансалары мен ?осал?ы стансаларды? электржабды?ы»

Предмет: «Электрооборудование линий электропередачи, подстанций и распределительных сетей»

Тема: «Выбор электрооборудования подстанции 110 кВ»

Разработал: Борисенко Е.М.

Руководитель проекта: Нилов А.Г.

?арабалы? 2016 ж.

Карабалык 2016 г.

ВВЕДЕНИЕ

Суммарная установленная мощность всех электростанций Казахстана составляет 18 992.7 МВт электроэнергии. К сожалению, выработка большинства электростанций не достигает установленной мощности. Выработка по типу электростанций распределяется следующим образом:

ТЭС (тепловые электростанции) -- 87,7 %;

КЭС (конденсационная электростанция) -- 48,9 %;

ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) -- 36,6 %;

ГТЭС (газотурбинная электростанция) -- 2,3 %;

ГЭС (гидроэлектростанции) -- 12,3 %.

Около 70 % электроэнергии в Казахстане вырабатывается из угля, 14,6 % -- из гидроресурсов, 10,6 % -- из газа и 4,9 % -- из нефти.

Тепловая энергетика.

Основной объем электроэнергии в Казахстане вырабатывают 37 тепловых электростанций, работающих на углях Экибастузского, Майкубинского, Тургайского и Карагандинского бассейнов. Крупнейшая из построенных в Казахстане -- ГРЭС-1 Экибастуза -- 8 энергоблоков с установленной мощностью 500 МВт каждый, однако в настоящее время располагаемая мощность станции составляет 2250 МВт. Наибольшую выработку электроэнергии осуществляет Аксуйская (Ермаковская) ГРЭС. В 2006 году эта станция выработала 16 % всей электроэнергии, произведённой в Казахстане.

Гидроэлектроэнергия

Экономически эффективные гидроресурсы сосредоточены в основном на востоке (горный Алтай) и на юге страны. Крупнейшие ГЭС: Бухтарминская, Шульбинская, Усть-Каменогорская (на реке Иртыш) и Капчагайская (на реке Или) обеспечивающие 10 % потребностей страны.

Потребители электроэнергии:

промышленность -- 68, 7 %

домашние хозяйства -- 9,3 %

сектор услуг -- 8 %

транспорт -- 5,6 %

сельское хозяйство -- 1,2 %.

Общая протяжённость электрических сетей общего пользования в Республике Казахстан составляет:

сети с напряжением 1150 кВ -- 1,4 тыс. км (в настоящее время эксплуатируются на напряжении 500 кВ)

сети с напряжением 500 кВ -- более 5,5 тыс. км

1. ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Силовые трансформаторы, установленные на подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое. Число трансформаторов, устанавливаемых на подстанциях всех категорий, принимается, как правило, не более двух. Более двух в том случае, когда на подстанции требуется два средних напряжения. Мощность трансформаторов выбирается так, чтобы при отключении наиболее мощного из них во время ремонта или замены, оставшиеся в работе, с учетом их допустимой перегрузки и резерва по сетям СН и НН, обеспечивал питание нагрузки. При росте нагрузки сверх расчетного уровня увеличение мощности подстанции производится, как правило, путем замены трансформаторов на более мощные. Установка дополнительных трансформаторов должна быть технико-экономически обоснована. Должны применяться трансформаторы, оборудованные устройством автоматического регулирования напряжения под нагрузкой - РПН.

Выбор трансформаторов производят по их суточным графикам нагрузок, приведенных в задании. Номинальную мощность трансформатора выбирают по максимальной нагрузке наиболее нагруженной обмотки трансформатора, найденной из суточных графиков нагрузки. При выборе мощности трансформатора нельзя руководствоваться только их номинальной мощностью, так как в реальных условиях температура окружающей среды, условия установки трансформатора могут быть отличными от принятых. Нагрузка трансформатора меняется с течением суток, и если мощность выбрать по максимальной нагрузке, то в периоды спада ее трансформатор будет не загружен, т.е. недоиспользована его мощность. Опыт эксплуатации показывает, что трансформатор может работать часть суток с перегрузкой, если в другую часть суток его нагрузка меньше номинальной.

Т.к. проектируемая подстанция служит для связи напряжений 110 кВ и 35 кВ, то предполагается установка трёхобмоточных трансформаторов с РПН на стороне ВН.



2. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ (АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ)

электрооборудование подстанция трансформатор

Трансформаторы являются основным оборудованием подстанций. В связи с тем, что производство электроэнергии происходит при генераторном напряжении 6...20 кВ, передача её от электростанций на крупные районные подстанции осуществляется при напряжении 110...750 кВ. Предприятия промышленности питаются напряжением 35...220 кВ, а потребители электроэнергии на предприятиях и в быту -- напряжением 6 (10) кВ и 380/220 В. На пути электроэнергии от производителя к потребителям происходит 3 - 4 трансформации напряжения. Поэтому мощность трансформаторов в электрической системе в несколько раз больше, чем генераторов или приемников электроэнергии.

ТДЦН-100000/220-У1- трансформатор трехобмоточный класса 110 кВ, который выпускает компания Тольяттинский Трансформатор. Трансформаторы силовые масляные трехфазные трехобмоточные стационарные общего назначения с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на нейтрали обмотки высшего напряжения в диапазоне 16 % 9 ступеней (± 14,24 % ± 8 ступеней) без регулирования напряжения на стороны среднего напряжения с системой охлаждения вида «М», «Д», «ДЦ» предназначены для работы на электрических сетях с глухозаземленной нейтралью.

Расшифровка условных обозначений масляных трансформаторов ТДЦН-100000/220-У1 СТО 15352615-001-2007:

ТДЦН ХХХ/YY У1,УХЛ1

· Т - трёхфазный

· ДЦ - с принудительной циркуляцией масла и воздуха;

· Трёх обмоточный

· Н - с регулированием напряжения под нагрузкой

· ХХХ - Номинальная мощность кВА

· YY - Класс напряжения обмотки ВН, кВ

· У1 - вид климатического исполнения.

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, снижающих параметры изделий в недоступных пределах. Не предназначены для работы в условиях тряски, вибрации, ударов, в химически активной среде. Высота установки ТДТН над уровнем моря не более 1000 м.

Рисунок Силовой трансформатор

3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДО 1000 В

Двигатель серии 4А100L4Y1

Номинальная мощность двигателя:

P_н=4кВт

Номинальное напряжение:

U_н=380 В

Коэффициент мощности:

Cos ц=0,84

Коэффициент полезного действия:

Кратность пускового тока:

n=КПД=81,0%

Кратность пускового тока:

n=КПД=81,0%

K_i=6,0

Частота вращения двигателя:

n=1430 мин^-1

Однолинейная схема

Рисунок 3.1 Однолинейная схема двигателя

Номинальный ток двигателя

А (3.1) [Л 1]

I_н ==9 А

Пусковой ток двигателя

I_п =K_i*I_н А (3.2) [Л 1]

I_пуск=6*9=54 А

Ток плавкой вставки

I_п.в.= А (3.3) [Л 1]

I_п.в.==21,6 А

Выбор предохранителя

Предохранитель - коммутационный электрический аппарат, предназначен для отключения защищаемой цепи посредством разрушения специально предусмотренных частей под действием тока, прерывающие определенные значения.

Принимается к установке распределительный щит ЩР с предохранителями ППНИ-33, габарит 0 25 Ампер

I_п.в.=100А

Силовой щит укомплектован рубильником типа РБ

Выбор автоматического выключателя

Автоматические выключатели - предназначены для определенных включений и отключений низковольтных электрических цепей и защиты от токов КЗ. и перегрузок, а так же от исчезновения или снижения напряжения сети.

Uавт > Uсети

400 > 380

Iавт ? Iуст

63 ? 9

Iтр ? Iн.дв

10 (7ч10)

Iэмр ? 1,25 Iпуск

100 ? 67,5

Срабатывания двигателя при пуске не будет

К установке принимается автоматический выключатель серии АП-50Б с номинальным током 63 Ампера номинальный ток теплового реле 10 А (7ч10)

Выбор магнитного пускателя и теплового реле

Магнитный пускатель - предназначен для дистанционного пуска, остановки и защиты электроустановок, электродвигателей. Он, обычно, состоит из конструктивно-объединенных теплового реле и контактора. Тем не менее, в промышленности они выпускаются и без теплового реле. Предназначены для работы с трёхфазной сети.

