Разработка проекта подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Электроэнергетика, являясь одной из базовых отраслей экономики, играет важную роль в политической, экономической и социальной сферах любого государства. Существующее состояние электроэнергетики Казахстана характеризуется:

-высокой концентрацией энергопроизводящих мощностей - до 4000 МВт на одной электростанции;

-расположением крупных электростанций преимущественно вблизи топливных месторождений;

-высокой долей комбинированного способа производства электроэнергии и теплоты для производственных и коммунальных нужд;

-недостаточной (около 12 %) долей гидростанций в балансе электрических мощностей Республики;

-развитой схемой линий электропередачи, где в качестве системообразующих связей выступают ВЛ напряжением 500 и 1150 кВ;

-системой релейной защиты и противоаварийной автоматики, обеспечивающей устойчивость Единой энергетической системы в аварийных и послеаварийных ситуациях;

-единой вертикально-организованной системой оперативного диспетчерского управления, осуществляемого Центральным диспетчерским управлением, региональными диспетчерскими центрами, диспетчерскими центрами потребителей электроэнергии.

Положительными результатами реформирования отрасли стали переход отрасли “на самофинансирование и прекращение государственных субсидий и финансирования, снижение и последующая стабилизация цен в сфере производства и передачи электроэнергии в результате формирования их на конкурентной основе, повышение платежной дисциплины участников оптового рынка, повышение качества электроэнергии. Совокупная доля продаж электроэнергии на оптовом рынке в 2001-2002 годах составила около 59 %.

Цена электроэнергии в Казахстане является самой низкой среди стран Европы и Азии - членов Энергетической хартии. Низкие уровни цен не всегда создают благоприятные условия для притока инвестиций в энергетику. В настоящее время имеются ряд проблемных вопросов рынка электроэнергии, для решения которых требуется дальнейшее развитие рыночных отношений в электроэнергетике.

1.ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Составление возможных вариантов принципиальной схемы подстанции выполняется на основании следующих данных:

- Назначение подстанций в энергосистеме

- Перетоки мощностей через подстанцию

- Наличие одного или двух распределительных устройств повышенных напряжений подстанций

Принципиальная схема подстанции определяет выполнение трансформаторных и автотрансформаторных связей между распределительными устройствами, и выбор её базируется на технико-экономических расчетах. Для подстанций с двумя или тремя напряжениями принципиальная схема определяется практически однозначно. Проектирование их сводится к выбору числа, типа и номинальной мощности необходимых трансформаторов (автотрансформаторов).

Энергия, поступающая из сети высшего напряжения (ВН), может быть распределена как на одном низшем напряжении (НН) 6-10 кВ, так и на двух напряжениях: среднем (СН) 35 кВ и более и низшем (НН) 6-10 кВ. в зависимости от количества РУ устанавливают двухобмоточные трансформаторы, или трехобмоточные, или автотрансформаторы в зависимости от режима нейтрали сети среднего напряжения.

Установка одного трансформатора возможна только на подстанции, питающей неответственные потребители (потребители третьей категории). Для электроснабжения потребителей первой и второй категории по условию надёжности, как правило, устанавливают два трансформатора. Установка большего количества трансформаторов допускается только при соответствующих технико-экономических обоснованиях.

В некоторых случаях, если мощность сети СН резко отличается (составляя не более 15%) от мощности сети НН, боле экономичным может оказаться применение 4 двухобмоточных трансформаторов вместо 2 трехобмоточных.

Трехобмоточные трансформаторы устанавливают, если Uсн = 35 кВ, при более высоком U сн устанавливают автотрансформаторы.

2.ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ (АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ)

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.

ТДТН-25000/110-У1 - Тольяттинский Трансформатор

ТДТН-25000/110-У1 - трансформатор трехбмоточный класса 110 кВ, который выпускает компания Тольяттинский Трансформатор. Трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на нейтрали обмотки высокого 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 ТДТН-25000/110-У1, УХЛ1 СТО 15352615-001-2007:

· ТДТН ХХХ/YY У1,УХЛ1

· Т - трёхфазный

· Д - масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией 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. Масляные трансформаторы ТДТН предназначены для наружной или внутренней установки умеренного (от +40 С до -45 С) климата.

