Выбор и проверка оборудования электрической подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

"Самарский государственный университет путей сообщения" в г. Саратове

Электроснабжение (по отраслям)

Выбор и проверка оборудования электрической подстанции

Пояснительная записка к курсовому проекту

Филиал СамГУПС в г. Саратове 13.02.07. 236 ПЗ

Разработал:

Студент группы Э-41

Алексеев С. А.

Руководитель проекта:

Вдовина О. В.

Саратов 2018



ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема:

"Выбор и проверка оборудования электрической подстанции"

Срок выдачи задания: 12 января 2018г.

Срок сдачи проекта: 02 марта 2018г.

Исходные данные:

Номер ТП 2

Мощность к.з. на шинах РП 1, S_k1= 2100 МВА

Мощность к.з. на шинах РП 2, S_k2= 1300 МВА

Длина ВЛ l₁=28км, l₃=23км, l₄=25км, l₅=31км, l₆=27км, l₇=19км, l₁₀=17км.

Характеристика потребителей:

1) Радиоприборный завод: Р_уст=6500 кВт, К_с=0,45, cosц=0,9, категория потребителя 1

2) Ремонтные мастерские: Р_уст=1750 кВт, К_с=0,37, cosц=0,92, категория потребителя 2

3) Коммунально-бытовые потребители: Р_уст=900 кВт, К_с=0,52, cosц=0,96, категория потребителя 2

4) Наружное освещение: Р_уст=1000 кВт, К_с=0,75, cosц=0,98, категория потребителя 2

Мощность трансформаторов, от которых питается проектируемая подстанция S_н.тр.= 6300 кВА

Напряжение к.з. трансформатора 7,5%

1Содержание поясной записки:

Введение

1 Расчет полной мощности электрической подстанции и выбор главных понижающих трансформаторов и трансформаторов собственных нужд;

2 Расчет максимальных рабочих токов электрической подстанции;

3 Расчет параметров цепи короткого замыкания электрической подстанции;

4 Выбор токоведущих частей и основного оборудования подстанции;

5 Выбор и проверка релейной защиты;

Заключение

2 Содержание и объем графической части

Однолинейная схема проектируемой подстанции

3 Список рекомендованных источников для поиска информации

1. Почаевец, В.С. Электрические подстанции. - М.: ФГБОУ "УМЦ по образованию на ж.д. транспорте", 2012.

2. Методические указания по курсовому проектированию по ПМ.01 МДК 01.01 Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций "Выбор и проверка оборудования электрической подстанции". Составитель: Печерская, Е.А. - Саратов, 2016.

3. Методическое пособие по выполнению курсового проекта по МДК 01.01 Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций. Автор: Бурякова, Е.А., 2015

Руководитель _____________ Вдовина О. В.

Задание получил "___"_______ 201__ г. Студент гр. Э-41Алексеев С.А.



Содержание

Введение

1. Расчет полной мощности электрической подстанции и выбор главных понижающих трансформаторов и трансформаторов собственных нужд

1.1 Расчет активной полной мощности потребителей

1.2 Расчет реактивной полной мощности потребителей

1.3 Расчет полной мощности потребителей

1.4 Выбор трансформаторов собственных нужд

1.5 Выбор главных понижающих трансформаторов

1.6 Расчет полной мощности электрической подстанции

2. Расчет максимальных рабочих токов электрической подстанции

3. Расчет параметров короткого замыкания подстанции

3.1 Составление расчетных схем подстанции

3.2 Составление эквивалентных схем замещения подстанции

3.3 Расчет относительных сопротивлений схем замещения для максимального и минимального режима

3.4 Расчет параметров цепи короткого замыкания

4. Выбор токоведущих частей и электрического оборудования подстанции

4.1 Выбор и проверка токоведущих частей

4.2 Выбор и проверка изоляторов

4.3 Выбор и проверка высоковольтных выключателей

4.4 Выбор и проверка разъединителей

4.5 Выбор и проверка трансформаторов тока

4.6 Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения

5. Выбор и проверка релейной защиты

Заключение

Список использованных источников

Приложение 1



Введение

электрический подстанция замыкание изолятор

Трансформаторная подстанция - электроустановка, предназначенная для приема, преобразования (повышения или понижения) напряжения в сети переменного тока и распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сельских, поселковых, городских, промышленных объектов.