Выбирается пускатель серии КМИ нереверсивного исполнения с тепловым реле без оболочке

КМИ 1 12 2

Тепловое реле без оболочке РТИ-1314

Диапазон регулировки 7-10

4. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

4.1 ВЫБОР РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

Разъединитель - это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Помимо этого основного назначения разъединители используют также для других целей, поскольку их конструкция это позволяет, а именно:

1) для отключения и включения ненагруженных силовых трансформаторов небольшой мощности и линии ограниченной длины при строго установленных условиях;

2) для переключений присоединений РУ с одной системы сборных шин на другую без перерыва тока;

3) для заземления отключенных и изолированных участков системы с помощью вспомогательных ножей, предусматриваемых для этой цели.

Выбор разъединителя для РУ 110 кВ.

Принимаем разъединитель типа:

РЛНДС- I.1-10.IV/400 УХЛ1. Разъединитель выполнен в виде трехполюсного (на одной раме) аппарата горизонтально-поворотного типа, каждый полюс имеет один поворотный и один неподвижный изоляторы, на которых расположена контактная система. Разъединитель может иметь один стационарный заземлитель (типоисполнение РЛНДС-I.1-10.IV/400УХЛ1) или два заземлителя (РЛНДС-I.2-10/IV/400УХЛ1). Работоспособен при гололеде 22 мм, позволяет двигательное оперирование главными ножами.

Наименование и тип изделия	Назначение, краткая техническая характеристика	Обозначение ТУ	Год постановки на производство
	Ток термостойкости, кА	Предельный сквозной ток, кА	Масса, кг	Комплектующий привод, тип
РЛНДС- I.1-10.IV/400 УХЛ1*	10	25	42	Блок приводов (ПДГ-9УХЛ1 и ПР-2УХЛ1) или ПР-2БУХЛ1	ТУ 3414-004-00468683-93	2000

4.2 ВЫБОР ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ

Плавкий предохранитель -- это коммутационный аппарат однократного действия, в котором при токе больше заданного значения размыкается электрическая цепь за счет расплавления плавкой вставки, нагреваемой током. Он служит для защиты участка цепи или электрической установки от действия токов короткого замыкания (КЗ) или от длительных перегрузок. Предохранители высокого напряжения имеют то же самое назначение и тот же принцип работы, что и предохранители до 1 кВ.

Предохранители серии ПК с мелкозернистым наполнителем выполняются на напряжения 3, 6, 10, 35 кВ и номинальные токи 400, 300, 200 и 40 А соответственно. Эти предохранители обладают токоограничивающим эффектом, полное время отключения при токах КЗ составляет 0,005 -- 0,007 с. Патрон предохранителя состоит из фарфоровой трубки, армированной латунными колпачками. Внутри патрона размещены медные или серебряные плавкие вставки. Для обеспечения нормальных условий гашения дуги плавкие вставки должны иметь значительную длину и малое сечение. Это достигается применением нескольких параллельных плавких вставок 5, намотанных на ребристый керамический сердечник, или при больших токах нескольких спиральных плавких вставок. После того как трубка заполнена кварцевым песком, торцевые отверстия закрываются крышками 1 и тщательно запаиваются. Нарушение герметичности, увлажнение песка могут привести к потере способности гасить дугу. Для уменьшения температуры плавления плавкой вставки использован металлургический эффект.

Предохранитель ПКТ-101-10-20-12,5 У3

Предохранитель токоограничивающий типа ПКТ-101-10-20-12,5 У3 предназначен для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц номинальным напряжением 10 кВ.

Структура условного обозначения

П - предохранитель

К - с кварцевым наполнителем

Т - для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий

1 - однополюсный, с указателем срабатывания

01 - конструктивное исполнение контакта (диаметр заменяемого элемента - 55мм)

10 - номинальное рабочее напряжение, кВ

20 - номинальный ток, А

12,5 - номинальный ток отключения, кА

У - климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69

3 - категория размещения по ГОСТ 15543.1-89

Наименование	Единица измерения	Значение
Номинальное рабочее напряжение	кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение	кВ	12
Номинальный ток	А	20
Номинальный ток отключения	кА	12,5
Диаметр	мм	55
Длина	мм	412
Масса	кг	4,9

4.3 ВЫБОР ОТДЕЛИТЕЛЕЙ И КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛЕЙ

Система отделитель -- короткозамыкатель -- комбинация из отделителя и короткозамыкателя, представляющая собой альтернативу высоковольтному выключателю.

Короткозамыкатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного к. з. в электрической цепи.

Короткозамыкатели применяются для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного к. з. действием релейной защиты питающей линии. Выбирается короткозамыкатель типа КЗ-220М-У1

	КРН-35	КЗ-110	КЗ-150	КЗ-220У
Характеристика		(КЗ-110У)	(КЗ-150У)
Амплитуда предельного сквозного тока, кА	42	51(32)	51(32)	51
Ток термической стойкости, кА	12,5	20(12,5)	20(12,5)	20
Время включения (до касания контакта), с: без гололеда	0,1	0,14(0,18)	0,20(0,23)	0,25
с гололедом до 20 мм	0,15	0,20(0,28)	0,28(0,35)	0,35
Угол отключения ножа, град	56	73(48)	71(47)	63
Допустимое тяжение провода, Н	490	784	784	784
Длина пути утечки, см	70	190(280)	260(390)	570
Габариты без привода, м: высота	0,66	1,43(1,34)	1,84	2,44
глубина (вдоль плоскости ножа)	0,83	1,25(1,33)	1,63(1,75)	1,99
ширина	1,2	0,3	0,6	0,6
Масса без привода, кг	48	150(210)	210(250)	210

В буквенной части обозначения: КЗ - короткозамыкатель; КРН - короткозамыкатель рубящего типа наружной установки; в цифровой части - номинальное напряжение, кВ, У - усиленная изоляция.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения очень мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5-1,0 с. Отделитель поврежденные участки электрической цепи после отключения защитного выключателя. Выключатель срабатывает от искусственного короткого замыкания, создаваемого короткозамыкателем.

Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод. Включение отделителя производится вручную. Отделители, так же как разъединители, могут иметь заземляющие ножи с одной или двух сторон. Недостатком существующих конструкций ОД является довольно большое время отключения (0,5--1 с).

Выбирается отделители типа ОД без ножей заземления.

Система отделитель -- короткозамыкатель применяется в высоковольтных сетях как с большим током замыкания на землю (сети с эффективно заземлённой нейтралью110 кВ), так и в сетях с изолированной нейтралью (в основном сети 35 кВ

4.4 ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

· Надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

· Быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

· Пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

· Возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

· Легкость ревизии и осмотра контактов;

· Взрыво- и пожаробезопасность;

· Удобство транспортировки и эксплуатации.

Классификация высоковольтных выключателей:

· Элегазовые выключатели (баковые и колонковые);

· Вакуумные выключатели;

· Масляные выключатели (баковые и маломасляные);

· Воздушные выключатели;

· Автогазовые выключатели;

· Электромагнитные выключатели;

· Автопневматические выключатели.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток Iном и номинальное напряжение Uном. Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм. По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые, маломасляные, воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. Особая группа - выключатели нагрузки - рассчитаны на отключение токов нормального режима. Разъединители предназначены для отключения и включения обесточенных участков цепи, находящихся под напряжением и создания видимой коммутации. Для проектируемой подстанции предполагается установка элегазовых выключателей на всех напряжениях.

К установке на РУ 110 кВ принимается выключатель ВГТ-110.

Тип выключателя	Iном, А	Sоткл.,МВА	Iоткл, кА	Iуд, кА	tоткл, с	tвкл, с	Ток термической стойкости, кА/ Время, с
ВЭБ-110	2000	7600	40	100	0,035	0,08	50/3

4.5 ВЫБОР РЕАКТОРА

Реакторы служат для ограничения токов КЗ в мощных электроустановках, а также позволяют поддерживать на шинах определённый уровень напряжения при повреждениях за реакторами.

Электрический реактор состоит из катушки, в которой отсутствует стальной сердечник. Индуктивность электрического реактора остается неизменной, и на нее не оказывают влияния изменение силы тока и другие явления. По своей конструкции электрические реакторы бывают сухими и масляными. Первые необходимы для установки в закрытых распределительных устройствах, напряжение которых составляет до 35 кВ. Взаимосвязь среди витков обмоток достигается с помощью бетонных колонн. Изоляция фаз электрического реактора осуществляется с помощью опорных изоляторов. Для снижения электродинамических сил катушка центральной фазы электрического реактора имеет противоположное направление обмотки витков по отношению к катушкам крайних фаз.

