Проектирование тяговой подстанции

для счетчика типа ЦЭ6805 - полное сопротивление = 0,02 Ом;

(7.6)

где - удельное сопротивление материала провода, для РУ 220 - медные жилы с =1,75 Омм, в остальных РУ =2,83 Омм;

- сечение проводов и жилы кабеля, для алюминиевых жил принимаем 4 м², для медных - 2,5 м²;

- расчетная длина соединительного провода, рассчитывается по формуле (7.7). Для схемы соединения трансформаторов тока и приборов неполная звезда:

; (7.7)

где L - длина соединительных проводов от трансформатора тока до приборов, для РУ 220 - 100 м, для РУ 27,5 - 60 м, для РУ 6,6 - 30 м.

Тогда сопротивление проводов будет равно для РУ 220 кВ:

(7.8)



Для РУ 27,5 кВ:

(7.9)

Для РУ 6,6 кВ:

(7.10)

Таким образом, вычисляем по формуле (7.11) Z_2факт для РУ 220 кВ:

Z_2факт = 0,095+0,02+1,21+0,05=1,365 Ом (7.11)

Для РУ 27,5 кВ:

Z_2факт = 0,095+0,02+0,7+0,05=0,865 Ом (7.12)

Для РУ 6,6 кВ:

Z_2факт = 0,095+0,02+0,37+0,05=0,535 Ом (7.13)

6) Проверка на термическую стойкость:

(7.14)

где - предельный ток термической стойкости трансформатора тока;

- время протекания тока термической стойкости трансформатора тока, принимаем равное 3 с.

Так для РУ - 220 кВ:

(7.15)

Для РУ - 27,5 кВ:

(7.16)

Для РУ - 6,6 кВ:

(7.17)

7) Проверка на электродинамическую стойкость:



(7.18)

где - амплитудное значение предельного сквозного тока КЗ трансформатора тока, установленного в РУ-220.

Для РУ-220 кВ:

;

Для РУ 27,5 кВ:

;

Для РУ 6,6 кВ:

;

Все проверки завершились успешно, поэтому выбранные трансформаторы тока готовы к установке в соответствующие РУ.

7.2 Выбор и проверка трансформатором напряжения

Трансформаторы напряжения предназначены для снижения высокого напряжения до величины 100 или 100/v3 В для питания измерительных приборов, счетчиков активной и реактивной энергии, устройств релейной защиты. Для проверки трансформатора напряжения составляются расчетные схемы, где указываются все приборы и аппараты подключаемые к его вторичной обмотке. На рисунках 14, 15 и 16 показаны схемы включения трансформаторов напряжения.

Рисунок 14 - Расчетная схема для проверки трансформатора напряжения на соответствие классу точности по РУ -230 кВ

Рисунок 15 - Расчетная схема для проверки трансформатора напряжения на соответствие классу точности по РУ-27,5 кВ

Рисунок 16 - 7 Расчетная схема для проверки трансформатора напряжения на соответствие классу точности по РУ -10 кВ

Трансформаторы напряжения в первичных схемах устанавливаются непосредственно на оборудовании или сборных шинах распределительных устройств в зависимости от назначения.

Выполнение вторичных цепей и способы подачи вторичного напряжения или тока на измерительный прибор, релейную защиту, автоматику, измерительный преобразователь зависят от конкретных условий и определяются особенностями той или иной схемы и решаемой задачи. Однако существует ряд общих положений, которые необходимо учитывать при выполнении вторичных цепей ТН.

Для ТН:

а) возможность появления напряжения на первичной обмотке при выводе

трансформатора в ремонт должна быть полностью исключена;

б) одна точка вторичной обмотки должна быть заземлена в соответствии с требованиями техники безопасности;

в) вторичные цепи должны иметь надежную защиту от КЗ;

г) должна обеспечиваться возможность подключения контрольно-измерительного прибора к вторичным цепям.

Выполняется выбор трансформаторов напряжения по следующим критериям:

1) Выбор по номинальному напряжению:

(7.19)

Для РУ-230 кВ, выбираем трансформатор тока НАМИ-220 УХЛ1:

U_Р =230 кВ = U_ном.ТТ=220 кВ;

Для РУ-27,5 кВ, выбираем трансформатор тока ЗНОЛ-27,5:

U_Р =27,5кВ = U_ном.ТТ=27,5 кВ;

Для РУ-6,6 кВ, выбираем трансформатор тока НАМИ-10 ХЛ:

U_Р =6,6кВ ? U_ном.ТТ=10 кВ.

2) Выбор по классу точности. Класс точности трансформаторов напряжения для присоединения расчетных счетчиков необходимо выбирать не более 0,5.

3) Проверка по нагрузке во вторичной обмотке.

При установке трансформаторов напряжения, необходимо, чтоб соблюдалось неравенство:

? S_ном.ТН (7.20)

где - мощность потребляемых приборов;

S_ном.ТН- номинальная мощность основной вторичной обмотки в соответствии с паспортными данными трансформаторов напряжения.

