Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения

Тайгинский институт железнодорожного транспорта- филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения»

Тяговая подстанция постоянного тока транзитного типа с разработкой вопроса:

Элегазовые выключатели на напряжение 27,5 - 35 кВ

Пояснительная записка к квалификационной работе

Студент

гр. 473 Д.В.

Болтовский

Руководител

Преподаватель

Е.В. Сухотин

Тайга 2016



Реферат

Дипломный проект содержит 73 страниц, 18 таблиц, 20 рисунка, 14 источников, 3 листа графического материала.

Тяговая подстанция переменного тока, токи короткого замыкания, тяговые потребители, нагрузка, силовой трансформатор, схема внешнего электроснабжения, быстродействующие выключатели, фидер контактной сети, механизм свободного расцепления, электрическая дуга.

Объект исследования является транзитная тяговая подстанция постоянного тока. трансформатор подстанция силовой тяговый

Цель работы проектирование современной тяговой подстанции с улучшенными технико экономическими показателями с целью создания условий для модернизации при переходе на инновационный путь развития и повышения надежности в эксплуатации.

Методы исследования: в дипломном проекте использовались практический и описательный методы исследования.

Полученные результаты: повышение эффективности и безопасности работы тяговой подстанции, проведен мониторинг особенностей эксплуатации современных силовых трансформаторов и выявлены основные виды неисправностей трансформаторов постоянного тока.

Основные конструктивные, технико-эксплуатационные показатели: реконструкция тяговых подстанций с учетом энергосберегающих ресурсов, обоснование внедрения современного оборудования.

Степень внедрения: учебный процесс, тяговые подстанции в дистанциях электроснабжения Западно Сибирской железной дороги.

Область применения: учебный процесс при подготовке студентов очной и заочной формы обучения специальности «Электроснабжение» (по отраслям), а также при проектировании или модернизации современных тяговых подстанций.

Экономическая эффективность работы: увеличение сроков службы и эффективности работы оборудования подстанций, сокращение затрат на обслуживание оборудования, повышение безопасности обслуживающего персонала.

Дипломный проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word 2010 и представлен на диске в конверте на обороте обложки.



Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Выбор типа и количества выпрямителей и тяговых трансформаторов

1.2 Расчет максимальных мощностей потребителей

1.3 Расчет нагрузки потребителей для каждого часа суток

1.4 Расчет полной мощности потребителей и выбор силового трансформатора

1.5 Расчет мощности и выбор трансформаторов собственных нужд

1.6 Расчет максимальных рабочих токов

1.7 Расчет токов короткого замыкания

1.8 Определение токов и мощности короткого замыкания для максимального режима

1.9 Выбор оборудования для проектируемой подстанции

1.10 Расчет и выбор релейных защит

1.11 Мероприятия по технике безопасности и противопожарной безопасности

2. Индивидуальная часть

2.1 Элегазовый выключатель 35 кВ

2.2 Использование элегаза в высоковольтных выключателях

2.3 Оперирование выключателем ВГБ - 35

2.4 Механизм привода

2.5 Технические данные выключателя

2.6 Преимущества и недостатки выключателя ВГБ 35

2.7 Назначение и условия эксплуатации

2.8 Возможности выключателя

3. Экономическая часть

3.1 Определение годового фонда заработной платы работников района электрических сетей

3.2 Мероприятия по экономии электроэнергии в дистанции электроснабжения

Заключение

Библиографический список



Введение

Электрическая энергия является наиболее удобным и универсальным видом энергии. Она легко преобразуется в механическую, тепловую и световую энергии и поэтому стала основой развития промышленности, сельского хозяйства и транспорта.

Железнодорожный транспорт является одним из основных потребителей электроэнергии, главным образом это электрифицированные дороги. Электрификация железных дорог является важным звеном технического прогресса на транспорте. Она позволяет существенно повысить пропускную и провозную способность железных дорог, эффективность перевозочной работы, производительность труда, улучшить условия труда и условия работы, снизить потребления топливно-энергетических ресурсов.

Электрификация железных дорог до 2005 года производилась преимущественно на постоянном токе напряжением 3 кВ. Последние годы она осуществляется как на постоянном, так и на переменном токе промышленной частоты напряжением 25 кВ и 2 х 25 кВ. В настоящее время применение переменного тока для электрической тяги более экономично по сравнению с постоянным током, как по капиталовложению, так и по эксплуатационным расходам. При напряжении 25 кВ расстояние между подстанциями составляет 50 км, вместо 20 км при напряжении 3 кВ постоянного тока, что уменьшает в два раза общее количество тяговых подстанций для одного и того же электрифицированного участка. Кроме того, при потреблении электроподвижным составом одной и той же мощности, потери энергии в контактной сети при напряжении 25 кВ во много раз меньше, чем при напряжении 3 кВ.

Устройства электроснабжения электрической тяги и транспортная энергетика является важной отраслью железнодорожного транспорта. Основным направлением в дальнейшем развитии предусматривается повышение технического уровня и надежности работы.

При дальнейшем росте цен на электрическую энергию, её составляющую в перевозочном процессе достигла 15% (а на некоторых железных дорогах и 20%), поэтому правильный выбор схем электроснабжения приобретает все более важное значение для ОАО РЖД.

Рисунок 1.1 - Однолинейная схема транзитной подстанции

Описание однолинейной схемы.

Проектируемая транзитная подстанция питается от ЛЭП -35кВ.

От подстанции питаются потребители первой категории, поэтому шины секционированы высоковольтными выключателями.

Силовой трансформатор защищен от внешней сети высоковольтным выключателем и разъединителем. Также здесь установлены трансформаторы тока с высокой и с низкой стороны как и ограничители перенапряжения.