Масляные электрические реакторы необходимы для установки в открытых распределительных аппаратах, напряжение которых -- от 35 кВ. Эти реакторы составлены из 1--3 катушек, которые в свою очередь расположены в железном баке со специальным трансформаторным маслом. Для недопущения перегрева бака используют компенсацию магнитного потока экранированием или при помощи дополнительного магнитопровода его шунтируют, что также делается в случаях применения магнитной защиты.

Основная область применения реакторов - электрические сети напряжением 6-10 кВ. Иногда токоограничивающие реакторы используются в установках 35 кВ и выше, а также при напряжении ниже 1000 В.

Если значение тока короткого замыкания больше значения тока отключения, предполагаемого выключателя в цепи устанавливается реактор, для ограничения тока КЗ. Расчет можно выполнить в относительных и именованных единицах.

Реактор представляет собой индуктивную катушку, не имеющую сердечника из магнитного материала. Благодаря этому он обладает постоянным индуктивным сопротивлением, не зависящим от протекающего тока.

Типы реакторов:

РБ - реактор бетонный с медным проводом, вертикальный;

РБА - алюминиевый вертикальный

РБУ (Г) - ступенчатый, Г-горизонтальное расположение;

РБД -- с принудительным охлаждением:

Реакторы выбирают по напряжению, току, индуктивному сопротивлению, термической стойкости и динамической стойкости в режиме КЗ.

Реакторы РТОС 35 кВ

Тип Реактора	Ток термической стойкости, кА	Ток электродинамической устойчивости, кА	Время термической стойкости, сек
РТОС 35-630-0,25 У1(3)	80,9	206,6	6
РТОС 35-630-0,28 У1(3)	72,1	184,1	6
РТОС 35-630-0,35 У1(3)	57,8	147,4	6
РТОС 35-630-0.45 У1(3)	44,8	114,8	6

4.6 ВЫБОР РАЗРЯДНИКОВ

Разрядник -- электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Первоначально разрядником называли устройство для защиты от перенапряжений, основанный на технологии искрового промежутка. Затем, с развитием технологий, для ограничения перенапряжений начали применять устройства на основе полупроводников и металл-оксидных варисторов, применительно к которым продолжают употреблять термин «разрядник».

В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами. Несмотря на кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции или p-n переходов полупроводниковых приборов и, как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям. Для того, чтобы устранить вероятность короткого замыкания, можно применять более надёжную изоляцию и высоковольтные полупроводниковые приборы, но это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования. В связи с этим в электрических сетях целесообразно применять разрядники.

Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства.

Дугогасительное устройство

После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РЗА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства -- устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.

Магнитовентильный разрядник (РВМГ)

РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков представляет собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр. При пробое в единичных искровых промежутках возникает дуга, которая за счет действия магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью, что обеспечивает более быстрое, по сравнению с вентильными разрядниками, дугогашение.

Вентильный разрядник РВМГ-110 М У1 с магнитным гашением дуги предназначен для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц номинальным напряжением 110 - 330 кВ.

Условия работы:

высота над уровнем моря не более 1000 м;

температура окружающего воздуха от - 45 С до +40 С;

относительная влажность воздуха при температуре +28 С до 100%.

Разрядники РВМГ-110 не только предотвращают пережог проводов, но и не отключают высоковольтные линии ВЛ, вследствие грозовых индуктированных перенапряжений; Устраняют нежелательные последствия грозовых перекрытий, не причиняя ущерба оборудованию линий и подстанций, в отличии от дугозащитных рогов, которые искусственно переводят однофазное замыкание в двухфазное, создавая тем самым мощный электродинамический удар по оборудованию; Экономят ресурс высоковольтных выключателей; Защищают электрические сети от дуговых перенапряжений, сопутствующих однофазным замыканиям на землю, вызванным грозовыми перенапряжениями; Не подвержены разрушающему воздействию токов молнии и сопровождающих токов дуговых замыканий, как нелинейные ограничители перенапряжений или трубчатые и вентильные разрядники, поскольку эти токи протекают вне конструкции разрядника;

5. ВЫБОР ЖЕСТКИХ ШИН

Согласно ПУЭ§ 1,3,28 жёсткие шины в пределах РУ всех напряжений выбираются по условию нагрева (по допустимому току)При этом учитывается не только нормальные, но и послеаварийные режимы. В закрытых РУ 6-10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. При токах до 3000 А применяются одно -и двухполосные шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньше потери от эффекта близости и поверхностного эффекта, а также лучшее условия охлаждения. Согласно ПУЭ шину в РУ выбираются по допустимому нагреву т. е. по току. Выбираются алюминевые, в редких случаях медные, одно-, двух- и трёхполюсные при токах свыше 3000 А коробчатого сечения.

