Подбор оборудования при проектировании 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.

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.

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.

Потребители электроэнергии:

- промышленность -- 68, 7 %

- домашние хозяйства -- 9,3 %

- сектор услуг -- 8 %

- транспорт -- 5,6 %

- сельское хозяйство -- 1,2 %.

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)

Рисунок 2.1 Силовой 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.

ТРДН -25000/110-У1 - Тольяттинский Трансформатор

Трансформаторы силовые двухобмоточные ТРДН-25000/110-У1, УХЛ1 с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) ±16%±9 ступеней с системой охлаждения вида «Д», предназначены для преобразования и передачи электрического переменного тока.

Расшифровка условных обозначений масляных трансформаторов ТРДН -25000/110-У1:

ТРДН ХХХ/YY У1

· Т - трёхфазный

· Р- обмотка низшего напряжения расщеплена на две;

· Д - масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха

· Н - с регулированием напряжения под нагрузкой

· ХХХ - Номинальная мощность кВА

· YY - Класс напряжения обмотки ВН, кВ

· У1 - вид климатического исполнения.

Таблица 2.2 Паспортные данные силового трансформатора

Устройство силового масляного трансформатора: 1 -- бак; 2 -- вентиль;

3 -- болт заземления;

4 -- термосифонный фильтр; 5 -- радиатор;

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 ТРДН над уровнем моря не более 1000 м. Масляные трансформаторы ТРДН предназначены для наружной или внутренней установки умеренного (от +40 С до -45 С) климата.



6 -- переключатель;

7 -- расширитель;

8 -- маслоуказатель;

9 -- воздухоосушитель;

10 -- выхлопная труба;

11 -- газовое реле;

12 -- ввод ВН; 13 -- привод переключающего устройства; 14 -- ввод НН; 15 -- подъемный рым; 16 -- отвод НН; 17 -- остов; 18 -- отвод ВН; 19 -- ярмовые балки остова (верхняя и нижняя); 20 -- регулировочные ответвления обмоток ВН; 21 -- обмотка ВН (внутри HH); 22 -- каток тележки

3. РАСЧЁТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДО 1000 В

Двигатель серии 4АС160М6У1

P_н=16кВт

U_н=380 В

cos ц=0,85

?=КПД=84%

K_i=6,5

n=940 мин^-1

Рисунок 3.1 Однолинейная схема двигателя

Однолинейная схема

Номинальный ток двигателя

А (3.1) [Л 1]

I_н ==34 А

Пусковой ток двигателя

I_п =K_i*I_н А (3.2)

I_пуск=6,5*34=221 А

Ток плавкой вставки

I_п.в.= А (3.3)

I_п.в.==88 А

Выбор автоматического выключателя

РБ-34 Рисунок 3.3 Предохранитель

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.=29 А

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

Номинальный ток теплового расцепителя 40 А

Диапазон регулировки (22ч32)

I_эмр=10*40=400 А (3.4)

I_эмр ?1,25*I_пуск

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

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 2 32 6

Рисунок 3.4. Магнитный пускатель

Тепловое реле серии РТИ

РТИ 2353

Диапазон регулировки (28ч36)

Рисунок 3.5. Тепловое реле

4.ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ:

4.1 ВЫБОР РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

подстанция трансформатор заземление

Разъединителем называется аппарат высокого напряжения, предназначенный для включения и отключения обесточенных участков электрической цепи, находящихся лишь под напряжением. Характерной особенностью разъединителя является наличие видимого разрыва цепи. В отдельных случаях разъединители используются для отключения незначительных токов нагрузки, зарядных токов линий, токов холостого хода трансформаторов и т.д., а также заземления отключённых участков при помощи стационарных заземляющих.

Разъединители применяют также для секционирования шин и переключения электрических линий с одной системы шин распределительного устройства на другую. Разъединитель состоит из подвижных и неподвижных контактов, укрепленных на изоляторах. Для приведения в действие подвижного контакта используется изолятор, с помощью которого он сочленяется с приводом.