Состоит из силовых трансформаторов, распределительного устройства РУ, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательных сооружений.

Подстанции разделяются по способу подключения к питающей сети, бывают опорные (узловые), проходные (транзитная), ответвительная, концевая. Узловые и проходные подстанции являются транзитными, по сколько мощность, передаваемая по линиям, проходит через сборные шины этих подстанций.

В данном курсовом проекте рассматривается проектирование понижающей ответвительной подстанции с первичным напряжением 35кВ и вторичным напряжением 10кВ

В курсовом проекте будут сделаны следующие расчеты:

1 Расчет полной мощности электрической подстанции и выбор главных силовых трансформаторов;

2 Расчет максимальных рабочих токов электрической подстанции;

3 Расчет токов короткого замыкания;

4 Выбор и проверка токоведущих частей;

5 Выбор и проверка релейной защиты.

При проектировании электрической подстанции необходимо руководствоваться требованиями ПУЭ.



1. Расчет полной мощности электрической подстанции и выбор главных понижающих трансформаторов

1.1 Расчет активной полной мощности потребителей

Определяем максимальную мощность для каждого потребителя, по формуле (1.1), которые будут питаться от проектируемой подстанции.

(1.1)

где - установленная мощность потребителя, кВт;

- коэффициент спроса, учитывающий режим работы потребителя, загрузку и к.п.д. оборудования, одновременность его включения.

Находим суммарную активную мощность всех потребителей по формуле (1.2)

(1.2)



На основании заданных типовых суточных графиков активной нагрузки потребителей и рассчитанных в п. 1.1 наибольших активных мощностей вычисляем активные нагрузки потребителей для каждого часа суток по формуле (1.3)

(1.3)

где - максимальная активная мощность, кВт;

- мощность в процентах, взятая из типового графика для момента времени t, %.

Вычисленные нагрузки по часам суток сводятся в таблицу (1) и для каждого часа суток находим суммарное потребление ?Рmax.

Потребитель 1(П1) - Радиоприборный завод;

Потребитель 2 (П2) - Ремонтные мастерские;

Потребитель 3 (П3) - Коммунально-бытовые потребители;

Потребитель 4 (П4) - Наружное освещение.

Таблица 1 - Расчет активных нагрузок потребителей

Часы	Потребители 10 кВ
суток	Потребитель 1	Потребитель 2	Потребитель 3	Потребитель 4	?P
	Pt,%	P,кВт	Pt,%	P,кВт	Pt,%	P,кВт	Pt,%	P,кВт
0-2	30	877	50	623	25	117	90	675	2292
2-4	30	877	50	623	25	117	70	525	2142
4-6	25	731	60	388	40	187	39	292	1598
6-8	38	1111	75	485	50	234	82	615	2445
8-10	95	2779	90	582	42	196	40	300	3857
10-12	90	2632	100	647	42	196	40	300	3775
12-14	100	2925	95	615	38	118	38	285	3943
14-16	78	2281	95	615	42	196	22	165	3257
16-18	85	2486	65	420	100	468	38	285	3659
18-20	65	1901	83	537	100	468	22	165	3071
20-22	50	1462	75	485	95	445	40	300	2692
22-24	25	731	65	420	80	374	78	585	2110

Из таблицы определяем наибольшую активную суммарную нагрузку, которая равнаи соответствующий ей час суток, т.е. час, когда потребители берут от главного понижающего трансформатора наибольшую активную мощность. По данной таблице составляем графики нагрузок по каждому потребителю, см. приложение 1.

1.2 Расчет реактивной полной мощности потребителей

Для определения наибольшей полной мощности потребителей необходимо рассчитать их реактивные мощности и суммарную реактивную мощность для часа наибольшей суммарной нагрузки.

Реактивную мощность отдельного потребителя определяем по формуле

(1.4)

где - активная мощность потребителя, попавшая в час наибольшей суммарной нагрузки, кВт;

- тангенс угла ц, определяемый для каждого потребителя по заданному коэффициенту мощности .

Определяем для каждого потребителя по формуле

(1.5)



где - коэффициент мощности.