Рисунок 2.1 Силовой трансформатор

Таблица 2.2 Паспортные данные силового трансформатора

Типизделия, обо-значе-ние нормативного документа

Номин альная мощность, кВ А

Номи-нальное напряжение обмоток, кВ

Схема и груп-па сое-динения обмоток

Потери, кВт

Напря-жение короткого замыкания, %

Ток холостогохода, %

Габа-ритные размеры, ммдлина х ширина х высота

Масса, кг, не более

ВН

СН

НН

холо ло- сто- го хода

короткого замыкания

ВН-СН

ВН- НН

СН-НН

масла

пол-ная

ТДТН-25 000/110-У1, УХЛ1 СТО 15 352 615-001-2007

25 000

115

38,5

6,6 11,0

YH/ YH/D- 0-11

21,0

130

10,5

17,5

6,5

0,31

6900 x3760 x5880

18 000

63 100

3. РАСЧЁТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДО 1000 В

Двигатель серии 4А180М2СУ1

Номинальная мощность двигателя:

P_н=2,2 кВт

Номинальное напряжение:

U_н=380 В

Коэффициент мощности:

cos ц=0,91

Коэффициент полезного действия:

?=КПД=88,5%

Кратность пускового тока:

K_i=7,5

Частота вращения двигателя:

n=1420 мин^-1

Однолинейная схема

Рисунок 3.1 Однолинейная схема двигателя

Номинальный ток двигателя

А (3.1) [Л 1]

=

Пусковой ток двигателя

I_п =K_i*I_н А (3.2)

I_пуск=7,5*4=30 А

Ток плавкой вставки

I_п.в.= А (3.3)

I_п.в.== 12 А

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.

U_авт ? U_сети

I_авт ? I_уст

I_т.р.=I_н.дв.

I_т.р.=10 А

К установке принимается автоматический выключатель серии АП-50Б с номинальным током 63 А

Номинальный ток теплового расцепителя 10 А

Диапазон регулировки (7ч10)

I_эмр ?1,25*I_пуск (3.4)

I_эмр ?1,25*30=37,5 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

I_п.в.=100А

Силовой щит укомплектован рубильником типа РБ

РБ-34 Рисунок 3.3 Предохранитель

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 не реверсивного исполнения с тепловым реле в оболочке

КМИ 1 9 6

Тепловое реле серии РТИ

РТИ 2353

Диапазон регулировки (28ч36)

4.ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

4.1 ВЫБОР РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

Разъединитель - это коммутационный аппарат, который предназначен для отключения и включения электрической сети без нагрузки либо с незначительной нагрузкой: намагничивающий ток силового трансформатора, остаточный ток кабельных и воздушных линий электропередач, а также ток нагрузки не более 15 ампер (в зависимости от типа коммутационного аппарата).

Кроме того, разъединители предназначены для создания видимого разрыва цепи при отключении питания линии. Это необходимо, прежде всего, для безопасности при выполнении ремонтных работ. Разрешается отключение и включение разъединителями:

-нейтралей силовых трансформаторов 110 - 220 кВ;

-заземляющих дугогасящих реакторов 6 - 35 кВ при отсутствии в сети замыкания на землю;

-намагничивающего тока силовых трансформаторов 6 - 500 кВ;

-зарядного тока и тока замыкания на землю воздушных и кабельных линий электропередачи;

-зарядного тока систем шин, а также зарядного тока присоединений с соблюдением требований нормативных документов. Условия выбора разъединителей аналогичны условиям выбора выключателей, но так как с помощью разъединителей нельзя отключать цепи под нагрузкой и в условиях короткого замыкания, их не выбирают по отключающей способности.