На стороне 35 кВ, 10 кВ стоят измерительные трансформаторы напряжения, для подключения обмоток напряжения измерительных приборов и релейных защит.

Для питания нужд подстанции от шин 10 кВ запитан трансформатор собственных нужд.

На каждом присоединении установлены выключатели.



1. Общая часть

1.1 Выбор типа и количества выпрямителей и тяговых трансформаторов

Определение мощности на тягу поездов необходимо для выбора тягового трансформатора, параметры которого является составляющей мощности главного понижающего трансформатора. На проектируемую тяговую подстанцию постоянного тока для преобразования переменного тока в постоянный выбираем, преобразователи с двенадцатипульсовой последовательной схемой выпрямления и выпрямитель типа ТПЕД-3150-3,3К-У1, количество выпрямительных агрегатов выбираем по формуле.

где эффективный ток подстанции, А;

номинальный ток выпрямителя, А.

Подставив числовые значения в формулу (1.1), получаем

Принимаем количество выпрямительных агрегатов равным двум, так как железная дорога является потребителем первой категории и необходимо иметь резерв.

Определяем полную мощность преобразовательных агрегатов, необходимую для питания тяги, по формуле



где номинальное выпрямленное напряжение на шинах подстанции кВ;

номинальный ток выпрямителя, А.

Подставив числовые значения в условие (1.2), получаем

Выбираем тяговый трансформатор по условию (1.3)

Подставив числовые значения в формулу (1.3), получаем

Выбираем трансформатор типа ТДН 12500/10, паспортные данные трансформатора сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Паспортные данные тягового трансформатора

Тип	Uном, кВ	Sн.т, кВА	Idн, А	Uк, %	Iх.х, %	Р	Схема соединения обмоток
						ХХ	КЗ
ТДН 12500/10	1,52	11800	3200	7,0	1,1	16,0	72,5	Y/?

1.2 Расчет максимальных мощностей потребителей

Расчет максимальных активных мощностей потребителей

Максимальную активную мощность потребителей определяем по формуле



где коэффициент спроса;

установленная мощность потребителя, кВт.

Подставив числовые значения в формулу (1.4), получаем

Расчет суммарной активной мощности потребителей

Суммарную активную мощность потребителей определяем по формуле

Подставив числовые значения в формулу (1.5), получаем

Расчет реактивных мощностей потребителей

Реактивные мощности потребителей определяем по формуле

Подставив числовые значения в формулу (1.6), получаем

Расчет суммарной реактивной мощности

Суммарную реактивную мощность потребителей определяем по формуле (1.7)



Подставив числовые значения в формулу (1.7), получаем

1.3 Расчет нагрузки потребителей для каждого часа суток

На основании типовых графиков нагрузок (см. рисунки с 1.2 по 1.4) и вычисленных максимальных мощностей потребителей, рассчитываем активные нагрузки для каждого часа графика, по формуле

где максимальная нагрузка потребителя, принимаемая за 100%;

нагрузка в процентах из типового графика за каждый час суток;

переводной коэффициент.

Результаты расчетов максимальных мощностей потребителей сводим в таблицу 1.2

Таблица 1.2 - Нагрузки потребителей для каждого часа суток

Время	кВт	кВт	кВт	кВт	кВт
	P1%	P1	P2%	P2	P3%	P3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0-1	30	324	75	4226,2	75	3975	8522,2	682	890,2
1-2	19	205,2	70	3944,5	65	3445	7594,7	607,5	815,8
2-3	10	108	79	4451,6	85	4505	9064,6	725,1	933,4
3-4	20	216	65	3662,7	85	4505	8383,7	670,7	878,9
4-5	20	216	85	4789,7	85	4505	9510,7	760,8	569,1
5-6	25	270	55	3094,2	75	3975	7344,2	587,5	799,7
6-7	38	410,4	75	4226,2	85	4505	9141,6	731,3	939,5
7-8	52	561,6	95	5353,2	80	4240	10154	812,3	1020,6
8-9	79	853,2	85	4789,7	25	1325	6967,9	557,4	756,6

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
9-10	65	702	80	4508	55	2915	8125	690	858,2
10-11	50	540	75	4226,2	80	4240	3006,2	240,5	448,7
11-12	82	885,6	90	5071,5	65	3445	9406,1	752,4	960,7
12-13	65	702	71	4000,8	48	2544	7246,8	579,7	787,3
13-14	100	1080	100	5635	65	3445	4116,5	329,3	537,5
14-15	65	702	85	4789,7	65	3445	8936,7	714,9	923,1
15-16	53	572,4	75	4226,2	58	3074	7872,6	629,8	838
16-17	70	756	85	4789,7	25	1325	6870,7	549,6	757,8
17-18	80	864	75	4226,2	45	2385	7475,2	598	806,2
18-19	62	669,6	61	3437,3	100	5300	4637,2	370,9	579,2
19-20	95	1026	75	4226,2	75	3975	9227,2	738,1	946,4
20-21	58	626,4	89	5015,1	90	4770	10411,5	832	1041,1
21-22	70	756	95	5353,2	55	2915	9024,2	721	930,1
22-23	42	453,6	65	4789,7	70	3710	8953,3	725,3	979,5
23-24	42	453,6	64	3606,4	95	5035	9095	727,6	935,8

Примечание: ?Р_пост принимаем 2 процента от;

? Р_перем принимаем 8 процентов от часовой нагрузки.

Подставив числовые значения в формулу (1.8) , получаем

По результатам расчетов (см. таблицу 1.2), строим суточные и суммарный графики нагрузки (см. рисунки с 1.5 по 1.8).