Определяем реактивную мощность каждого потребителя по формуле (1.4)

Определяем суммарную реактивную мощность всех потребителей по формуле (1.6)

(1.6)



1.3 Расчет полной мощности потребителей

Полная мощность определяется с учетом потерь в высоковольтных сетях и в трансформаторах подстанции. При этом постоянные потери считаются неизменными в течение суток независимо от времени нахождения трансформатора в работе. С учетом этого полная мощность определяется геометрической суммой активной и реактивной мощности и определяется по формуле

(1.7)

где - постоянные потери, равные 1 - 2%;

- переменные потери, равные 5 - 8%;

- суммарная активная мощность потребителей, кВт;

- суммарная реактивная мощность потребителей, квар.

1.4 Выбор трансформаторов собственных нужд

На подстанции, как правило, устанавливаются два ТСН с вторичным напряжением 0,4кВ, каждый из которых рассчитан на полную мощность потребителей собственных нужд. Необходимая мощность ТСН для трансформаторной подстанции принимается равной 0,3 - 0,5% от полной мощности потребителей



(1.8)

где - полная мощность потребителя, кВА.

Выбираем тип трансформатора, который должен удовлетворять условию

Выбираем трансформатор для собственных нужд типа ТМ - 40/10,

который удовлетворяет условия .

Характеристики трансформатора:

напряжение обмотки высшего напряжения U_1н = 10 кВ;

напряжение обмотки низшего напряжения U_2н = 0,4кВ;

потери холостого хода ;

потери короткого замыкания ;

ток холостого хода ;

напряжение короткого замыкания .

1.5 Выбор главных понижающих трансформаторов

Рассчитываем полную мощность подстанции для выбора главных понижающих трансформаторов, определяем по формуле

(1.8)

где - полная мощность потребителя;

- мощность ТСН.

Для проектируемой подстанции необходимо два главных понижающих трансформатора, т.к. категория потребителей первая, а для данной категории необходимо два независимых источника электроэнергии. Мощность принимаем равной такой, чтобы при отключении одного из них электроснабжение обеспечивалась оставшимися в работе трансформатором с учетом допустимой перегрузки на 40% во время максимума общей суточной нагрузки продолжительностью не более шести часов в сутки в течение не более пяти суток. Определяем мощность главных понижающих трансформаторов по формуле

(1.9)

где - суммарная полная нагрузка подстанции с учетом ТСН, кВА;

- коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности, равный 1,4;

- количество главных понижающих трансформаторов.

.

По расчетной мощности выбираем тип главного понижающего трансформатор по условиям:

По данным расчета в качестве главного понижающего трансформатора подходит трансформатор типа ТМН- 6300/35, т.к. он удовлетворяет условиям , , , (Т - трехфазный, М - с масляным охлаждением, Н - с регулированием напряжения под нагрузкой, мощностью 6300 кВА, напряжением обмотки высшего напряжения 35кВ, потери холостого хода , потери короткого замыкания , ток холостого хода , напряжение короткого замыкания , схема и группа соединения обмоток ).

1.6 Расчет полной мощности электрической подстанции

Полная мощность подстанции зависит от схемы внешнего электроснабжения и от количества и мощности главных понижающих трансформаторов. Исходя, из задания для тупиковой подстанции полная мощность определяется по формуле

(1.6.1)

где - номинальная мощность главного понижающего трансформатора, кВА;

- количество главных понижающих трансформаторов.

2. Расчет максимальных рабочих токов электрической подстанции

Токоведущие части, и электрическое оборудование подстанции выбираем по условию их длительной работы при нормальной и повышенной нагрузке, не превышающей максимальной рабочей. Для этого рассчитываем максимальные рабочие тока сборных шин и всех присоединений к ним.

Рассчитываем максимальный рабочий ток ввода подстанции, по формуле (2.1)

(2.1)

где - коэффициент аварийной перегрузки трансформатора, учитывающий его возможную перегрузку до 40%, равный 1,4;

- суммарная мощность главных понижающих трансформаторов проектируемой подстанции, кВА;

- номинальное напряжение первичной обмотки главного понижающего трансформатора проектируемой подстанции, кВ.

Рассчитываем максимальный рабочий ток первичных обмоток высшего напряжения силовых трансформаторов по формуле

(2.2)

где , - см. формулу (2.1);

- номинальная мощность силового трансформатора.

Рассчитываем максимальный рабочий ток обмоток низшего напряжения силовых трансформаторов по формуле (2.3)

(2.3)

- номинальное напряжение вторичной обмотки главного понижающего трансформатора проектируемой подстанции, кВ

где , - см. формулу (2.2);

Сборные шины первичного напряжения опорных подстанций и перемычки промежуточных подстанций

(1.2.3)

где К_р.н. - коэффициент распределения нагрузки на сборных шинах первичного напряжения, равный 0,7.