Изготавливаются из отдельных полюсов, которые могут использоваться в однополюсном, двухполюсном, трехполюсном вариантах установки на напряжения 35, 110, 150, 220, 330, 500 кВ и токи 1000, 2000 и 3150 А. Разъединители на напряжение 110 кВ изготавливаются как на фарфорофой так и на полимерной изоляции. Основные части разъединителя, выполненные из черных металлов, имеют стойкое антикоррозий Полюс разъединителя выполнен в виде двухколонкового аппарата с разворотом главных ножей в горизонтальной плоскости и состоит из цоколя, изоляционных колонн, токоведущей системы и заземляющего устройства. Контактные ножи разъединителя на 1000А выполнены из двух медных параллельных шин, установленных "на ребро", один конец которых гибкими связями соединён с контактным выводом, а на другом образован разъёмный контакт. Контактные ножи разъединителей на 2000 и 3150А состоят из двух контактных ножей на 1000А. В заземляющее устройство разъединителя входят ножи заземления, стационарно установленные на цоколе разъединителя и неподвижный контакт, установленный на главном контактном ноже. Основные части разъединителей, выполненные из чёрных металлов, имеют стойкое антикоррозийное покрытие - горячий или гальванический цинк. Контактные ножи разъединителей на 2000 и 3150 А состоят из двух контактных ножей на 1000 А. В заземляющее устройство разъединителя входят заземлители, стационарно установленные на цоколе разъединителя и неподвижный контакт, установленный на главном контактном ноже. Основные части разъединителя, выполненные из черных металлов, имеют стойкое антикоррозийное покрытие - горячий цинк.По расчетным условиям выбирается разъединитель типа Разъединитель РДЗ-110

Р - разъединитель;

Д - двуколонковый

110 - номинальное напряжение, кВ;

Табл.4.1 Технические характеристики

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



Рисунок 4.1 Разъединитель

Разъединитель

РЛНД-35/1000:

1-рама;

2-опорной изолятор;

3-нож с пальцевым;

4-защитный кожух контактов;

5-нож;

6-зажимы;

7-гибкая связь;

8-вал;

9-тяга.

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.

Предохранитель токоограничивающий типа ПКН001 У3 предназначен для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц номинальным напряжением 10 кВ.

Рисунок4.2.1. Предохранители типа ПКН

Табл.4.2.1 Технические характеристики

4.3 ВЫБОР ОТДЕЛИТЕЛЕЙ И КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛЕЙ

Короткозамыкатели и отделители при совместном применении заменяют дорогостоящие выключатели на некоторых подстанциях напряжением 35 и 110 кВ. После того, как короткозамыкатель создаст искусственное короткое замыкание срабатывает отделитель, который отключает повреждённый участок питающей линии. Необходимо иметь ввиду, что отделитель срабатывает после отключения питающей линии выключателем, находящимся на питающей подстанции. Короткозамыкатель применяется в упрощённых схемах подстанций, на небольших подстанциях, не имеющих свои выключатели. По конструкции короткозамыкатели представляют собой разъединители с быстродействующими приводами, управляемыми от системы защиты. Особенностью короткозамыкателя является установка на нём трансформатора тока, через который проходят токи короткого замыкания. Для управления короткозамыкателем служит привод. Включается короткозамыкатель автоматически под действием пружинного механизма при срабатывании привода под действием релейной защиты. Отключение короткозамыкателя и завод пружинного механизма привода осуществляются только вручную.

.