1 Выбор по напряжению:

2 По номинальному току:

3 Проверка на термическую стойкость:

По расчетным условиям выбирается Разъединитель РДЗ-110

Разъединители наружной установки:

Р - разъединитель;

Д- двухколонковый

З- наличие заземляющих ножей

110- номинальное напряжение

Табл.4.1 Технические характеристики

Uном, кВ	Расстояние между осями полюсов, м	Наибольший отключаемый и включаемый токи, А
		намагничивающий	зарядный	замыкания на землю
наружная установка
6	0,4	2,5	3	7,5
10	0,5	2,5	4	6
35	1	3	2	3
35	2	3	3	5
110	2	4	1,5	-
110	3	8	3	-

Условия эксплуатации разъединителей:

· высота установки над уровнем моря - не более 1000 м;

· верхнее значение температуры окружающего воздуха - +40 °С;

· нижнее значение температуры окружающего воздуха - - 40 °С;

· скорость ветра - не более 40 м/с;

· скорость ветра при гололёде - не более 15 м/с.

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.

Предохранители серии ПКН

П- предохранитель

К- с кварцевым песком

Н- наружнего исполнения

Номинальные напряжения: 10 кВ; 20 кВ; 35 кВ. Предохранители типа ПКН -10 могут применяться для цепей с номинальным напряжением 3 кВ и 6 кВ. Допустимое предельное значение тока в длительном режиме не должно быть более 0,5 А. Номинальный ток отключения - не нормируется.

4.3 ВЫБОР ОТДЕЛИТЕЛЕЙ И КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛЕЙ

Система отделитель -- короткозамыкатель -- комбинация из отделителя и короткозамыкателя, представляющая собой альтернативу высоковольтному выключателю. В настоящее время разработаны типовые схемы высоковольтных подстанций без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители.

Короткозамыкатель - это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети.

Короткозамыкатели наружной установки с приводом ШПК и трансформатором тока предназначены для создания искусственного короткого замыкания (двухфазного у КЗ-35 или на землю у КЗ-110, КЗ-220) при повреждениях в трансформаторе. Под воздействием защиты замыкание вызывает отключение выключателей, установленных на питающих концах линий .Выбирается короткозамыкатель типа КЗ-220М-У1.

Основные данные короткозамыкателей

Характеристика	КРН-35	КЗ-110(КЗ-110У)	КЗ-150(КЗ-150У)	КЗ-220У
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	0,10	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 отсоединяет 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.Выбирается отделители типа ОД без ножей заземления .

4.4 ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Высоковольтный выключатель -- коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Высоковольтный выключатель состоит из: контактной системы с дугогасительным устройством, токоведущих частей, корпуса, изоляционной конструкции и приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод). Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

· надежное отключение любых токов

· быстрота действия

· пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения

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

· легкость ревизии и осмотра контактов

· взрыво - и пожаробезопасность

· удобство транспортировки и эксплуатации

Выключатель масляный ВМПЭ-10 относятся к жидкостным трехполюсным высоковольтным выключателям с малым объемом дугогасящей жидкости (трансформаторного масла).

Выключатель масляный ВМПЭ-10-630-20-У2

В- выключатель

М- маломасляный Рисунок 4.4.1Выключатель масляный

П- подвесное исполнение полюсов

Э- электромагнитный привод

10- номинальное напряжение, кВ

630- номинальный ток, А

20- номинальный ток отключения, кА

У2- климатическое исполнение и категория размещения

В этих аппаратах дугогасительное устройство заполнено трансформаторным маслом. Гашение электрической дуги осуществляется путем эффективного ее охлаждения потоками газа, возникающего при разложении масла дугой. Наиболее широкое распространение получили маломасляные выключатели на напряжения 10-20 кВ и 110-220 кВ.

Таблица 4.4.1 Технические характеристики

Тип	Uном,кВ	Iном,А	Sном,МВА	Iоткл,кА	iуд,кА	tоткл,с	tвкл,с
ВМПЭ-10	10	630;1000;1600;3200	550	31,5	80	0.12	0,3

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. Рисунок4.5.1Реактор

Реакторы устанавливаются на сборных шинах подстанций или на отходящих линиях для ограничения тока (мощности) короткого замыкания; на шинах подстанций или питающих линиях для обеспечения необходимого значения остаточного напряжения на шинах подстанций, ограничения пусковой мощности при пуске асинхронных или синхронных двигателей. 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.