Рассчитываем максимальный рабочий ток сборных шин вторичного напряжения главных понижающих трансформаторов по формуле (2.4)



(2.4)

где - коэффициент распределения нагрузки на шинах вторичного напряжения распределительного устройства, равный 0,5;

- см. формулу (2.3)

- см. формулу (2.1)

Рассчитываем максимальные рабочие токи линий, питающих потребителей по формуле (2.5)

(2.5)

где , - максимальная активная мощность потребителя, кВт;

- коэффициент мощности потребителя;

- номинальное напряжение на сборных шинах, от которых питаются потребители;

- коэффициент перспективы развития подстанции и потребителей, равный 1,3.

3. Расчет параметров короткого замыкания подстанции

3.1 Составление расчетных схем подстанции

Расчетная схема - это упрощенная схема внешнего электроснабжения, на которой указываются только те элементы и их параметры, которые влияют на режим короткого замыкания проектируемой подстанции и потому должны учтены при выполнении расчетов.

Рисунок 3.1 максимальный режим, рисунок 3.2 минимальный режим.

Рисунок (3.1)



Рисунок (3.2)

3.2 Составление эквивалентных схем замещения подстанции

Схемой замещения называют электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчетной схеме, но в которой все трансформаторные связи заменены электрическими, все элементы расчетной схемы заменяют соответствующими сопротивлениями. Каждое сопротивление обозначается дробью, в числителе которой ставят порядковый номер, а в знаменателе - расчетное значение. Для расчетной схемы максимального режима (см. рис 3.1) электрическая схема замещения будет иметь вид, представленный на рис (3.3), аналогично по расчетной схеме, составляется схема замещения для минимального режима (3.4).

Схема замещения для каждого режима обозначается буквами. Первая схема замещения обозначается буквой "а" и затем по алфавиту.



рис. 3.2 Схема замещения максимального режима

Рис. 3.4 Схема замещения минимального режима



3.3 Расчет относительных сопротивлений схем замещения для максимального и минимального режима

Рассчитаем относительные сопротивления схем замещения для максимального режима (см. рис 3.1) и минимального (см. рис 3.2).

Рассчитанные значения сопротивлений вносятся в расчетные схемы для максимального и минимального режимов.

Преобразование схем замещения для максимального режима.

Максимальный режим

Минимальный режим

Преобразование схем замещения для минимального режима согласно первичной схеме замещения.



3.4 Расчет параметров цепи короткого замыкания

По рассчитанным значениям результирующих сопротивлений до каждой точки короткого замыкания производится расчет параметров цепи короткого замыкания для всех точек.

- периодическая составляющая точка короткого замыкания (установившиеся значение), кА,

(3.4.1)

где,- базисный ток для той ступени напряжения, где находится точка короткого замыкания, - результирующее сопротивление до расчетной точки короткого замыкания;

- мощность трехфазного короткого замыкания, МВА

(3.4.2)

где,- базисная мощность.

-ударный ток короткого замыкания, который обычно имеет место через 0,01 с после начала короткого замыкания.

Его значение определяется, кА



(3.4.3)

где - ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Для упрощения обычно можно принять для электроустановок напряжением 10-330 кВ среднее значение ударного коэффициента равное 1,8 и тогда

;

- тепловой импульс тока короткого замыкания, кА² с

(3.4.4)

где - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, которая для установок напряжением выше 1000 В с относительно малым активном сопротивлением равна 0,05 с; - полное время отключение тока короткого замыкания, образующиеся из трех составляющих:

(3.4.5)

где - время выдержки срабатывания релейной защиты, выбранное и обозначенное на принципиальной схеме; - собственное время срабатывания защиты; -собственное время отключения выключателя с приводом.

4. Выбор токоведущих частей и электрического оборудования подстанции

4.1 Выбор и проверка токоведущих частей

Выбор аппаратуры и токоведущих частей подстанции, указанных на разработанной однолинейной схеме, заключается в сравнении рабочего напряжения и рабочего максимального тока с номинальными параметрами выбираемого аппарата, а для токоведущих частей - с допустимым током. Выбранные токоведущих частей и оборудование должно быть проверены на термическую и электродинамическую стойкость по режиму короткого замыкания. К токоведущим частям подстанции относятся сборные шины распределительных устройств, присоединения к ним, ошиновка, соединяющая электрические аппараты друг с другом согласно однолинейной схемы, а так же вводы и питающие линии.

