Разработка технологической схемы подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Казахстан обладает крупными запасами энергетических ресурсов (нефть, газ, уголь, уран) и является энергетической державой.По итогам 2014 года Казахстан является нетто-импортёром электроэнергии (север Казахстана экспортирует электроэнергию в Россию, а юг покупает её у Киргизии и Узбекистана).

Электрическая станция представляет собой промышленное предприятие, на котором производится электрическая, а в некоторых случаях и тепловая энергия на основе преобразования первичных энергоресурсов.

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.

Для каждого типа станций разрабатывается своя технологическая схема превращения первичной энергии в электрическую, а для ТЭЦ и в тепловую.

Технологическая схема характеризует последовательность процесса производства электрической и тепловой энергии и оснащение преобразовательного процесса основным оборудованием (паровыми котлами, паровыми или гидравлическими турбинами, электрическими генераторами), а также разнообразное вспомогательное оборудование и предусматривает высокую степень механизации и автоматизации процесса.

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. При выборе мощности трансформаторов необходимо руководствоваться шкалой стандартных номинальных мощностей, кВ-А, трансформаторов и автотрансформаторов:

Таблица 2.1 Шкала стандартных номинальных мощностей

10	10	25	40	63
100	160	250	400	630
1000	1600	2 500	4000	6 300
10 000	16 000	25 000	40 000	63 000
80 000	100000	125000	160000	200000
250 000	370 000	400 000	500 000	630 000
800 000	1 000 000

Как следует из приведенной шкалы, отношение (шаг) рядом стоящих номинальных мощностей принято равным 1,6 для трансформаторов и автотрансформаторов мощностью до 63 000 кВА и 1,3 для более мощных аппаратов. Типы выпускаемых отечественной промышленностью трансформаторов и автотрансформаторов указаны в справочниках.



Рисунок 2.1 Трансформатор типа ТДТГ-16000/110:

1 -- бак; 2 -- трубчатый радиатор; 3 -- электровентилятор; 4 -- рукоятка переключателя напряжения; 5 -- ребро жесткости; 6 -- крышка; 7 -9 -- проходные изоляторы; 10 -- выхлопная труба; 11 -- газовое реле; 12 -- расширитель; 13 -- ярмо магнитопровода; 14 -- осушитель воздуха; 15 -- отвод обмотки ВН; 16 -- переключатель напряжения; 17 -- обмотка ВН: 18 -- регулировочные отводы; 19-- термосифонный фильтр; 20 -- силовой кран

ТДТГ-16000/110-У1 - Тольяттинский Трансформатор

ТДТГ-16000/110-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.

О типе трансформатора и его системе охлаждения можно судить по маркировке трансформатора. Первая буква соответствует числу фаз: Т -- трехфазный, О -- однофазный. Если за первой буквой идет буква Р, это указывает на расщепление вторичной обмотки; при отсутствии расщепления буква Р опускается. Далее идут одна или две буквы, указывающие способ охлаждения трансформатора: М -- естественное масляное, Н -- негорючее диэлектрическое, С -- воздушное в сухом трансформаторе; Д -- с дутьем. После этих букв в марках трехобмоточных трансформаторов ставят букву Т -- трехобмоточный; в марках двухобмоточных трансформаторов эта буква опускается. Затем ставят букву Н, если трансформатор имеет устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). После букв идут цифры: в числителе указывается мощность (в кВА), в знаменателе -- номинальное напряжение обмотки высшего напряжения (в кВ). Через дефис двумя цифрами указывают год начала выпуска трансформаторов данной конструкции. Например, марка ТРМН-40000/110-91 означает: трехфазный трансформатор с расщепленной обмоткой, с естественным масляным охлаждением, имеет РПН, мощность трансформатора 40 MB-А, напряжение (высшее) 110 кВ, конструкция 1991 г.Автотрансформаторы маркируют по тому же принципу, но самой первой в марке ставят букву А. Исполнения трансформаторов, предназначенных для работы в определенных климатических районах, обозначают буквами У, XJI, Т (для умеренного, холодного, тропического климата).

3. РАСЧЁТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДО 1000 В

Двигатель серии 4А132M4Y3

Мощность двигателя

P_н=11кВт

Номинальное напряжение

U_н=380 В

Коэффициент мощности

cos ц=0,87

Коэффициент полезного действия

?=87,5%

Кратность тока

K_i=7,5

Обороты двигателя

n=1460 мин^-1

Однолинейная схема

Рисунок 3.1 Однолинейная схема двигателя

Номинальный ток двигателя, А

А (3.1) [Л 1]

I_н ==22 А

Пусковой ток двигателя, А

I_п =K_i*I_н А (3.2)

I_пуск=7,5*22=165 А

Ток плавкой вставки, А

I_п.в.= А (3.3)[Л 1]

I_п.в.==66А

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.=22 А

К установке принимается автоматический выключатель серии ВА 88-33 с номинальным током 160 А

Номинальный ток теплового расцепителя 25 А

Диапазон регулировки (17,5ч25)

I_эмр=10*32=320 А

I_эмр ?1,25*I_пуск

I_п.в.= 14 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.=80А

Силовой щит укомплектован рубильником типа РБ

РБ-34

Выбирается пускатель серии КМИ не реверсивного исполнения с тепловым реле в оболочке

КМИ 2 25 2

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 в трёхфазной сети.

Тепловое реле серии РТИ

РТИ 1322

Диапазон регулировки (17ч25)

4.ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

4.1 ВЫБОР РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

Разъединителем называется аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения при отсутствии в них тока. При ремонтных работах разъединителем создаётся видимый разрыв между токоведущими частями, оставшимися под напряжением, и токоведущими частями аппарата, выведенного в ремонт. Контактная система разъединителя не имеет дугогасительных устройств, поэтому в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к аварии в РУ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Прежде чем оперировать разъединителем, цепь должна быть разомкнута с помощью выключателя.

К разъединителям предъявляются следующие требования: он должен создавать видимый разрыв в цепи, должен быть электродинамически и термически устойчивым; должен допускать чёткое включение и отключение при наихудших условиях работы (обледенение, снег, ветер); должен иметь возможно более простую конструкцию, удобную для монтажа и эксплуатации. 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.

Разъединители типов РГ, РГН, РГНП, РГП производятся на напряжение 110 кВ. Предназначением такого типа разъединителя является операции отключения и включения токов «холостого хода» трансформаторов, емкостных токов воздушных и кабельных линий, коммутирование обесточенных участков электрической цепи, как под напряжением, так и без него. Также конструкцией этого типа разъединителя предусматривается установка стационарных заземляющих ножей, с помощью которых можно заземлить отключенный участок сети, также в комплект разъединителя входит привод ручной типа ПРГ-6УХЛ1 или двигательный типа ПД-14 для установки в разных климатических районах. Такого типа разъединитель изготавливается и на другие классы напряжения (110 кВ, 150 кВ и 220 кВ) с номинальными токами 1000, 2000, 3150 А, при этом изоляция между контактной частью и опорной либо фарфоровая либо полимерная. Для управления разъединитель комплектуется приводом современной разработки типа ПРГ-6УХЛ1 на базе применения герконов или микропереключателей.

Рисунок 4.1. Внешний вид разъединителя типа РГ напряжением 110 кВ

Таблица 4.1Технические характеристики

Наименование параметра	Значение параметра
Номинальное напряжение на стороне высокого напряжения (ВН), кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение на стороне высокого напряжения (ВН), кВ	12
Номинальный ток главных цепей, А	630; 1000; 1600
Усилие прикладываемое к приводу, Н не более	245

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, намотанных на ребристый керамический сердечник , или при больших токах нескольких спиральных плавких вставок . После того как трубка заполнена кварцевым песком, торцевые отверстия закрываются крышками 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

Короткозамыкатель - это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети. Короткозамыкатели применяются для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного к. з. действием релейной защиты питающей линии. На стальной коробке установлен опорный изолятор. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт - нож укреплен на валу привода короткозамыкателя. Основание изолировано от земли. На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости и заземляет контакт. Время включения такого короткозамыкателя 0,15-0,25 с

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. 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 могут отключать обесточенную цепь или ток намагничивания трансформатора, но отключать ток к. з., возникающий при срабатывании короткозамыкателя, отделителем нельзя, поэтому в схемах управления ОД и КЗ имеется блокировка, которая запрещает отключение отделителя, если через трансформаторы тока ТТ, установленные в цепи короткозамыкателя, проходит ток .

Система отделитель -- короткозамыкатель -- это комбинация из отделителя и короткозамыкателя. Она представляет собой альтернативу высоковольтному выключателю. Номинальное напряжение короткозамыкателя должно соответствовать номинальному значению напряжения сети. Динамическая и термическая стойкости короткозамыкателя должны соответствовать току КЗ в месте его установки. Время включения короткозамыкателя должно соответствовать требованиям схемы автоматики. Номинальные данные по току и напряжению отделителя выбираются так же, как и для разъединителя. Кроме того, время отключения должно соответствовать требованиям схемы автоматики.