Для РУ-220:

; (7.21)

Для РУ-27,5:

; (7.22)

Для РУ-6,6:

. (7.23)



8. Выбор трансформатора собственных нужд

Выбор трансформатора собственных нужд для тяговых подстанций выполняют согласно распоряжению ОАО РЖД от 31.10.2013г № 2324р с СТО РЖД 07.16.-2013 « Методика выбора мощности трансформаторов собственных нужд тяговых подстанций и линейных устройств тягового электроснабжения ».

Сборные шины гарантированного питания собственных нужд - это сборные шины, на которые электроэнергия может быть подана от основного трансформатора собственных нужд, резервного трансформатора собственных нужд ил от дизель-генератора.

Выбор мощности трансформатора собственных нужд для тяговых подстанций оборудованных сборными шинами гарантированного питания собственных нужд, выполняется в следующем порядке:

- определяют расчетное значение мощности электроприемников, подключенных к сборным шинам гарантированного питания собственных нужд;

1) мощности, потребляемой отоплением помещения щита управления и помещения аккумуляторов;

2) мощности, электроприемников подключенных к сборным шинам гарантированного питания собственных нужд;

3) мощности, потребляемой устройствами отопления и вентиляции зданий подстанций;

4) мощности, потребляемой устройствами подогрева баков и приводов выключателей;

5) мощности потребляемой электродвигателями обдува трансформатора

6) расчетное значение мощности, потребляемой технологическими нагрузками;

7) мощности потребляемой рабочим освещением зданий подстанций и наружным освещением.

На рисунке 17 представлена схема питания собственных нужд тяговой подстанции.

Рисунок 17 - Схема питания собственных нужд тяговой подстанции

Мощность, потребляемая отоплением помещений, рассчитывается по формуле (12.1)

(8.1)

где А - коэффициент, учитывающий район строительства подстанции, примем равным 1;

=0,52(Вт/м).

- объем помещений, ; S - площадь помещения; h - высота помещения;

- средняя расчетная температура внутреннего воздуха отапливаемого помещения, равная 18;

- средняя расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, равная -30.

Общая мощность собственных нужд:

(8.2)

где

Из ряда мощностейпо ГОСТу 9680-77 выбираем:

По результатам данных расчётов производим выбор трансформатора собственных нужд: ТМГ 630/27.5.



9. Выбор аккумуляторной батареи

Аккумуляторные батареи являются независимым (автономным) источником постоянного тока и служат для питания цепей управления, сигнализации, защиты, и аварийного освещения тяговых подстанций.

Аккумуляторные батареи (АБ) собирают из последовательно соединяемых одиночных элементов (аккумуляторов)5.

В данном курсовом проектевыберемаккумуляторную батарею немецкой фирмы SonnenscheinтипоисполненияOpzVDryifitA600 (DIN 40742).



10. Расчет контура защитного заземления

На тяговой подстанции контур защитного заземления выполняется общим для всех устройств. Для расчета контура необходимо задать его периметр, обычно он расположении внутри территории ТП, максимально приближен к ее границам. Периметр будем задавать примерно исходя из данных о площади ТП. Например, согласно справочной литературе 4S опорной ТП составляет транзитная 11700 м².

1) Задаем границы контура для транзитной 90м и 120 м (рисунок 7).

Рисунок 18 - Границы контура подстанции

2) Задаем длину вертикальных электродов: l_в=2,5 м.

3) Задаем расстояние между вертикальными электродами:

a=k l_в (10.1)

где k=1,2,3

a=22,5=5 м

4) Определим количество вертикальных электродов, расположенных по периметру контура:



(10.2)

Расчет сопротивления грунта:

(10.3)

где - удельное сопротивление проводника, в справочнике в зависимости от грунта.

Суглинок: =100 Омм

=260=120

5) Сопротивление вертикального электрода:

r_в=0,3_расч (10.4)

r_в=0,3_расч.=0,3120=36 Ом

6) Сопротивление вертикального электрода с учетом эффективного экранирования:

(10.5)

где =0,32 - по справочным данным в зависимости от числа вертикальных электродов, их исполнения и отношения Уточняем число электродов:



(10.6)

Определяем число вертикальных электродов, которые необходимо расположить внутри контура:

510-84=66.

На рисунке 19 показано расположение электродов внутри контура.

Рисунок 19-Расположение электродов внутри контура тяговой подстанции



11. Выбор ограничителей перенапряжения

Ограничители перенапряжения предназначены для защиты изоляции электрооборудования подстанций и электрических сетей от атмосферных и кратковременных коммутационных перенапряжений.

Ограничители перенапряжения выбираются:

- в зависимости от вида защищаемого оборудования, который влияет на серию устанавливаемого ограничителя перенапряжения в связи с тем, что разные виды оборудования имеют различные классы изоляции;

- в зависимости от рода тока (постоянный или переменный);

- по номинальному напряжению:

(11.1)

где - номинальное напряжение ограничителя перенапряжения;

- рабочее напряжение на шинах распределительного устройства.