Выбираем гибкие токоведущие части

Выбираем гибкие токоведущие части, для сборных шин и ответвлений от них, провод выбираем по условию (4.1.1)

(4.1.1)

где - максимальный рабочий ток той цепи, где производится выбор токоведущий частей, А;

- длительно допускаем ток для выбранной токоведущий части , А.

Выбираем гибкие токоведущие части для вводов подстанции, выбираем исходя из условия (4.1.1)

Вводы подстанции 35кВ

, выбираем марку провода АС - 35

Ввод РУ - 10кВ

, выбираем марку провода АС - 185

Выбранные гибкие токоведущие части должны быть проверены на термическую стойкость и по условию отсутствия коронирования.

Проверка на термическую стойкость заключается в определении минимального необходимого сечения токоведущей части на расчетном участке цепи по режиму короткого замыкания при нагревании его до максимально допустимой температуры, проверка заключается в выполнении условия (4.1.2)

(4.1.2)

где - выбранное сечение токоведущей части, ;

- минимально допустимое сечение токоведущей части по режиму короткого замыкания.

Определяем минимально допустимое сечение токоведущей части по режиму короткого замыкания, по формуле (4.1.3)

(4.1.3)

где - тепловой импульс тока короткого замыкания для расчетной точки подстанции, ;

- коэффициент, учитывающий соотношение максимально допустимой температуры токоведущей части и температуры при нормальном режиме работы, принимается равным для алюминиевого провода .

Проверяем на термическую стойкость исходя из условия (4.1.2), для

вводов подстанции

из условия видно, что данный тип провода АС - 35 подходит, по условию термической стойкости ввод РУ -10кВ

из условия видно, что данный тип провода АС - 185 подходит, по условию термической стойкости

Проверяем токоведущие части на отсутствие коронирования, исходя из условия (4.1.4)

(4.1.4)

где - максимальное значение начальной критической напряженности электрического поля, при которой возникает коронный разряд, определяем по формуле (4.1.5)

(4.1.5)

где - коэффициент, учитывающий не гладкость (шероховатость) поверхности провода, принимаемый для многопроволочных проводов равным 0,82;

- радиус провода, .

- напряженность электрического поля около поверхности провода, , определяем по формуле (4.1.6)



(4.1.6)

где - линейное напряжение, ;

- см. формулу (4.1.5);

- среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см, определяемый по формуле (4.1.7)

(4.1.7)

где - расстояние между соседними фазами сборных шин и ошиновки, равный для ЛЭП 35кВ .

Определяем максимальное значение начальной критической напряженности электрического поля, по формуле (4.1.5)

для вводов подстанции

Определяем среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, по формуле (4.1.7)

Рассчитываем напряженность электрического поля около поверхности провода, по формуле (4.1.6)

для вводов подстанции

Проверяем токоведущие части на отсутствие коронирования, исходя из условия (4.1.4)

для вводов подстанции

Разряд в виде короны отсутствует, т.к выполнено условие (4.1.4)

Данные типы проводов АС - 35 и АС - 185 могут использоваться для данного участка цепи, т.к. были выполнены условия (4.1.4) и (4.1.2).

Выбираем жесткие токоведущие части

Для закрытых распределительных устройств до 10 кВ включительно при рабочих токах до 5200 А в качестве сборных шин можно использовать одно- и многополосные шину прямоугольного сечения.

Выбираем токоведущие части исходя из условия (4.1.2): для сборных шин вторичного напряжения главных понижающих трансформаторов , выбираем марку провода А - 30x4 (алюминиевые шины, с одной полосами в фазе).

Определяем минимально допустимое сечение токоведущей части по режиму короткого замыкания, по формуле (4.1.3):

Проверяем на термическую стойкость исходя из условия (4.1.2), для:

сборных шин РУ - 10кВ

из условия видно, что данный тип провода А - 30x4 подходит, по условию термической стойкости.