Принцип ее действия:

Если возникает аварийная ситуация внутри защищаемой зоны, то тогда защищаемым элементом является силовой трансформатор. Срабатывание релейной защиты (в особенности газового реле трансформатора): подаётся сигнал на включение короткозамыкателя на напряжение и создание искусственного короткого замыкания в сети, на которую реагирует защита на головном высоковольтном выключателе. Выключатель срабатывает и отключает фидер, обесточивает всех потребителей от него. Во время бестоковой паузы АПВ отключается отделитель. Он расположен в паре с подходящим сработавшим короткозамыкателем. Здесь имеется специальная блокировка в виде трансформаторов тока в цепи короткозамыкателя на землю и исполнительного элемента - обычно электромагнита, препятствующего срыва собачки с защёлки. Это необходимо для того, чтобы исключить разрыв отделителя под током При повторной подаче питания от головного выключателя повреждённый участок цепи будет отключен отделителем.

4.4 ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

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

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различаю следующие типы выключателей: масляные баковые, маломасляные, воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. К особой группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима. По роду установки различают выключатели для внутренней и наружной установки и для комплектных распределительных устройств.

Элегазовые выключатели

Высоковольтные выключатели, в которых используется элегаз SF6 как изоляционная и дугогасительная среда, получают все более широкое распространение, так как имеют высокие показатели коммутационного и механического ресурсов, отключающей способности, компактности и надежности по сравнению с воздушными, масляными и маломасляными высоковольтными выключателями.

По способу гашения электрической дуги при отключении различают следующие элегазовые выключатели:

1. Автокомпрессионный элегазовый выключатель, где необходимый массовый расход элегаза через сопла компрессионного дугогасительного устройства создается по ходу подвижной системы выключателя (автокомпрессионный выключатель с одной ступенью давления).

2. Элегазовый выключатель с электромагнитным дутьем, в котором гашение дуги в дугогасительном устройстве обеспечивается вращением ее по кольцевым контактам под действием магнитного поля, создаваемого отключаемым током.

3. Элегазовый выключатель с камерами высокого и низкого давления, в котором принцип обеспечения газового дутья через сопла в дугогасительном устройстве аналогичен воздушным дугогасительным устройствам (Элегазовый выключатель с двумя ступенями давления).

4. Автогенерирующий элегазовый выключатель, где необходимый массовый расход элегаза через сопла дугогасительного устройства создается за счет разогрева и повышения давления элегаза дугой отключения в специальной камере (автогенерирующий элегазовый выключатель с одной ступенью давления).

Выбирается выключатель типа У-110-2000-40У1

Таблица 4.4.1 Расчетные и каталожные данные

Расчетные данные	Каталожные данные

4.5 ВЫБОР РЕАКТОРА

подстанция электрический трансформатор

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

1. Бетонный. Витки многожильного изолированного провода заливают в бетонные колонки, которые обладают высокими механическими свойствами. Поля катушек располагаются встречно. Используются при напряжении до 35 кВ при внутренних установках.

2. Масляный. Такой токоограничивающий реактор применяют в сетях, где напряжение выше 35 кВ. Обмотки медных проводников изолируются кабельной бумагой и заливаются маслом, которое выполняет функцию и охлаждающей, и изолирующей среды. Снижение нагрева стенок достигается с помощью электромагнитных экранов (в них появляется встречное электромагнитное поле, компенсирующее основное) и магнитных шунтов (заставляют замыкаться основной магнитный поток по магнитопроводу, а не через стенки банки).

Реакторы, в зависимости от места установки в РУ, делятся на линейные, секционные и групповые. Токоограничивающие реакторы также могут классифицироваться и на основе показателей номинального тока. одинарные предназначены на токи до 4000 А, сдвоенные - на токи до 2 x 2500 А. 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.

Расчетное сопротивление цепи без реактора

, Ом (6.1) [Л-2]

Ом

Расчетное сопротивление, приходящееся на реактор

Ом (6.2) [Л-2]

Ом

Рабочий ток ступени напряжения КЗ

А (6.3) [Л-2]

А

Максимальный рабочий ток ступени напряжения КЗ

, А (6.4) [Л-2]

 (6.5) [Л-2]

Расчетное сопротивление приходящееся на реактор:

(6.6) [Л-2]

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.

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.

Основным параметром реактора является его индуктивное сопротивление xр=щL, Ом.

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.