Рисунок4.3.1Короткозамыкатель

Короткозамыкателями называются аппараты напряжением от 35 кВ и выше. Имеющие надежную конструкцию контактов и снабженные специальным приводом, позволяющим осуществлять автоматическое включение ножа короткозамыкателя, предназначен для создания искусственного КЗ и допускает пять включений на номинальный ток КЗ. При включении ножа короткозамыкателя создается металлическое короткое замыкание на подстанциях без выключателей

Основные данные короткозамыкателей

Характеристика	КЗ-110
Амплитуда предельного сквозного тока, кА	51
Ток термической стойкости, кА	20
Время включения (до касания контакта), с: без гололеда	0,14
Допустимое тяжение провода, Н	784

В буквенной части обозначения: КЗ - короткозамыкатель; КРН - короткозамыкатель рубящего типа наружной установки; в цифровой части - номинальное напряжение, кВ, У - усиленная изоляция. Отделителем называются аппараты напряжением от 35 кВ и выше, имеющие надежную конструкцию контактов и снабженные специальным приводом, позволяющим осуществлять автоматическое отключение подвижной части отделителя. Отделители напряжением 35…220 кВ допускают отключение тока холостого хода трансформаторов и зарядного тока воздушных линий электропередач любой протяженности при бестоковой паузе, обусловленной действием защиты и автоматического повторного включения. Отделители серии ОД отличаются от разъединителей серии РНД только устройством привода. Они снабжены пружинными приводами, действующими при подаче соответствующей команды на отключение. Включение отделителей производится в ручную.Время отключения составляет 0,5- 1 секунд.

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 .



Рисунок4.3.2 Отделитель 110 кВ с двумя ножами заземления

1 -- опорная рама; 2 -- основание-подшипник; 3 -- изолятор; 4 -- контактный вывод; 5 -- гибкая связь; 6 -- полунож; 7 -- нож заземления; 8 -- привод ножа заземления ПРН-110; 9 -- привод полуножа

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

Высоковольтный выключатель -- коммутационный аппарат, редназначенный 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.

Классификация высоковольтных выключателей:

· Элегазовые выключатели (баковые и колонковые);

· Вакуумные выключатели;

· Масляные выключатели (баковые и маломасляные);

· Воздушные выключатели;

· Автогазовые выключатели;

· Электромагнитные выключатели;

· Автопневматические выключатели.

Элегазовые выключатели

В элегазовых выключателях гашение дуги производится потоком элегаза, либо путем подъема давления элегаза в камере за счет дуги, горящей в замкнутом объеме газа. Применяется на все классы напряжения.

Тип	Uном,кВ	Iном,А	Sном,МВА	Iоткл,кА	iуд,кА	tоткл,с	tвкл,с
ВГБЭП-110	110	630	750	12,5	32	0,04	0,1

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.

Реакторы шунтирующие типа РТМ

Трехфазный шунтирующий реактор (далее по тексту "реактор") с естественным воздушным охлаждением предназначен для параллельного включения в сеть с целью компенсации емкостного тока. Реактор рассчитан для длительной эксплуатации на открытом воздухе. Номинальное значение климатических факторов - по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70 для категории размещения 1 исполнения У и ХЛ. Высота установки над уровнем мор - не более 1000 м. Рабочий диапазон температур от -40 °С до +45 °С.

Реактор комплектуется следующими контрольно-измерительными приборами:

- газовое реле,для визуального контроля выделившегося газа, а также для отбора пробы масла;

- маслоуказатель для контроля уровня масла в баке;

- предохранительный клапан для аварийного сброса повышенного давления внутри бака;

- термометр типа "ТКП" для измерения температуры масла;

- по требованию заказчика ? катками для перемещения в продольном и поперечном направлении.

Схема соединения данного реактора Yн.

Активная часть реактора состоит из остова и обмоток.

Остов реактора состоит из магнитопровода и элементов конструкции, обеспечивающих механическую прочность магнитопровода и всей активной части. Конструкция остова обеспечивает необходимую опрессовку обмотки, надежное крепление изоляции. Магнитопровод стержневого типа, имеющий три стержня и два торцевых ярма, собранных из листов холоднокатаной электротехнической стали. Стержни собраны из вставок, состоящих из листов электротехнической стали. Листы электротехнической стали запрессованы с помощью стеклобандажей и склеены эпоксидным клеем. Вставки изолированы друг от друга и от торцевых ярм

изоляционными механически прочными прокладками.