Проверка на электродинамическую стойкость жестких шин, крепящихся на опорных изоляторах, производим сравнением механического напряжения , вызванного ударным током короткого замыкания с допустимым механическим напряжением для выбранного материала шин , (4.1.8)



(4.1.8)

Вначале определим расчетное механическое напряжение на шинах, МПа, по формуле (4.1.9)

(4.1.9)

где - ударный ток трехфазного к.з, кА;

- расстояние между соседними изоляторами одной фазы, для РУ - 10кВ равно 1,25м, м;

- расстояние между осями шин соседних фаз, для РУ - 10кВ равно 0,35м, м;

- момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, .

Рассчитываем момент сопротивления шин относительно оси, перпендикулярной действию усилия, он определяется размерами шин, ее формой поперечного сечения и количеством фаз.

Рассчитываем момент сопротивления шин при двух полосах в одной фазе плашмя по формуле .(4.1.11)

(4.1.11)

где , - см. формулу (4.1.10)

для сборных шин РУ - 10кВ

Определяем расчетное механическое напряжение на шинах, МПа, по формуле (4.1.9)

для сборных шин РУ - 10кВ

Исходя из условия (4.1.8) и принимаем, для алюминиевых проводов проверяем шины на электродинамическую стойкость

для сборных шин РУ - 10кВ

Условие электродинамической стойкости шин марки А - 30x4 выполняется, шины динамически устойчивы.

4.2 Выбор и проверка изоляторов

Подвесные изоляторы

Подвесные изоляторы 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 настоящие время в качестве подвесных изоляторов рекомендуется изоляторы типа ПС (подвесной стеклянный) или ПФ (подвесной фарфоровый).

Для гибких проводов вводов подстанции и первичных обмоток высшего напряжения силовых трансформаторов с напряжением 35кВ можно использовать подвесные фарфоровые изоляторы марки ПС - 70 количеством три штуки и для натяжных гирлянд изоляторов увеличивается на один.

Опорные изоляторы

Опорные изоляторы служат для крепления и изоляции жестких шин распределительных устройств.

Выбираем их по следующим условиям (4.2.3.1) с учетом их конструкции и места установки

(4.2.1)

где - сила, действующая на изолятор при коротком замыкании, Н;

- разрушающая нагрузка на изгиб изолятора, Н.

Сначала определяем действующую силу на изолятор при коротком замыкании, по формуле (4.2.3.2)

(4.2.2)

где ,, - см. формулу (4.1.9)

Выбираем опорные изоляторы для обмоток низшего напряжения силовых трансформаторов и для сборных шин вторичного напряжения главных понижающих трансформаторов марки ОФ - 10 - 375ов. (О - опорные изоляторы, Ф - фарфоровый, ) Проверяем по условию (4.2.3.1)

Условия выполняется и данный тип изолятора ОФ - 10 - 375ов подходит.

Проходные изоляторы

Проходные изоляторы применяются на подстанциях для соединения частей электроустановки, находящихся внутри и снаружи ячеек, для соединения наружных и внутренних частей электрических аппаратов, частей электроустановки, расположенных на открытом и в закрытом распределительных устройствах.

В зависимости от конструкции и места установки проходные изоляторы выбираются по допустимой нагрузки и по номинальному току

(4.2.3)

где - см. условие (4.2.1).

Сила, действующая на изолятор, определяется по формуле (4.2.4)

(4.2.4)

где ,, - см. формулу (4.1.9).

Выбираем проходные изоляторы для ЗРУ - 10кВ, соответственно берем , для вторичных обмоток главных понижающих трансформаторов. Исходя из условий (4.2.4.1) , выбираем изолятор типа ИП - 10/630 - 750 (И- изолятор, П- проходной, )

Проверяем изолятор по условию (4.2.3.1)

По условию видно, что изолятор типа ИП - 10/630 - 750 удовлетворяет условию.



4.3 Выбор и проверка высоковольтных выключателей

Выбираем высоковольтные выключатели на первичную обмотку главного понижающего трансформатора РУ - 35кВ и вторичной обмотки трансформатора РУ - 10кВ, а так же на линии потребителей 10кВ, сначала необходимо выбрать выключатель по важнейшим параметрам в зависимости от места установки (наружная или внутренняя) и условий работы по напряжению и току так, чтобы выполнялись условия (4.3.1)

(4.3.1)

где ближайшие большие напряжения и ток выбираемого высоковольтного выключателя;

рабочее напряжение и максимальный рабочий ток цепи, в которой должен быть установлен выключатель.

Выбранные высоковольтные выключатели необходимо проверить по следующим условиям.