Рисунок 1.1 - Типовой график участка автоблокировки

Рисунок 1.2 - Типовой график нагрузки стрелочного завода



Рисунок 1.3 - Типовой график нагрузки щебеночного завода

Рисунок 1.4 - Суточный график участка автоблокировки



Рисунок 1.5 - Суточный график нагрузки стрелочного завода

Рисунок 1.6 - Суточный график нагрузки щебеночного завода



Рисунок 1.7 - Суммарный график нагрузки потребителей

1.4 Расчет полной мощности потребителей и выбор силового трансформатора

Определяем полную мощность всех потребителей с учетом потерь в сетях выше 1000 В и трансформаторе по формуле

где суммарная активная мощность потребителей, кВт;

суммарная реактивная мощность потребителей в

час максимума суммарной нагрузки, квар;

коэффициент разновременности максимальных

нагрузок потребителей.

Коэффициент разновременности максимальных нагрузок потребителей определяем по формуле

где - суммарная максимальная активная мощность потребителей,

(по графику);

- суммарная максимальная активная мощность потребителей, (по расчетам).

Подставив числовые значения в формулу (1.10), получаем

Подставив числовые значения в формулу (1.9), получаем

1.5 Расчет мощности и выбор трансформаторов собственных нужд

Мощность трансформаторов собственных нужд (ТСН) выбираем исходя из мощности, необходимой для питания собственных нужд переменного тока, то есть всех вспомогательных устройств, необходимых для эксплуатации их в нормальных и аварийных режимах.

На подстанциях устанавливаем два ТСН с вторичным напряжением 0,4 кВ, каждый из которых рассчитан на полную мощность потребителей собственных нужд. На опорных подстанциях для подогрева масляных выключателей устанавливаем дополнительно один или два ТСН специально для подогрева.

Подключение первичных обмоток ТСН осуществляем в зависимости от вторичного напряжения подстанции, а вторичных обмоток ТСН к шинам 0,4 кВ одинаково для всех подстанций.

Для тяговых подстанций постоянного тока мощность собственных нужд принимаем равной 1,2 процента от мощности на тягу.

где максимальная мощность потребителей собственных нужд, определяем по формуле;

количество главных понижающих трансформаторов.

Подставив числовые значения в формулу (1.12), получаем

Выбираем трансформатор собственных нужд, по условиям

S_н.тр ? S_ТСН , (1.13)

U_н ? U_раб . (1.14)

Подставив числовые значения в условия (1.13), (1.14), получаем

160 > 124,7,

10 = 10.

Согласно условиям (1.13), (1.14), выбираем трансформатор собственных нужд типа ТМГ-160/10, технические данные сводим в таблицу 1.3.



Таблица 1.3 - Технические данные трансформатора собственных нужд

Тип	S, кВ•А	Uном	Р	Uк.з, %
		ВН	НН	ХХ	КЗ
ТМГ-160/10	160	10	0,4	0,41	2,6	4,5

Подставив числовые значения в формулу (1.11), получаем

Согласно условиям (1.13), (1.14), выбираем силовой трансформатор типа ТДН-25000/110. технические данные сводим в таблицу, (см. таблицу 1.4).

Таблица 1.4 - Технические данные силового трансформатора

Тип	S, кВ•А	Uном	P	Uк.з., %
		ВН	НН	ХХ	КЗ
ТДН - 25000/110	25000	115	38,5	25	120	10,5

От заданной подстанции запитываем потребителей первой и второй категории, поэтому на подстанции устанавливаем два трансформатора, один из них резервный.

1.6 Расчет максимальных рабочих токов

Токоведущие части, и электрическое оборудование подстанций выбираем по условию их длительной работы при номинальной и повышенной нагрузке, не превышающей максимальной рабочей. Для этих целей рассчитываем максимальные рабочие токи сборных шин и всех присоединений к ним. Эти значения тока необходимы для определения допустимых токов токоведущих частей и номинальных токов электрического оборудования тяговых подстанций. Расчет максимальных рабочих токов сводим в таблицу, (см. таблицу 1.5).

Таблица 1.5 - Расчет максимальных рабочих токов

Наименование присоединений	Расчетная формула	Номер Формулы	Максимальный рабочий ток, А
1	2	3	4
Ввод в РУ		(1.15)	-
РУ 110кВ		-	341,6
РУ 10 кВ		-	1878
Сборные шины		(1.16)	-
Шины 110кВ		-	170,8
Шины 10 кВ		-	1878
Районные потребители		(1.17)	-
Участок автоблокировки		-	87,2
1	2	3	4
Стрелочный завод		-	466,5
Щебеночный завод		-	423,5

В таблице приняты следующие обозначения:

- номинальная мощность трансформатора, кВА;

- максимальная активная мощность потребителя, кВт;

- номинальное напряжение на вводах, сборных шин

подстанции и потребителей, кВ;

- коэффициент перспективы развития подстанций и потребителей, равный 1,3;

- коэффициент мощности потребителя.

1.7 Расчет токов короткого замыкания

Для расчетов токов короткого замыкания составляем расчетную схему и изображаем ее на рисунке, (см. рисунок 1.8). Расчетная схема - это упрощенная схема электроснабжения, на которой указываются те элементы и их параметры, которые влияют на режим КЗ проектируемой подстанции и поэтому должны быть учтены при выполнении расчетов.

Рисунок 1.8 - Расчетная схема

По расчетной схеме, составляем схему замещения, (см. рисунок 1.9), с указанием всех элементов, для преобразования ее в более простую схему.

Преобразование схемы выполняем в направлении от источника питания к месту КЗ, используя правила последовательного и параллельного сложения сопротивлений.