Разрядник вентильный РВС-110 -- это узкоспециализированное электрическое устройств. Суть действия, которого заключено в ограждении электроустановок и пр. от перепадов напряжения которые могут быть вызваны внешними факторами, например атмосферными явлениями. Под защиту попадет оборудование переменного тока. Рисунок 4.6 Разрядник

Разрядники РВС-110 подходят для применения в сетях с различной системой заземления. Допустимо применение (монтаж и эксплуатация) разрядников РВС-110 в нескольких климатических зонах земного шара. Так при маркировке «У1» разрядники можно использовать в умеренном поясе с температурным режимом от -45 до +40оС. Маркировка «Т1» позволяет установку РВС-110 в тропическом поясе с температурой от -10 до +50°C. Следует отметить, что в районах с регулярными негативными погодными явлениями, такими как ураганные ветра и пр. в осенне-зимний период возможно отключение разрядников РВС-110, но не дольше чем на сутки.

Разрядник вентильный РВС-110 не является цельным устройством, а состоит из трех элементов. Один элемент -- это один разрядник РВС-33. Три такие элемента поставленные друг на друга создают один разрядник РВС-110. Каждый элемент состоит из нескольких ведущих частей. Одним составным звеном, без которого просто невозможна работа разрядника является блок искровых промежутков. В такой блок входит некое количество искровых промежутков, но одиноких и шунтированных нелинейными резисторами в форме дужек. Шунтирующие резисторы занимаются выравниванием рассредоточения по искровым промежуткам напряжений и перенапряжений. Единичные искровые промежутки слаживаются в фарфоровые обечайки цилиндрической формы. Вторым основополагающим элементом разрядника является рабочий резистор, в состав которого входит набор вилитовых дисков, соединенных последовательно. «Начинка» разрядника (внутренние детали) спрятана в фарфоровый корпус, непроницаемость которого достигается посредством прокладки, выполненной из озоностойкой резины. Колонна, выстроенная из трех элементов, называется разрядником РВС-110 и помещается на фундаменте изолированном от земли. Для изоляции применяются фарфоровые втулки. На макушке верхнего элемента разрядника имеется крышка, которая призвана защищать его от разного рода атмосферных осадков и пр.

Структура условного обозначения разрядника РВС-III-5-110/120/I/1:

Р	разрядник
В	вентильный
С	станционный
III	группа в соответствии с ГОСТ 16357-83
5	номинальный разрядный ток
110	класс напряжения
102	номинальное напряжение
I	категория разрядника по длине пути утечки (на 20% выше I - ой степени загрязнения по ГОСТ 9920-89)
У	исполнение для районов с умеренным климатом
ХЛ	исполнение для районов с холодным климатом

Технические характеристики ограничителей перенапряжения ОПН-35

1	Класс напряжения сети, кВ действ.	110
2	Номинальное напряжение, кВ действующее	102
3	Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождем, кВ действующее:
	- не менее	200
	- не более	250
4	Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс при полном импульсе 1,2/50 мкс
	- не более	285
5	Остающееся напряжение при импульсном токе с длинной фронта волны 8 мкс
	- с амплитудой тока 3000А	315
	- с амплитудой тока 5000А	335
	- с амплитудой тока 10000А	367
6	Токовая пропускная способность:
	- 20 импульсов тока волной 16/40 мкс, кА	10,0
	- 20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс, А	150,0
7	Длина пути утечки внешней изоляции, см,
	- не менее	345
8	Допустимое тяжение проводов, Н,
	- не менее	500

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-25000 со стороны 10 кВ. Производится для следующих условий:

Расчетные токи

I_п.0.=2,4 кА

I_у=6,1 кА

B_к=23,8*10⁶ кА²*с

40%-перегрузка трансформатора

25^° С-температура расчетная

Ток в продолжительном режиме

I_норм = (5.1) [Л.1]

I_норм == 722

Максимальный ток

I_max=1,4*I_норм (5.1)

I_max=1,4*722=1010 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 [ Л.1 ]

тогда

Определяем расстояние между прокладками по (4.21) и (4.22) [ Л.1 ]

Где Е = Па по табл. 4.2; по рис. 4.5;

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 типов НКФ-330-73У1, НКФ-400-65У1 и НКФ-500-78У1 имеют емкостные кольца, укрепленные на верхнем маслорасширителе и служащие для уменьшения напряжения, приходящегося на верхний блок при импульсных перенапряжениях. Трансформаторы серии НКФ выполнены по каскадной схеме.