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется:

а) по предельному периодическому току короткого замыкания по условию (4.3.2)

(4.3.2)

гдеэффективное значение периодической составляющей предельного сквозного тока короткого замыкания по паспорту, кА;

установившееся значение тока трехфазного короткого замыкания в цепи, где установлен выключатель, кА.

б) по ударному току (4.3.3)

(4.3.4)

гдепредельное значение предельного сквозного тока короткого замыкания по паспорту, кА.

На отключающую способность выключателя:

а) по номинальному периодическому току отключения (4.3.6)

(4.3.6)

где см. условие (4.3.5);

см. условие (4.3.2).

б) по предельно отключаемой мощности (4.3.7)

(4.3.7)

где номинальная предельно отключаемая мощность выключателя по паспорту, МВА;

мощность трехфазного короткого замыкания по расчеты, МВА.

Выбор и проверка выключателей целесообразно свести в таблицу 2.



таблица 2

Все выключатели подходят по электродинамической и термической стойкости.

Для выбранных выключателей необходимо рассчитать номинальную отключающую мощность, по формуле (4.3.5)

(4.3.5)

где номинальный предельно отключаемый ток выключателя по паспорту при его номинальном напряжении, кА;

номинальное напряжение выключателя по паспорту, кВ.

Выключатель марки ВР-35-20/630

Выключатель марки ВВЭ - 10 - 31,5/1000 У3

4.4 Выбор и проверка разъединителей

Разъединители на электрической подстанции предназначены для создания видимого разрыва цепей и могут быть оборудованы одним или двумя стационарными заземляющими ножами.

Разъединители выбираем по следующим условиям

а) по конструкции

б) по номинальному току

в) по номинальному напряжению

Выбор разъединителя сводим в таблицу 3, где производим проверку по условиям. Так же проверка производится по электродинамической стойкости и термической стойкости

Таблица 3 - Выбор и проверка разъединителей

Наименование присоединений	Тип аппарата	Соотношение паспортных и расчетных данных
Вводы подстанции 35кВ	РНДЗ1 - 35/400	35/35	400/291	31,5/3,2	469/3,6
Первичные обмотки трансформатора	РНДЗ1 - 35/630	35/35	400/144	31,5/3,2	469/3,6

4.5 Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока

Измерительные трансформаторов тока предназначены для подключения измерительных приборов (амперметров), токовых цепей счетчиков активной и реактивной энергии и устройств релейной зашиты.

Выбор трансформатора тока производим для первичной и вторичной обмотки главного понижающего, т.е на напряжение 35кВ и 10кВ. Первоначальный выбор производим по номинальной току первичной обмотки и по номинальному напряжению.

(4.5.1)

Ввод РУ - 35 кВ выбираем трансформатор тока исходя из условия (4.5.1)

По данным условий подходит трансформатор тока типа ТФЗМ - 35А.

Ввод РУ - 10 кВ выбираем трансформатор тока исходя из условия (4.5.1)

По данным условий подходит трансформатор тока типа ТПОЛА - 10.

Выбранные трансформаторы тока проверяем по следующим условиям:

а) По электродинамической стойкости по условию (4.5.2)

(4.5.2)

где первичный номинальный ток выбранного трансформатора тока, кА;

кратность электродинамической стойкости по паспорту трансформатора.

б) По термической стойкости по условию (4.5.3)



(4.5.3)

где кратность термической стойкости по паспорту трансформатор тока;

время прохождения тока термической стойкости, с (по паспорту);

первичный номинальный ток выбранного трансформатора тока, кА.

Ввод РУ - 35кВ

Трансформатор тока типа ТФЗМ - 35А удовлетворяет условиям (4.5.2) и (4.5.3).

Вводы РУ - 10кВ

Трансформатор тока типа ТПОЛА - 10 удовлетворяет условия (4.5.2) и (4.5.3).

4.6 Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения предназначены для снижения высокого напряжения до величины 100 или 100/ В для питания измерительных приборов, счетчиков активной и реактивной энергии, устройств релейной защиты.

Трансформаторы напряжения выбирают по следующим условиям:

а) по номинальному напряжению



(4.6.1)

где первичное напряжение трансформатора напряжения, кВ;

напряжение на шинах распределительного устройства, к которым подключают первичную обмотку трансформатора, кВ.