Расчёт параметров короткого замыкания производиться для проверки основного оборудования и аппаратуры на динамическую и термическую стойкость и расчёта установок релейной защиты.

Расчёт выполняется для максимального режима в точках схемы, указанных в задании. В целях упрощения расчётов для каждой электрической ступени соответствующего уровня напряжения на расчётной схеме вместо действительных напряжений на сборных шинах указывают средние значения напряжения.

Рисунок 1.9 - Схема замещения

Относительное сопротивление системы определяем по формуле



где базисная мощность. Так как система неограниченной мощности или мощность источника неизвестна, то принимаем ее равной 100 МВА;

мощность короткого замыкания системы.

Подставив числовые значения в формулу (1.18), получаем

Составляем схему замещения и изображаем ее на рисунке 1.10.

Относительное сопротивление линии определяем по формуле

где сопротивление одного километра воздушной линии, равной Ом/км;

- среднее напряжение, кВ;

- длина линии, км.

Подставив числовые значения в формулу (1.19), получаем

Относительное сопротивление двухобмоточного трансформатора определяем по формуле

Подставив числовые значения в формулу (1.20), получаем

Преобразовываем схему и рассчитываем относительные базисные сопротивления



Схема 1



Схема 2



Схема 3



Схема 4



Схема 5

Схема 6



Схема 7

1.8 Определение токов и мощности короткого замыкания для максимального режима

Базисный ток определяем по формуле

Установившийся режим короткого замыкания определяем по формуле

Мгновенное значение ударного тока определяем по формуле



Действующие значение ударного тока определяем по формуле

Мощность в точке короткого замыкания определяем по формуле

Полный тепловой импульс определяем по формуле

а) для точки К1, подставив числовые значения в формулы (1.21), (1.22), (1.23), (1.24), (1.25) и (1.26), получаем

б) для точки К2, подставив числовые значения в формулы (1.21), (1.22), (1.23), (1.24), (1.25) и (1.26), получаем

в) для точки К3 подставив числовые значения в формулы (1.21), (1.22), (1.23),,(1.24), (1.25) и (1.26), получаем

Полученные данные сводим в таблицу, (см. таблицу 1.6).

Таблица 1.6 - Мощность и токи короткого замыкания

Расчетные параметры	К1	К2	Кз
1	2	3	4
	0,11	0,18	0,43
Iб, кА	0.5	5,5	18,3
Iк, кА	3,8	27,5	61,7
iу, кА	9,6	70	170
1	2	3	4
Iу, кА	5,7	43	93,7
Sк, МВА	333,3	714,2	370,3
Вк, кА2с	14,4	22,6	184,1



1.9 Выбор оборудования для проектируемой подстанции

Выбор токоведущих частей

Выбор шин и проводов распределительных устройств осуществляется по максимальным рабочим токам. Сборные шины и ответвления от них из неизолированных токоведущих частей выбираем по условию

где - длительно допускаемый ток, который выдерживает сечение

токоведущей части выбранного материала, не перегреваясь выше нормы при расчетных температурных условиях, А;

- максимальный рабочий ток, А.

Для сборных шин и вводов в РУ-110 кВ выбираем шины по условию (1.27). Выбранная шина марки А-120, удовлетворяет условию, так как

Проверяем шины на термическую стойкость, вычислив тепловой импульс для РУ-110 кВ по формуле

где ток короткого замыкания кА;

время отключения защиты, равно 0,7 секунды;

время затухания апериодической составляющей, 0,05 секунды.

Подставив числовые значения в формулу (1.28), получаем

Минимальное сечение проводника определяем по формуле



где С коэффициент который при наибольших температурах равен для алюминиевых шин 88.

Подставив числовые значения в формулу (1.29), получаем

Выбранный провод соответствует условию термической стойкости

При напряжении 110кВ и выше гибкие проводники проверяем по условию отсутствия коронирования

где - напряженность электрического поля около поверхности провода, кВ/см;

- начальная напряженность электрического поля, при которой возникает коронный разряд, кВ/см.

Напряженность электрического поля около поверхности провода определяем по формуле (1.32)



где среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см;

радиус провода, см;

номинальное напряжение, кВ.

Среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, определяем по формуле

где расстояние между соседними фазами.

Начальную напряженность электрического поля, при которой возникает коронный разряд определяем по формуле

где m коэффициент шероховатости проводника принимаем для скрученных многопроволочных проводников равный 0,82.

Подставив числовые значения в формулу (1.33), получаем

Подставив числовые значения в формулу (1.32), получаем

Подставив числовые значения в формулу (1.34), получаем

Выбранные провода удовлетворяют условию (1,31) отсутствия коронирования, так как

Для сборных шин и вводов РУ-10 выбираем шины марки А120х10, так как они соответствуют условию (1.27)

Выбранная шина удовлетворяет условию термической стойкости, так как

Выбранные шины проверяем на динамическую стойкость по условию

где допустимое напряжение материала шин, принимаем для алюминия равным 65 МПа.

Расчетное напряжение материала шин определяем по формуле

где - расстояние между соседними изоляторами одной фазы, м;

расстояние между осями шин соседних фаз, м;

- момент сопротивления сечения шин относительно главной оси инерции перпендикулярной плоскости расположения шин, м³.

Момент сопротивления сечения шин относительно главной оси инерции перпендикулярной плоскости расположения шин определяем при расположении шин плашмя, по формуле

где толщина шины, мм;

ширина шины, мм.