Плотность тока в плоских шинах 1,47 А/мм²,в коробчатых 1,92 А/мм².

Расчет и выбор шин установленных в цепи трансформатора ТДТН-100000 со стороны 10 кВ. Производится для следующих условий:

Ток в продолжительном режиме

I_норм = (5.1) [Л.1]

I_норм ==

Максимальный ток

I_max=1,4*I_норм (5.1)

I_max=1,4*1820,8=2549 А

Выбирается сечение алюминиевых шин по допустимому току, так как шинный мост, соединяющий трансформатор с КРУ, небольшой длины и находиться в пределах подстанции. По допустимому току принимаются двухполосные шины с сечением 2(100х10) с допустимым током I_доп=2860 А [ Л.1 ]

Проверка на механическую прочность

Электродинамические силы при К.З. имеют составляющие которых изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Если собственные частоты колебательной системы шины изолятора совпадут, то нагрузка может привести к разрушению. Если чистота колебания до 30 и свыше 200 Гц то резонанс не возникает.

Минимальное сечение проводника отвечающего требованиям тeрмической стойкости q_min

q_min=

С=91 для алюминевых шин табл.3.14 [ Л.1 ]

q_min==53,6 мм²-что меньше принятого сечения

что меньше принятого сечения.

Проверяем шины на механическую прочность. Определяем пролет l из (4.18) при условии, что частота собственных колебаний будет больше 200 Гц:

откуда

Если шины расположены на ребро, а полосы в пакете жестко связаны между собой, то по табл. 4.1

по (4.21) и (4.22) [ Л.1 ]

Масса полосы m_п на 1 м определяется по справочникам или по сечению q, плотности материала шин (для алюминия 2,7*10^-3 кг/см³) и длине 100 см:

m_п= 2,7*10^-3*10*1*100= 2,7 кг/м.

Принимаем меньшее значение l_п=0,5 м, тогда число прокладок в пролете Принимаем n=2.

При двух прокладках в пролете расчетный пролет

l_п=0,23 м

Определяем силу взаимодействия между полосами по (4.23):

Где b=10 мм=0,01м.

Напряжение в материале полос по (4.24)

д=0,132 МПа,

Где W_п1,7 см³

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз по(4.20)

*10^-80,01 МПа

Где W_ф 33,3 см³

+0,01=0,142 МПа,

Что меньше Таким образом, шины механически прочны.

6. ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Измерительный трансформатор -- электрический трансформатор, предназначенный для измерения и контроля, например, в системах релейной защиты сетей, напряжения, тока или фазы электрического сигнала, обычно переменного тока промышленной частоты (50 или 60 Гц) в контролируемой цепи. Применяется в тех случаях, когда непосредственное подключение измерительного прибора неудобно или невозможно, например, при измерении очень больших токов или напряжений. Также применяется для обеспечения гальванической изоляции первичной цепи от измерительной или контролирующей цепи.

Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь и минимизировать искажения формы сигнала и фазы измеряемого сигнала первичной цепи, пропорционально отображаемого во вторичную измерительную цепь.

Трансформатор напряжения -- один из разновидностей трансформатора, предназначенный не для преобразования электрической мощности для питания различных устройств, а для гальванической развязки цепей высокого (6 кВ и выше) от низкого (обычно 100 В) напряжения вторичных обмоток.