По условию (4.6.1) выбираем трансформатор напряжения

Выбираем трансформатор напряжения типа НТМК - 10 (Н - трансформатор напряжения, Т - трехфазный, М - масляный, К - с компенсирующей обмоткой). Выбранный трансформатор напряжения проверяем по нагрузке вторичной цепи по условию (4.6.2)

(4.6.2)

где полная мощность трансформатора напряжения, ВА;

мощность потребляемая измерительными приборами и реле, подключенными ко вторичной обмотке, можно определить по формуле (4.6.3), ВА.

(4.6.3)

где и сумма активных и реактивных мощностей приборов и реле.

Активная и реактивная мощности каждого прибора, подключенного к вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжения, определяем по формуле (4.6.4)



(4.6.4)

где полная мощность, потребляемая прибором, ВА;

коэффициент мощности прибора;

Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения сводим в таблицу 4

Таблица 4

Прибор	Тип	Число катушек напряжения в приборе, шт	Число приборов, шт	Потребляемая мощность одной катушкой, ВА			Общая потребляемая мощность
							Вт	вар
Счетчик активной энергии	САЗУ	2	5	4	0,38	0,93	15,2	37,2
Счетчик реактивной энергии	СР4У	3	5	7,5	0,38	0,93	42,8	104,6
Вольтметр	Э378	1	1	2	1	0	2	-
Реле напряжения	РН-54	1	3	1	1	0	3	-
Итого	63	141,8

Определяем полную мощность, потребляемую от трансформатора напряжения НТМК - 10, по формуле (4.6.3)

Выбранный трансформатор напряжения с классом точности 1 и с полной мощность равной , проверяем по условию (4.5.2).

Условие выполняется, и выбранный трансформатор напряжения подходит по нагрузке вторичной цепи.



5. Выбор и проверка релейной защиты. Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени

Определяем ток срабатывания защиты, который отстраивается от рабочего максимального тока линии, по формуле (5.1), А

(5.1)

где коэффициент надежности; коэффициент самозапуска двигателей; коэффициент возврата реле; рабочий максимальный ток линии, где устанавливается защита, без учета коэффициента перспективы, А.

Ток срабатывания МТЗ рассчитываем для каждого потребителя

Определяем ток срабатывания реле, по формуле (5.2), А

(5.2)

где коэффициент схемы, равный (для схемы соединения реле в неполную звезду с двумя реле);коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока; ток срабатывания защиты.

Определяем и проверяем коэффициент чувствительности по формуле (5.1.3)

(5.3)

где минимальный ток трехфазного короткого замыкания в конце защищаемой линии, А.

При проверке коэффициента чувствительности, для потребителей 1,2,3,4 МТЗ может являться основной защитой.



Заключение

В данном курсовом проекте была спроектирована понижающая электрическая подстанция с первичным напряжением 35кВ и вторичным напряжением 10кВ, от которой будут питаться следующие потребители: локомотивное депо, освещение и бытовая нагрузка, вокзал и освещение станции, вагонное депо.

В курсовом проекте была рассчитана полная мощность подстанции, рабочие токи всех присоединений и распределительных устройств подстанции. По полной мощности подстанции были выбраны главные понижающие трансформаторы. Помимо этого были выбраны шины как для ОРУ - 35кВ, так и для ЗРУ - 10кВ, были проверены на термическую и электродинамическую стойкость, а также шины 35кВ были проверены на отсутствие коронирования. Были выбраны выключатели и разъединители. На 10кВ 35кВ были выбраны вакуумные выключатели. Был произведен выбор и проверка измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Проектируемая подстанция обеспечивает бесперебойное электроснабжение потребителей. Данная подстанция спроектирована в соответствии с требованиями ПУЭ.



Список использованных источников

1. Почаевец, В.С. Электрические подстанции. - М.: ФГБОУ "УМЦ по образованию на ж.д. транспорте", 2012.

2. Методические указания по курсовому проектированию по ПМ.01 МДК 01.01 Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций "Выбор и проверка оборудования электрической подстанции". Составитель: Печерская, Е.А. - Саратов, 2016.

3. Методическое пособие по выполнению курсового проекта по МДК 01.01 Устройство и техническое обслуживание электрических подстанций. Автор: Бурякова, Е.А., 2015

4. Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ. - М.: Энергия, 2012. - 108 c.



Приложение 1

Суточные графики нагрузок для каждого потребителя

Размещено на Allbest.ru

...