Подставив числовые значения в формулу (1.37), получаем

Подставив числовые значения в формулу (1.36), получаем

Выбранные шины удовлетворяют условию (1.35), так как

Выбор подвесного изолятора

Выбираем подвесные изоляторы по условию (1.13), они предназначены для крепления и изоляции проводов воздушных линий электропередачи, гибких шин открытых распределительных устройств подстанций, которые собираются в подвесные или натяжные гирлянды с определенным количеством изоляторов в зависимости от уровня напряжения. В настоящее время в качестве подвесных изоляторов рекомендуются изоляторы типа ПС (подвесной стеклянный) или ПФ (подвесной фарфоровый). Выбираем изолятор типа ПС-70, технические данные сводим в таблицу, (см. таблицу 1.7).

Таблица 1.7 - Технические данные подвесных изоляторов

Тип	Количество изоляторов при напряжении электроустановки 110 кВ
ПС-70	9

Выбор опорного изолятора

Выбираем опорные изоляторы по условию

где разрушающая нагрузка на изгиб изолятора.

Силу, действующую на изолятор при коротком замыкании, определяем по формуле



Подставив числовые значения в формулу (1.39), получаем

Для РУ-10 кВ выбираем опорные изоляторы марки ОФ-10-750, так как они соответствуют условиям (1.13) и (1.38)

Технические данные изоляторов, сводим в таблицу, (см. таблицу 1.8).

Таблица 1.8 Технические данные опорных изоляторов

Тип	Номинальное напряжение	Нагрузка, Н
		разрушающая	допустимая
ОФ-10-750	10	7358	3010

Выбор проходных изоляторов

Выбор проходных изоляторов проводим по условиям (1.13) и (1.38)

Выбираем изоляторы П-35/4000-3000, так как они удовлетворяют условиям (1.40), (1.13), (1,38).

Силу, действующую на изолятор при коротком замыкании, определяем по формуле



Подставив числовые значения в формулу (1.41), получаем

Технические данные проходных изоляторов, сводим в таблицу, (см. таблицу 1.9).

Таблица 1.9 Технические данные проходных изоляторов

Тип	Uном	Iном, А	Нагрузка, Н
			разрушающая	допускаемая
П-35/4000-3000	35	4000	30000	18000

Выбор выключателей

Выбор выключателей для всех присоединений проектируемой подстанции проводим по условиям (1.13) и (1.38), технические данные выключателей, и проверку сводим в таблицу, (см. таблицу 1.10).

Таблица 1.10 - Технические данные выключателей

Тип	Uн	Uр.тах	Iн	Iн.откл	Тс.откл	Тпол.откл	Тс.вкл
1	2	3	4	5	6	7	8
РУ-110кВ
ВГТ-110-40/2500	110	126	2500	40	25	0,035	40
РУ-10кВ
ВВЭ-10-31.5/3150У3	10	12	3150	31,5	15	0,055	70
РУ-3,3кВ
ВАБ-49-3200/30	3,3	4,1	3200	35	8	0,025	70



Высоковольтные выключатели это основные аппараты для включения и отключения высоковольтных цепей (выше 1000 В) переменного тока при нормальном и аварийном (КЗ) режимах.

По роду дугогасящей среды выключатели подразделяют на масляные, воздушные, газогенерирующие, вакуумные и элегазовые, различают также по следующим признакам:

а) по числу фаз одно, двух и трехфазные;

б) месту установки для внутренней и наружной;

в) способу управления с ручным или дистанционным приводом;

г) времени отключения быстродействующие (до 0,08 с), ускоренного действия (до 0,12 с), небыстродействующие (до 0,25 с).

Проверку выключателей для всех присоединений проектируемой подстанции проводим по условиям (1.13) и (1.38)

а) для РУ-110 кВ

б) для РУ-10 кВ

Выбор разъединителей

Выбор разъединителей для всех присоединений проектируемой подстанции проводим по условиям (1.13) и (1.38)

а) для РУ-110 кВ

110?110,

б) для РУ-10 кВ

10

Технические данные разъединителей, сводим в таблицу,



Таблица 1.11 Технические данные разъединителей

Тип	Наибольшие рабочие напряжения, кВ	Предельный сквозной ток К.З. (амплитудное значения)	Наибольший ток термической стойкости, кА	Время прохожде-ния тока, с
Ввод 110 кВ
РНД(З)-110/630	126	80	22	3
Ввод 10 кВ
РВРЗ-10/2000-1	12	85	40	4
Ввод 3,3кВ
РВК - 10/3000-3	10	200	36	4

Проверяем разъединитель на термическую стойкость по условию

а) для РУ-110 кВ

б) для РУ-10 кВ

?

Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираем в зависимости от места установки, по условиям, электрические характеристики сводим в таблицу, (см. таблицу 1.12)

Таблица 1.12 Электрические характеристики трансформаторов тока

Тип	Uном, кВ	Iном, А	Кратность тока
			Iт	Iд	Номинальная вторичная нагрузка класса точности
ТФЗМ-110А	110	600	75	150	1,2
Для РУ 10 кВ
ТПШЛ-10	10	2000	40	50	2,4



Проверяем трансформаторы тока на термическую и на динамическую стойкость и вычисления сводим в таблицу, (см. таблицу 1.13).

Таблица 1.13 - Проверка трансформаторов тока

Тип	Проверка на стойкость	Коэффициенты
	Термическая	Динамическая	t,с
1	2	3	4	5	6
ТФЗМ-110А			40	100	1,2
ТПШЛ-10/2000			40	50	2,4

Проводим проверку трансформатора тока на соответствие данному классу точности, покажем только для обмотки с классом точности 0,5 согласно расчетной схемы, (см. рисунок 1.11). Проверку трансформатора тока выполняем по условию

где Z_2н - номинальная мощность вторичной обмотки трансформаторов выбранном классе точности;

Z_2расч - потребляемая приборами мощность от вторичной обмотки трансформаторов тока, ВА.