Обмотка - катушечная непрерывная, выполнена из алюминиевого провода с бумажной изоляцией. Все используемые в реакторе изоляционные материалы имеют класс нагревостойкости ? А (105 °С).

Тип Реакторов	Номинальная мощность, кВАр	Номинальное напряжение, кВ	Номинальная частота, Гц	Номинальный ток обмотки, А	Номинальное сопротивление, Ом
РТМ-3300/6	3300	6,6	50	287,7	13,2

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.

Разрядник РВО-10 У1

Разрядник вентильный РВО -10 У1

Разрядники РВО-10 У1 вентильные облегченные предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Изготавливаются разрядники РВО для сетей с любой системой заземления нейтрали. Разрядники РВО-10 У1 вентильные облегченные соответствуют ТУ16-521.232-77 и группе IV по ГОСТ 16357-83. Условное обозначение разрядника РВО-10 У1 Р - разрядник

В - вентильный

О - облегченный

10 - класс напряжения в кВ

У - климатическое исполнение

1 - категория размещения

Условия эксплуатации разрядников РВО-10 У1

Разрядники РВО-10 У1 предназначены для эксплуатации в районах с умеренным и тропическим климатом. Температура окружающего воздуха от -45 до +40° С. Высота установки над уровнем моря не более 1000м. Относительная влажность воздуха при температуре +28° С до 100%

Технические характеристики разрядника РВО-10 У1

Наименование параметра	РВО-10
Класс напряжения сети, кВ действующее	10
Номинальное напряжение, кВ действующее	12,7
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождем, кВ действующее:
- не менее	26
- не более	30,5
Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс, кВ
- не более	48
Ток утечки, мкА	6
Токовая пропускная способность:
- 20 импульсов тока волной 16/40 мкс, кА	5,0
- 20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс, А	75

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 ТРДН -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 ==

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

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=0,13225 МПа,

Где W_п1,7 см³

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз по(4.20) 18232900

*10^-80,0118285939 МПа

Где W_ф 33,33333 см³

+0,0118285939 =0,1448285939 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 трансформаторы напряжения 110, 220 кВ серии НКФ. Однофазные масляные трансформаторы напряжения серии НКФ наружной установки предназначены для электрических систем с номинальным напряжением от 66 до 500 кВ включительно, с заземленной или изолированной нейтралью, и применяются для питания измерительных приборов, цепей защиты, автоматики и сигнализации. Трансформаторы имеют класс точности 0,5 при нагрузке от 100 до 400 ВА. Предусмотрены исполнения трансформаторов для умеренного, холодного и тропического климатов.

Тип	Номинальные напряжения обмоток, В	Мощность, ВА
	обмотка ВН	обмотка НН	обмотка НН дополнительная
НКФ-110-57У1	110000	100	3	1000

Трансформаторы выполнены по каскадной схеме, т. е. из нескольких трансформаторов с последовательно соединенными первичными обмотками, имеющих изоляцию, соответствующую только части общего напряжения. Трансформаторы до 132 кВ состоят из одного блока, на 220 и 330 кВ - соответственно из двух и трех блоков, на 400 и 500 кВ - из четырех блоков, установленных друг на друга и электрически соединенных между собой перемычками между вводами на крышке маслорасширителя нижнего блока и на днище вышестоящего блока.

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

Трансформатор тока типа TG

В этих трансформаторах магнитопроводы с вторичными обмотками расположены в верхней (головной) части трансформатора. В качестве высоковольтной изоляции вместо бумаги и масла применен элегаз (SF6).