Трансформаторы напряжения бывают следующих видов:

· заземляемый трансформатор напряжения -- однофазный трансформатор напряжения, один конец первичной обмотки которого должен быть заземлен, или трехфазный трансформатор напряжения, нейтраль первичной обмотки которого должна быть заземлена;

· незаземляемый трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, у которого все части первичной обмотки, включая зажимы, изолированы от земли до уровня, соответствующего классу напряжения;

· каскадный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, первичная обмотка которого разделена на несколько последовательно соединенных секций, передача мощности от которых к вторичным обмоткам осуществляется при помощи связующих и выравнивающих обмоток;

· ёмкостный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, содержащий ёмкостный делитель;

· двухобмоточный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, имеющий одну вторичную обмотку;

· трехобмоточный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, имеющий две вторичные обмотки: основную и дополнительную.

Основные электрические параметры трансформаторов типа ТН приведены в таблицах 1 и 2. Напряжения на вторичных обмотках трансформаторов ТН всех типов и исполнений составляют: между выводами обмоток без отводов -- 6,3 В; между началом обмотки, обозначенной на схеме точкой, и отводом -- 5 В; между отводом и концом обмотки -- 1,3 В.

Тип трансформатора.	Мощность, ВА.	Ток первичной обмотки, А.	Допустимые токи вторичных обмоток, А.	Тип и размеры сердечника, мм.
ТН1-127/220-50	8,8	0,11/0,06	0,6	0,8	ШЛ16Х16
ТН2-127/220-50	13,3	0,15/0,09	0,1	2	ШЛ16X20

Трансформатор тока -- трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная обмотка замыкается на измерительные или защитные приборы, имеющие малые внутренние сопротивления.

Конструкция трансформаторов тока ТГФМ-110 отличается от большинства аналогов возможностью размещения активных элементов магнитопроводов с обмотками, отвечающих повышенным требованиям заказчиков, а именно:

· класс точности - 0,2 S

· первичный ток - от 50 до 2000 А Рисунок 6.2 Трансформатор тока

· количество обмоток - до 7

· максимальные нагрузки - до 60 ВА

· кратности в комбинации с нагрузками - от 20 до 40

Трансформатор тока ТГФМ-110 имеет три исполнения по минимальной температуре эксплуатации:

· ТГФМ-110-У1** при минимальном избыточном давлении элегаза в аппарате 0,12 МПа и обычном крепеже для минимальной температуры - минус 50 °С.

· ТГФМ-110-УХЛ1* при минимальном избыточном давлении элегаза в аппарате 0,12 МПа и холодостойком крепеже для минимальной температуры - минус 55 °С.

· ТГФМ-110-ХЛ1 при минимальном избыточном давлении смеси элегаз-азот в аппарате 0,14 МПа и холодостойком крепеже для минимальной температуры - минус 60 °С.

Показатели надежности и долговечности:

· - срок службы - 40 лет;

· - межревизионный период - 20 лет;

· - гарантийный срок - 6 лет.

7. РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ

Заземляющее устройство для подстанции 12х20 м²; р₁=500Ом*м; h=2 м; р₂=60 Ом*м; t=0,7 м; l_в=5 м; t_рз=0,12 с;t_откл=0,08 с; ток, стекающий с заземлителей подстанции при однофазном КЗ на рассматриваемой подстанции I_з=1,9 кА. Естественных заземлителей нет.

Коэффициент прикосновения:

k_п===0,18

M=0,806 при p₁/р₂=500/60=8,3

в==0,57

L_т=125 м по плану

Потенциал на заземлителе:

U_з== =2222 В

Сопротивление на заземляющем устройстве:

R_з.доп== =1,23 Ом

Действительный план заземляющего устройства преобразуем в расчетную квадратную модель со стороной

Число ячеек по стороне квадрата

m= 1=-1=3,03

принимаем m=3

Длина полос в расчетной модели

L_т=2

Длина сторон ячейки

b==5,17 м

Число вертикальных заземлителей по периметру контура при =1

n_в= ==12,4

принимаем n_в=12.

Общая длина вертикальных заземлителей

L_в=l_в*n_в=5*12=60 м.

Относительная глубина

= = 0,368>0,1,

A=0,385-0,25=0,385-0,25=0,293.

Общее сопротивление сложного заземлителя

R_з=A+=0,293+=2,044

Что больше допустимого R_з.доп=1,23

Напряжение прикосновения

U_пр =k_п*I_з* R_з=0,18*1900*2,044=699 В,

Общее сопротивление заземляющего устройства подстанции

R_з= = =1,01 Ом,

Что меньше R_з.доп=1,23 Ом.