Вторичную нагрузку присоединений проверяемой обмотки трансформатора тока определяем по формуле

где сопротивление соединительных проводников, Ом;

сопротивление обмоток реле, Ом;

сопротивление переходных контактов, выбираем равным 0,1 Ом.



Рисунок 1.17 Расчетная схема проверки трансформаторов тока

Сопротивление соединительных проводников определяем по формуле

где удельное сопротивление материала провода, с алюминиевыми жилами, принимаем 2,83•10^-8Ом.м;

расчетная длина соединительного провода, которая зависит от схемы соединения трансформаторов тока с приборами, м, принимаем 100 м для РУ 10 кВ, для РУ 110 кВ принимаем 6 м;

сечение проводов по условию механической прочности, в токовых цепях, для медных проводов, принимаем 29,4 м.

Для РУ110 кВ, подставив числовые значения в формулу (1.45), получаем

Для РУ-10 кВ, подставив числовые значения в формулу (1.45), получаем

Подставив числовые значения в формулу (1.44), получаем

Выбранный трансформатор тока ТФЗМ-110А удовлетворяет условию (1.43), так как

Для РУ-10 кВ, подставляем числовые значения в формулу (1.44), получаем

Выбранный трансформатор тока ТЛМ-10 удовлетворяет условию(1,43), так как

Выбор трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения выбираем по условию, технические данные, сводим в таблицу, (см. таблицу 1.14).

Таблица 1.14 Технические данные трансформатора напряжения

Тип	Верхний предел U	Напряжения обмоток Н.Н, В	Номинальная мощность ВА в классе точности	Максимальная мощность вне класса точности ВА
		Основ.	Дополн.
НКФ-110-57	110	100	100	400	2000
НОМ-10	10	100	100	75	640

Трансформатор напряжения проверяем на класс точности по условию

где S_{2 ном} номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора напряжения в соответствующем классе точности, ВА;

S_{2 расч} мощность потребителя измерительными приборами и реле, подключенных ко вторичной обмотке, ВА.

Мощность, потребляемую измерительными приборами и реле, определяем по формуле

где ?P_приб сумма активных мощностей всех приборов Вт;

?Q_приб сумма реактивных мощностей приборов вар.

Подставив числовые значения в формулу (1.47), получаем

Выбор трансформатора напряжения соответствует данному классу точности, так как выполняется условие (1.47)

Технические характеристики приборов сводим в таблицу, (см. таблицу 1.15).

Таблица 1.15 Технические характеристики приборов

Тип	Число	cosц	sinц	Общая потребительская мощность
				, Вт	, вар
СА3У	3	0,38	0,93	0,11	22,31
СР4У	3	0,38	0,93	25,65	62
ЭЗ	1	1	0	2	0
РН	3	1	0	3	3
Итого:	10	-	-	30,76	87,31

1.10 Расчет и выбор релейных защит

Для предотвращения развития аварий коротких замыканий и уменьшения вероятности перерыва в электроснабжении потребителей применяется совокупность устройств называемых релейной зашитой, которые обеспечивают быстрое автоматическое отключение поврежденного элемента электроустановки путем воздействия на отключающее устройство выключателя, где находится поврежденный элемент.

К релейной защите в соответствии с её назначением предъявляют следующие основные требования избирательность, необходимое быстродействие, чувствительность, надежность, резервирование. Релейная защита должна быть, по возможности недорогой и безопасной в обслуживании.

Для защиты силового трансформатора применяем следующие типы защит:

а) газовая защита, обладает высокой чувствительностью, и применяют ее для защиты трансформаторов от внутренних повреждений;

б) дифференциальная защита, применяется для защиты обмоток трансформаторов от коротких замыканий между фазами и на землю. Эта защита также защищает и вводы, и ошиновку в пределах токовых трансформаторов. Дифференциальная защита изображена на рисунке;

в) защита от перегрева, препятствует перегреву обмоток, т.е. защищает от сверхдопустимой температуры и действует на автоматику включения обдува;

г) максимальная токовая защита трансформатора с выдержкой времени, применяется для защиты от внешних и внутренних коротких замыканий и защищает первичную и вторичную обмотки. Максимальная токовая защита с выдержкой времени действует при повреждениях на шинах собственных нужд и в трансформаторе, изображаем ее на рисунке;

д) защита от перегрузки, применяется для защиты обмоток трансформатора. Эта защита подает сигнал при превышении нагрузки сверх номинальной мощности.

Для защиты трансформатора собственных нужд применяются следующие типы защит:

а) токовая отсечка без выдержки времени, является основной защитой от коротких замыканий обмоток трансформатора и на его выводах;

б) защита от перегруза, представлена в однофазном однолинейном исполнении с выдержкой времени и с действием на сигнал.

Для защиты отходящих фидеров применяется токовая отсечка, эту защиту называют максимальной токовой защитой линии с ограниченной зоной действия. Она предназначена для быстрого отключения коротких замыканий, изображаем ее на рисунке

Выбор аппаратуры для защиты от перенапряжений

Для защиты оборудования подстанции от коммутационных перенапряжений устанавливаем ограничители перенапряжений.

Для ОРУ 110 кВ, выбираем ОПН - П1-110УХЛ1, для защиты от прямых ударов молнии на подстанции устанавливаем молниеотводы.

Для ОРУ 10 кВ, выбираем ОПН - П1-10УХЛ1.

Для ОРУ 3,3 кВ, выбираем ОПН - П1-3УХЛ1.