Разрядники РВС-110

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. Разрядники РВС-110подходят 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.

Устройство разрядника РВС-110

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. Проводник заземляющий крепится к болту стальной плиты. Провод фазы примыкает к контактной пластине.

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 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 6-10кВ ошиновка и сборные шины выполняются алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. При токах до 3000А применяются одно- и двухполосные шины.

Условия выбора:

Iмах ? Iдоп

Iдоп - допустимый ток на шины выбранного сечения с учетом поправки при расположение шин плашмя.

Определяем расчетные токи продолжительных режимов по формуле:

(5.1) [Л-1]

(5.2) [Л-1]

Выбираем сечение алюминиевых шин по допустимому току. Принимаем однополосные шины с сечением 60мм² и размером (20Ч3)мм² по таблице Л-1.

Проверяем шины на термическую стойкость:

 (5.3) [Л-1]

Проверяем шины на механическую прочность, если шины на изоляторах расположены плашмя:

(5.4) [Л-1]

Определяем пролет ? при условии, что частота собственных колебаний будет больше 200Гц:

(5.5) [Л-1]

(5.6) [Л-1]

Определяем расстояние между прокладками по формулам:

 (5.7) [Л-1]

где Е = 7·10¹⁰ Па

а_п=2b=2·0,3=0,6см.

k_Ф=0,55

(5.8) [Л-1]

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

m_п=2,7·10^-3 ·2·0,03·100 = 16,2·10^-3 = 0,0162 кг/м.

Принимаем меньшее значение ?п = 0,49м, тогда число прокладок в пролете:

(5.9) [Л-1]

Принимается n=1

При двух прокладках в пролете расчетный пролет рассчитывается по формуле:

(5.10) [Л-1]

Определяем силу взаимодействия между полосами:

(5.11) [Л-1]

где b=0,3мм=0,003м.

Напряжение в материале полос:

(5.12) [Л-1]

где

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз:

(5.13) [Л-1]

где

(5.14) [Л-1]

6.ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Измерительный трансформатор - электромагнитное преобразующее устройство для контроля уровня напряжения или величины тока в высоковольтной сети. Он преобразует ток или напряжение до значения, удобного для измерения. Благодаря его наличию можно измерять ток, напряжение и мощность в высоковольтных цепях с помощью приборов, имеющих относительно небольшие пределы измерений. Кроме того, такой трансформатор изолирует измерительную цепь от первичной цепи высокого напряжения, обеспечивая тем самым безопасность измерений. В зависимости от измеряемого значения измерительные трансформаторы делят на трансформаторы тока и напряжения.

По материалу диэлектрика измерительные трансформаторы делятся на масляные, газонаполненные и сухие. На высоковольтных сетях распространение получили масляные и элегазовые измерительные трансформаторы, причем каждый из них имеет свою нишу на рынке. Измерительный трансформатор тока с элегазовой изоляцией на 110кВ 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 6.1 Трансформатор тока

· количество обмоток - до 7

· максимальные нагрузки - до 60 ВА

· кратности в комбинации с нагрузками - от 20 до 40

Выбираем трансформатор тока типа ТФЗМ110-У1

Таблица 6.1 Технические характеристики

Тип	Напряжение Uном, кВ	Номинальный ток, А	Варианты исполнения по вторичным обмоткам	Ток стойкости, кА	Время tтер,с	Нагрузка измерительной обмотки S2ном·ВА
		Первичный I1ном	Вторичный I2ном		электродинамической	термической
ТФЗМ110-У1	110	50-600 400-800 750-1500 1000-2000	5	0,5/10Р/10Р	10-126 62-124 79-158 106-212	2-26 14-28 26-52 34-68	3	30

Назначение и принцип действия трансформатора напряжения.

http://electricalschool.info/spravochnik/izmeren/Измерительный трансформатор напряжения служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики. Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения. Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания. Трансформаторы напряжения широко применяются в электроустановках высокого напряжения, от их работы зависит точность электрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики. Измерительный трансформатор напряжения по принципу выполнения ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток.

Таблица 6.2 Технические характеристики

Тип	Номинальное напряжение обмотки	Номинальная мощность, В·А, в классе точности	Максимальная мощность, В·А
	первичной, кВ	основной вторичной, В	дополнительной В	0,2	0,5	1	3
НКФ-110-58			100/3	-	400	600	1200	2000

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

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.Эксплуатация электрооборудования: Учебник для ВУЗов.Г. П. Ерошенко, Н. П. Кондратьева 2013 г.

Размещено на Allbest.ru

...