Напряжение прикосновения

U_пр=k_п*I_з* R_з=0,18*1900*1,01=345 В,

Что меньше допустимого значения 400 В.

Удельное сопротивление верхнего слоя гравия в этом случае будет р_в.с =3000 Ом*м тогда

в==0,18

k_п==0,057

Подсыпка гравием не влияет на растекание тока с заземляющего устройства, так как глубина заложения заземлителей 0,7 м больше толщины слоя гравия, по этому значение М остаются неизменными.

U_з==7017 В,

Что меньше допустимого (10 кВ).

R_з.доп==3,69 Ом,

Таким образом R_з=2,044 Ом? R_з.доп=3,69 Ом.

Напряжение прикосновения

U_пр=k_п*I_з* R_з=0,057*1900*2,044=221 В,

Что меньше допустимого значения 400 В.

Из расчета видно, как эффективна подсыпка гравием на территории подстанции.

Наибольший допустимый ток, стекающий с заземлителей подстанции при однофазном КЗ:

I_з.max= = =3433 А.

При больших токах необходимо снижение R_з за счет учащения сетки полос или дополнительных вертикальных заземлителей.

8. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Работник обязан соблюдать нормы, правила и инструкции по охране труда, пожарной безопасности и правила внутреннего трудового распорядка, правильно применять коллективные и индивидуальные средства защиты.

О каждом несчастном случае, о признаках профессионального заболевания, а также о ситуациях, которые создают угрозу жизни и здоровью людей работник должен немедленно сообщать своему непосредственному начальнику.

Не разрешается употребление спиртных напитков, а также приступать к работе в состоянии в состоянии алкогольного, наркотического опьянения. Курить разрешается в специально оборудованных местах.

При заболевании или травмировании как на работе, так и вне её необходимо сообщить об этом своему непосредственному начальнику и обратиться в лечебное заведение.

При несчастном случае следует оказать помощь пострадавшему в соответствии с инструкцией по оказанию первой медицинской помощи и вызвать врача по телефону 03. Сохранить до расследования обстановку на рабочем месте такой, какой она была в момент происшествия, если это не угрожает жизни и здоровью окружающих и не приведет к аварии.

При обнаружении неисправности оборудования, приспособлений, инструмента, средств защиты и пожаротушения необходимо сообщить об этом непосредственному начальнику. Не разрешается применять в работе неисправное оборудование и инструменты.

Выполняя трудовые обязанности работник должен соблюдать следующие требования:

· ходить только по установленным проходам, переходам и площадкам;

· не садиться и не облокачиваться на случайные предметы и ограждения;

· не подниматься и не спускаться бегом по лестничным переходам и спускам;

· не прикасаться к электрической проводке, проводам и кабелям электрооборудования и электроприемников;

· не устранять неисправности в осветительной и силовой сети, а также в переносных электроприёмниках, подключенных к электрической сети;

· не находиться в зоне действия грузовых машин;

· не вставать и не садиться на подоконники на верхних этажах помещений.

Обращать внимание на знаки безопасности, сигналы и выполнять их требования. Запрещающий знак безопасности с поясняющей надписью "Не включать - работают люди!" имеет право снять только тот работник, который его установил.

Не разрешается включать в работу оборудование, если на его выключателе (разъеме, запорном устройстве) установлен запрещающий плакат с соответствующей надписью.

При передвижении по территории необходимо соблюдать следующие требования:

· ходить по пешеходным дорожкам, тротуарам;

· переходить автомобильные дороги в установленных местах;

· при выходе из здания убедиться в отсутствии опасных факторов (проезжающей машины, производства сварочных работ, строительного мусора, ям и падающих предметов с крыши здания);

· при гололеде в зимнее время принять меры предосторожности от падения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

· Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин «Электрооборудование станций и подстанций» Москва Энергоатомиздат 1987г.

· И.Л. Каганов «Курсовое и дипломное проектирование» Москва ВО «Агропромиздат» 1990г.

· ПУЭ 2000г.

· ПТБ 2012г.

· Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для ВУЗов. - М.: Энергоатомиздат, 1989г.

· Электрические системы, т. 2 Электрические сети. / Под ред.. Под ред. В.А. Веникова. - М.: Высшая школа, 1999г.

· Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях. / В.А. Строева. - М.: Энергоатомиздат 1999г.

Размещено на Allbest.ru

...