Выбор аккумуляторной батареи и подзарядного устройства

Выбираем батареи исходя из аварийного режима работы электроустановки при полном отключении от питающей системы. В таком случае к нагрузке батареи рабочего режима работы электроустановки, которую называют постоянной нагрузкой батареи, автоматически подключается нагрузка аварийного режима аварийное освещение, устройства телемеханики и связи, которые при нормальном режиме работы, электроустановки питаются от собственных нужд переменного тока.

Аккумуляторная батарея должна обеспечивать работу наиболее мощного привода выключателя подстанции после получасового разряда её током постоянной и аварийной нагрузки при отключении ЗПУ, а так же работу аварийного освещения и устройств телемеханики и связи после двухчасового разряда батареи. Для выбора аккумуляторной батареи подстанции с первичным напряжением 110 кВ, нагрузки рабочего и аварийного режимов сводим в таблицу 1.16.



Таблица 1.16 Нагрузки рабочего и аварийного режимов аккумуляторной батареи

Потребители постоянного тока	Число одновременно работающих	Ток единицы,А	Нагрузки на батареи
			Длительная	Кратковременная
1	2	3	4	5
Лампы положения выключателей высокого напряжения	25	0,065	1,6	-
Лампы положения выключателей высокого напряжения	25	0,065	1,6	-
Устройства управления и защиты	-	-	15	-
Устройства телемеханики и связи	-	-	1,4	-
Привод ПпРК выключателя ВГТ-110-40/2500	-	-	-	85
Аварийное освещение	-	-	10	-

Выбираем аккумуляторную батарею типа СК по длительному и кратковременному режиму работы, ток длительного заряда в аварийном режиме определяем по формуле

где - ток постоянной нагрузки, подключенный к аккумуляторной батареи до возникновения аварийного режима в электроустановке;

Iав ток аварийной нагрузки.

Подставив числовые значения в формулу (1.49), получаем

Ток кратковременного разряда в аварийном режиме определяем по формуле



где ток, потребляемый наиболее мощным приводом при включении одного выключателя.

Подставив числовые значения в формулу (1.50), получаем

Расчетную емкость батареи определяем по формуле

где длительность разряда при аварии, принимаем два часа.

Подставив числовые значения в формулу (1.51), получаем

Номер батареи определяем с учетом емкости, по формуле

где 1,1 коэффициент, учитывающий уменьшение емкости батареи после нескольких лет эксплуатации;

Q_ск6 емкость единичного аккумулятора при длительности разряда аварии, для СК - 6, составляет 2 часа, емкость единого аккумулятора 22 А.

Подставив числовые значения в формулу (1.52), получаем

Номер батареи по току кратковременного разряда определяем по формуле



где 46 - кратковременно допустимый разрядный ток аккумулятора СК 1 не вызывающий его разрушения.

Подставив числовые значения в формулу (1.53), получаем

Полное число аккумуляторов в батареи определяем по формуле

где U_шв напряжение на шинах включения равное 258 В при первичном напряжении подстанции 110 кВ;

U_пз напряжение аккумуляторного элемента при подзарядке равное 2,15 В;

полное число аккумуляторов в батареи.

Подставив числовые значения в формулу (1.54), получаем

Число аккумуляторных элементов, нормально питающих шины управления и защиты определяем по формуле

где U_ш напряжение на шинах управления и защиты, равное 232 В.

Подставив числовые значения в формулу (1.55), получаем

Окончательно выбираем аккумуляторную батарею типа СК-6.

Выбор зарядно подзарядного агрегата

Выбор зарядно подзарядного агрегата (ЗПУ) выполняем по напряжению, току и мощности ЗПУ, которые определяем исходя из первого (формировочного) заряда батареи. Расчетную мощность ЗПУ определяем по формуле

где I_зар зарядный ток для батареи СК - 6 равен 21 А;

U_зар зарядное напряжение.

Зарядное напряжение определяем по формуле

Подставив числовые значения в формулу (1.57), получаем

Подставив числовые значения в формулу (1.56), получаем

Зарядно - подзарядное устройство выбираем по условию

Окончательно выбираем ЗПУ типа ВАЗП - 380/260-40/80, так как оно проходит условие (1.58).



1.11 Мероприятия по технике безопасности и противопожарной безопасности

Общие требования безопасности

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работ в электроустановках, являются:

а) оформление наряда, распоряжения или перечня работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

б) выдача разрешения на подготовку рабочего места и на допуск к работе;

в) допуск к работе;

г) надзор во время работы;

д) оформление перерыва в работе, перевода на другое место, окончания работы.

Работниками, ответственными за безопасное ведение работ в электроустановках, являются:

а) выдающий наряд, отдающий распоряжение, утверждающий перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;

б) выдающий разрешение на подготовку рабочего места и на допуск;

в) ответственный руководитель работ;

г) вдопускающий;

д) производитель работ;

е) наблюдающий;

ж) члены бригады.

Работник, выдающий наряд, отдающий распоряжение, определяет необходимость и возможность безопасного выполнения работы. Он отвечает за достаточность и правильность указанных в наряде (распоряжении) мер безопасности, за качественный и количественный состав бригады, состоящей из двух работников и более, включая производителя работ, и назначение ответственных за безопасность выполнения работ, за соответствие выполняемой работе групп перечисленных в наряде работников, а также проведение целевого инструктажа ответственному руководителю работ (производителю работ, наблюдающему).

Право выдачи нарядов и распоряжений предоставляется работникам из числа административно-технического персонала организации, имеющим группу V в электроустановках напряжением выше 1000 В и группу IV в электроустановках напряжением до 1000 В.