Расшифровка НКФ

НКФ-110-ХХ1: Н - трансформатор напряжения;

К - каскадный;

Ф - фарфоровая покрышка; Рисунок 6.1 Трансформатор напряжения

110 - класс напряжения первичной обмотки, кВ;

Х - год разработки;

Х1 - климатическое исполнение (У, Т, ХЛ) и категория размещения

Таблица 6.1 Технические характеристики

Тип трансформатора	Номинальное напряжение, В, обмоток	Номинальные мощности, В·А, в классах точности
	первичной	вторичной	0,5	1	3
		основной	дополни-тельной
НКФ-110-57У1*	110 000:v 3	100:v 3	100	400	600	1200
НКФ-110-57Т1

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.

7.РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ

Расчет заземления производится для того чтобы определить сопротивление сооружаемого контура заземления при эксплуатации, его размеры и форму. Как известно, контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, горизонтальных заземлителей и заземляющего проводника. Вертикальные заземлители вбиваются в почву на определенную глубину.

Горизонтальные заземлители соединяют между собой вертикальные заземлители. Заземляющий проводник соединяет контур заземления непосредственно с электрощитом.

Размеры и количество этих заземлителей, расстояние между ними, удельное сопротивление грунта - все эти параметры напрямую зависят на сопротивление заземления.

Расчетный ток замыкания на землю:

(10.1) [Л-1]

где U-напряжение сети, кВ

?-суммарная длина всех сетей данного напряжения

В установках 6 - 35кВ с незаземленной или резонансно-заземленной нейтралью, сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно быть :

(10.2) [Л-1]



где Iз - расчетный ток замыкания на землю, А

Rе^I = 3Ом - сопротивление трос -опоры

Rе^II = 3Ом - сопротивление оболочек кабелей

Rе^II = 4Ом - сопротивление неизолированного металлического трубопровода

(10.3) [Л-2]

Сопротивление искусственных заземлителей:

(10.4) [Л-2]

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта. В качестве грунта применяют суглинок (с=150 Ом·м)

с_расч=k_с·с (10.5) [Л-2]

где k_с-коэффициент сезонности учитывающий промерзание и просыхание грунта, для горизонтальных электродов и он равен 1,4

с_расч=1,4·150=210 Ом·м

Определяем сопротивление растекание тока вертикального электрода по формуле:

(10.6) [Л-2]

где с_расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м

k - числовой коэффициент вертикального заземлителя: для уголков k=2,1

? - длина электрода, м

d - внешний диаметр трубы или диаметр стержня

h_ср - глубина заложения, равна расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня, м

Расчетное сопротивление полосы связи:

(10.7) [Л-2]

где ? - длина горизонтального заземлителя, м

k-коэффициент формы горизонтального заземлителя: для прямоугольного k=2

d - диаметр круглой стали или ширина полосы прямоугольного сечения

h - глубина заложения горизонтального зеземлителя, м

Для полосы связи горизонтальных заземлителей:

k_с = 4,5; k₁ = 1,6; с_расч= 4,5·1,6·60 = 430 Ом·м

Теоретическое число уголков:

(10.8) [Л-2]

Расстояние между уголками:

(10.9) [Л-2]

Расчетное сопротивление заземляющего устройства:

(10.10) [Л-2]

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

электрический подстанция трансформатор

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

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

3.ПУЭ 2000г.

4.ПТБ 2012г.

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

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

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

Размещено на Allbest.ru

...