12. Компоновка оборудования

Для компоновки РУ-6,6 кВ выберем КРУН серии К-59. Комплектные распределительные устройства типа К-59 предназначены для приёма и распределения электрической энергии переменного трёхфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10 кВ.

Настоящие технические условия ТУ 3414-004-43229919-2005 распространяются на комплектные распределительные устройства наружной установки КРУН типа К-59, предназначенные для приёма и распределения электрической энергии переменного трёхфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10 кВ. Климатическое исполнение У или ХЛ, категория размещения I по ГОСТ 15150.

КРУН типа К-59 рассчитаны для работы в следующих условиях:высота над уровнем моря - до 1000 м;температура окружающего воздуха:

- для исполнения У1 - не выше +40 С и не ниже -40 С (эпизодически -45 С);

- для исполнения ХЛ1 - не выше +40 С и не ниже -60 С;

Блок КРУН (рис.1) - это смонтированный на жёсткой раме металлический корпус, служащий защитной оболочкой, как высоковольтного оборудования, так и КРУН в целом. Блок разделён на высоковольтную часть и коридор управления.

Высоковольтная часть блока разделена вертикальными перегородками на ячейки, которые могут иметь следующие исполнения:

- ячейка с воздушным вводом (выводом) и кабельным выводом (вводом);

- ячейка трансформаторов напряжения;

- ячейка конденсаторов;

- ячейка с трансформаторами напряжения и разрядниками;

- ячейка секционного выключателя;

- ячейка секционного разъединителя; ячейка секционирования.

В ячейках размещено высоковольтное оборудование и шкафы с аппаратурой вспомогательных цепей.

Коридор управления КРУН исполнения У1 выполнен сборным из отдельных элементов: рамы основания, стоек, ферм, торцевых стенок с дверьми, передних стенок, крыши и продольных элементов.



Заключение

При выполнении курсового проекта была спроектирована транзитная тяговая подстанция. Разработана однолинейная схема подстанции, которая определяет состав необходимого оборудования и аппаратуры. Надёжность работы тяговой подстанции обеспечивается:

1.Резервированием силовых трансформаторов, аппаратуры и выключателя;

2.Секционирования сборных шин разъединителями и выключателями;

3.Устройством обходных цепей с выключателями для замены основных выключателей во время ремонта.

Произведены расчёты токов рабочего и аварийного режима работы подстанции. На основании значений этих токов были выбраны и проверены токоведущие элементы, сборные шины, изоляторы подстанции, а также коммутационная аппаратура и измерительные трансформаторы, была выбрана аккумуляторная батарея, был произведён расчёт заземляющего устройства.



Список литературы

1. Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 51559-2000 «Трансформаторсиловые масляные классов напряжения 100 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока. Общие технические условия»

2. Кабышев А.В. Расчет токов короткого замыкания в электроустановках до 1000 В. Учебное пособие. Издательство Томского политехнического университета, 2009;

3. Правила устройства электроустановок. - 7-е изд. - М.:Издательство НЦ ЭНАС, 2003;

4. Справочник по электроснабжению железных дорог. Под. ред. Марквардта К.Г. т.2. - М.: Транспорт,1981;

5. Петров Е. Б. Электрические подстанции. Методическое пособие по дипломному и курсовому проектированию. - М.: Маршрут, 2004;

6. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов). ОАО “РЖД”. - М.: Трансиздат, 2004

2. Фоков К. И., Твердохлебов И. А., Григорьев Н. П. Выбор проектных решений при разработке подстанций 10…500 кВ. Учебное пособие. - Хабаровск: Издательство ДВГУПС, 2001

3. Бей Ю. М., Мамошин Р. Р, Пупынин В. Н. Тяговые подстанции /Учебник для вузов ж.- д. транспорта. - М.: Транспорт, 1986

4. Справочник по проектированию электроснабжения. Под редакцией Ю. Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990

7. Гринберг - Басин М. М. Тяговые подстанции. Пособие по дипломному проектированию. - М.: Транспорт, 1986

8. Почаевец В. С. Электрические подстанции. Учебник для техникумов и колледжей ж. - д. транспорта. - М.: Желдориздат, 2001



Приложение А

Кривые для определения температуры нагрева проводов при коротких замыканиях, выполненных из материалов проводов: 1 - сплавы АЖ и АЖКП; 2 - сплавы АН и АНКП; 3 - алюминий марок А, АКП, АКП и сталеалюминий марок АС, АСКП, АСКС, АСК, АпС, АпСКС, АпСК



Приложение Б

Диаграмма для определения коэффициента формы шин прямоугольного сечения



Приложение В

Зависимость динамического коэффициента для изоляторов и шин от частоты собственных колебаний шины, где 1 при 1,60; 2 при =1,40; 3 при =1,25; 4 при =1,10; 5 при =1,00



Приложение Д

Кривая для определения

Размещено на Allbest.ru