В случае отсутствия работников, имеющих право выдачи нарядов и распоряжений, при работах по предотвращению аварий или ликвидации их последствий допускается выдача нарядов и распоряжений работниками из числа оперативного персонала, имеющими группу IV. Предоставление оперативному персоналу права выдачи нарядов и распоряжений должно быть оформлено письменным указанием руководителя организации.

Требования по обеспечению противопожарной безопасности

Электромонтёр тяговой подстанции должен знать и выполнять инструкцию по мерам пожарной безопасности, знать расположение на подстанции средств пожаротушения и уметь пользоваться ими.

Курение на рабочем месте и на территориях тяговой подстанции запрещается. Разрешается курить только во время перерыва в работе, в специально отведённых и оборудованных для этой цели местах, с урной для окурков и средствами пожаротушения, где имеется надпись «Место для курения». Работник обязан:

а) знать схему эвакуации и место расположения огнетушителей, пожарных кранов;

б) знать способ обращения с огнетушителем;

в) не загромождать проходы посторонними предметами и оборудованием;

г) не хранить легковоспламеняющиеся вещества в рабочем помещении;

д) при общем сигнале опасности без паники выйти из здания.



Страница:

•  1 
•  2 

дипломная работа "Элегазовые выключатели на напряжение 27,5 – 35 кВ" скачать

Подобные документы

• Проектирование электрической подстанции

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

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

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

• Проектирование районной подстанции

  Расчет графиков нагрузки потребителей и мощности подстанции. Выбор силовых трансформаторов и проводов ЛЭП; распределительного устройства высшего, среднего и низшего напряжения; силовых выключателей, разъединителей. Расчет токов короткого замыкания.
  
  курсовая работа [452,8 K], добавлен 06.10.2014
  

• Проектирование транзитной тяговой подстанции для питания системы тяги 2 х 27,5 кВ

  Особенности выбора понижающих трансформаторов для питания тяговых и нетяговых железнодорожных потребителей. Методика разработки схемы главных электрических соединений тяговой подстанции системы тяги, а также расчёта ее технико-экономических показателей.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 15.05.2010
  

• Реконструкция тяговой подстанции Толмачёво

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

• Проектирование подстанции системы электроснабжения города на напряжение 110/35/10 кВ

  Выбор силовых трансформаторов подстанций, отходящих линий на стороне высокого напряжения. Определение параметров схемы замещения. Определение термической стойкости кабеля. Технико-экономический расчет структурной схемы. Выбор линейных реакторов.
  
  курсовая работа [382,0 K], добавлен 23.09.2013
  

• Выключатели

  Воздушные выключатели, гасительные устройства с двусторонним дутьем и полыми контактами. Элегазовые выключатели, принцип действия. Автопневматические дугогасительные устройства. Вакуумные выключатели, краткая характеристика гашения дуги переменного тока.
  
  презентация [338,8 K], добавлен 08.07.2014
  

• Расчет и проектирование транзитной тяговой подстанции постоянного тока

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

• Расчет и проектирование тяговой подстанции переменного тока

  Составление однолинейной расчетной схемы. Проверка на электрическую удаленность. Определение токов короткого замыкания на шинах. Высоковольтные выключатели переменного тока. Выбор измерительных трансформаторов и зарядно-подзарядного устройства.
  
  курсовая работа [753,4 K], добавлен 17.08.2013
  

• Проектирование и наладка электрооборудования игрового центра

  Классификация помещений боулинг-клуба по взрыво-, пожаро-, электробезопасности. Категории надежности электроснабжения. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов на подстанции, проводов и кабелей силовых сетей. Защита от поражения электрическим током.
  
  курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.05.2012
  

• Проектирование электрической подстанции

  Построение графиков нагрузки для обмоток трансформаторов высокого, среднего, низкого напряжения по исходным данным. Выбор трансформаторов на подстанции, обоснование. Расчет токов короткого замыкания на проектируемой подстанции, выбор электрооборудования.
  
  дипломная работа [336,9 K], добавлен 10.03.2010
  

• Проектирование электрической тяговой подстанции постоянного тока

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

• Проектирование электрической части подстанции

  Особенности выбора силовых трансформаторов, трансформаторов тока. Расчет мощности, основное предназначение электрической части подстанции. Анализ схемы замещения сети и расчета значений короткого замыкания. Этапы проектирования городской подстанции.
  
  дипломная работа [684,1 K], добавлен 22.05.2012
  

• Проектирование тяговой подстанции

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

• Модернизация низковольтного оборудования тяговой подстанции

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

• Проектирование понизительной подстанции

  Проектирование электрической части понизительной подстанции 110/10 кВ. Алгоритм выбора числа, типа и мощности силовых трансформаторов, разработка главной схемы подстанции, расчет параметров и показателей работы электрических аппаратов и проводников.
  
  курсовая работа [713,0 K], добавлен 28.12.2012
  

• Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции

  Порядок выбора силовых трансформаторов. Ряд вариантов номинальных мощностей трансформаторов. Температурный режим. Технико-экономическое сравнение вариантов трансформаторов. Подсчёт затрат. Издержки, связанные с амортизацией и обслуживанием оборудования.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 30.03.2016
  

• Проектирование электрической части тяговой подстанции

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

• Электрооборудование подстанции Борзя-Восточная 110/35/10 кВ

  Общая характеристика Борзинского района, особенности климатических и природных условий. Проектирование электрической подстанции, расчет электрических нагрузок. Выбор силовых трансформаторов, расчет токов короткого замыкания. Выбор электрооборудования.
  
  дипломная работа [371,3 K], добавлен 19.08.2011
  

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

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

Другие документы, подобные "Элегазовые выключатели на напряжение 27,5 – 35 кВ"

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