Благодаря этому решению достигаются следующие преимущества:

· Качество высоковольтной изоляции не зависит от сложных и длительных процедур пропитки бумажной изоляции маслом и последующих испытаний. В частности, измерение уровня частичных разрядов теряет необходимость, т.к. теперь, единственны твердым диэлектриком, который подвержен старению является наружный фарфоровый изолятор;

· Внутренние частичные разряды практически отсутствуют из-за правильной координации изоляции и того, что в качестве изоляционной среды применяется газ;

· Наличие предохранительной мембраны защищает трансформатор от чрезмерного повышения давления;

· Состояние внутренней изоляционной среды может постоянно контролироваться при помощи плотномера с блок-контактами, с двумя уровнями сигнализации по давлению элегаза.

TG 145 110 кВ

Показатели надежности и долговечности:

· - срок службы - 40 лет;

· - межревизионный период - 20 лет;

· - гарантийный срок - 6 лет.

7.РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ

Рисунок 7.1 - Заземляющая сетка ОРУ 500/220 кВ

Заземляющая сетка состоит из:

а) 16 полос, l = 352 м - продольные полосы;

б) 4 полосы, l = 112 м - продольные полосы;

в) 23 полосы, l = 146,4 м - поперечные полосы;

г) 12 полосы, l= 186 м - поперечные полосы.

Площадь заземляющего устройства:

(1)

Общая длина полос по плану:

(2)

Горизонтальные заземлители расположены на глубине t = 0,7м, вертикальные заземлители расположены по периметру сетки на расстоянии

а = 10м друг от друга.

Периметр сетки:

(3)

Число вертикальных заземлителей

(4)

где Р - периметр сетки, м²;

а - расстояние между заземлителями,м.

(5)

В месте сооружения ОРУ грунт супесок с удельным сопротивлением верхнего слоя = 125 Ом м, нижнего слоя = 34 Ом м.

С учётом промерзания грунта расчетное удельное сопротивление верхнего слоя находится по формуле:

,

где К_с = 1,15 - 1,45 - коэффициент сезонности.

Расчёт заземляющего устройства производится по допустимому напряжению прикосновения, которое определяется временем отключения однофазных коротких замыканий на землю на территории ОРУ.

В связи с работой резервных релейных защит t_от = 0,5 сек, тогда U_пр.доп.=200В.

Ток однофазного короткого замыкания на землю:

,

где I_по⁽³⁾ принимается из расчётов токов короткого замыкания.

Коэффициент напряжения прикосновения:

,

где l_в = 5 м - длина вертикального заземлителя;

S = 55968 м² - площадь заземляющего устройства;

А = 10 м - расстояние между вертикальными заземлителями;

М = 0,72 - параметр, зависящий от ;

- коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека

R_чел = 1000 Ом и сопротивлению растекания тока от ступней R_c по формуле

=;

где R_чел=1000 Ом - сопротивление тела человека;

R_с - сопротивление растекания тока от ступней, Ом

из формулы (8):

Потенциал на заземлителе:

Допустимое сопротивление заземляющего устройства:

Сторона модели:

Число ячеек сетки на стороне квадрата:



где L_r - общая длина полос,м

(15)

Принимаем m=26 шт.

Длина полос в расчётной модели:

Длина сторон ячеек модели:

Число вертикальных заземлителей модели:

(18)

Общая длина вертикальных заземлителей модели:

(19)

Относительная глубина заземлителей:

Так как t_отн =0,024<0,1, то

Определим эквивалентное удельное сопротивление слоёв:

где - удельное сопротивление нижнего слоя

(23)

Сопротивление заземляющего устройства:

где А - общее сопротивление сложного заземлителя,Ом м

(25)

Сопротивление заземляющего устройства с учётом естественных заземлителей:

где R_e - сопротивление естественных заземлителей, которое зависит от вида естественного заземлителя (для стальной трубы R_e =2.4 Ом)

Напряжение прикосновения:

(27)

что меньше допустимого 220В.

Заземляющее устройство отвечает требованиям безопасности

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.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

...