Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

"Тяговые и трансформаторные подстанции"

Выполнил: Жалилов О.А.

Проверил: Табаков О.В.

Самара 2012

Транзитная тяговая подстанция постоянного тока ЭЧЭ-30 "Коромысловка".

Род тока тяговой подстанции Постоянный

Тип тяговой подстанции и её номер на рис. 1.1 Транзитная № 2

Число фидеров, питающих контактную сеть 4

Мощность к.з. на вводах опорных подстанций № 1 и 5, связывающих их с энергосистемой (в числителе - SкзI, в знаменателе - SкзII), МВ•А 940 800

Число фидеров районных потребителей (числитель) и наибольшая мощность, передаваемая по одному фидеру (знаменатель), кВ•А 4 . 1900

Количество энергии, отпускаемой за год на тягу поездов, кВт•ч

Исходные данные для расчёта

Исходные данные	Предпоследняя цифра шифра
	2
Время действия релейных защит tз, с	На вводах 110 кВ На вводах 35 кВ На вводах 27,5 кВ На вводах6-10 кВ На вводах 0,4 кВ	1,7 1,1 1,0 0,9 0,6
Данные для выбора аккумуляторной батареи напряжением 110 В	Постоянный ток нагрузки, А Временный ток нагрузки, А	12 16
Данные для расчёта заземляющего устройства	Площадь, занимаемая территорией тяговой подстанцией S, м2 Удельное сопротивление земли с, Ом•м	9600 145

1. Расчёт токов короткого замыкания

Общие указания. Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) проверка на электродинамическую и термическую стойкость шин и агрегатов производится по току трёхфазного к.з. Так как на подстанциях токи трёхфазного к.з. больше токов однофазного к.з., то для проверки аппаратуры необходимо будет выполнять расчёты токов при трёхфазном к.з.В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью (т.е. сети напряжением 6 - 25 кВ) отключающая способность высоковольтных выключателей проверяется по току трёхфазного к.з., а в сетях с глухозаземлённой нейтралью (т.е.при напряжении 110 кВ и выше) - по токам трёхфазного и однофазного к.з. При расчёте токов к.з. принимается ряд допущений: все ЭДС источников питания считаются совпадающими по фазе; не учитывается насыщение магнитных систем, имеющихся в цепи к.з.; не учитываются ёмкостные проводимости цепи к.з. и токи намагничивания трансформаторов.

Sкз=477МВ·А

Общая мощность подстанции по трансформаторам = 25000 кВ·А

Силовые трансформаторы :

№1-ТДТГ-10000-110/38,5/11-схема и группа соединения Y0/Y0/Д-12-11

Uк1 в-н=10,69%

Uк1в-с=16,61%

Uк1 с-н=5,57%

№2-ТДНГ-15000-110/10- схема и группа соединения Y0/Д-11

Uк2=10,2%

Рис. 1- Схема замещения системы внешнего электроснабжения и т/п №2.

X1= = =27,72 Ом

XВ=·; XН=·;

X2=· =· =89,93 Ом

UКВ=0,5·(UК1 В-С+UК1 В-Н-UК1 С-Н)=0,5·(16,61+10,69-5,57)=10,86%

UКС=0,5·(UК1 В-С+UК1 С-Н-UК1 В-Н)=0,5·(16,61+5,57-10,69)=5,74%

UКН=0,5·(UК1 В-Н+UК1 С-Н-UК1 В-С)=0,5·(10,69+5,57-16,61)=0

XВ=· =143,623 Ом

XН=

Рис. 2

X3=(X1+XВ)·+ XН =(27,72+143,623)·+0=1,428 Ом

Трансформатор собственных нужд - ТМ-320/10

UК=4,6%, РХ=0,95 кВт

XТСН=

R===0,0015 Ом

Z=·= ·=0,023 Ом

XТСН= =0,023 Ом

Трансформатор СЦБ-ТМ-63/10

UК=4,7%

РХ=0,24 кВт

XСЦБ=

R===6,667 Ом

Z=·= ·=82,25 Ом

XСЦБ= =81,979 Ом

Рис. 3

X4= == 1,406 Ом

ZК1=X1=27,72Ом

ZК2=X1·+ X4=27,72· +1,406 =1,637 Ом

ZК3=ZК2·+ XТСН = 1,637 · +0,023 =0,025 Ом

ZК5=ZК3·+ XСЦБ = 0,025 · +81,979 =99,206 Ом

Тяговый трансформатор-ТРДП-12500/10ЖУ1

UК=8,4%

РХ=16 кВт

XТЯГ=

R===0,011 Ом

Z=·= ·=0,073 Ом

XТЯГ= =0,072 Ом

ZК4=ZК2·+ XТЯГ = 1,637 · +0,072 =0,234 Ом

По известным величинам результирующих сопротивлений до точек к.з. определяем установившийся ток трёхфазного к.з.

До точки К1:

До точки К2:

До точки К3:

До точки К5:

Мощность трёхфазного симметричного к.з. в узле может быть определена по формуле:

где Uср - среднее напряжение источника питания.

До точки К1:

До точки К2:

До точки К3:

До точки К5:

Ударный ток к.з.

где Ку - ударный коэффициент для высоковольтных цепей тяговой подстанции равен 1,8, а для низковольтных 1,3.

До точки К1:

До точки К2:

До точки К3:

До точки К5:

Действующее значение ударного тока

До точки К1:

До точки К2:

До точки К3:

До точки К5:

Ток двухфазного к.з. может быть найден через известное соотношение между током трёхфазного Iк(3) и двухфазного Iк(2)к.з.

До точки К1:

До точки К2:

До точки К3:

До точки К5:

Ток однофазного к.з. Iк(1) на стороне 110 кВ может быть найден через соотношение между ним и трёхфазным к.з.:

,

где Z1У - суммарное сопротивление прямой последовательности до точки к.з.;

Z0У - суммарное сопротивление нулевой последовательности до точки к.з.

Расчёт тока к.з. на шинах 3,3 кВ. Установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ определяется по выражению:

где

Idн - номинальный выпрямленный ток выпрямительного агрегата;

N - число выпрямительных агрегатов, нормально находящихся в работе =2; SНПР.ТР. - мощность преобразовательных трансформаторов, питающих выпрямительный агрегат;

Sк.з. - мощность к.з. на шинах переменного тока, от которых питаются преобразовательные трансформаторы;

Uк - напряжение к.з. преобразовательного трансформатора, %.

Таблица 1. Результаты расчёта токов к.з.

№ точки к.з.	Трёхфазное к.з.	Двухфазное к.з.	Однофазное к.з.
	I(3)к, кА	Sкз, кВ•А	iу, кА	Iу, кА	I(2)к, кА	I (1)к, кА
К1(115кВ)	2,395	447,05	6,097	3,616	2,074	1,317
К2(10кВ)	3,703	67,345	9,426	5,591	3,207	-
К3(0,4кВ)	9,238	6,4	16,984	10,035	8	-
К5(10кВ)	0,061	1,109	0,155	0,092	0,053	-

2. Проверка оборудования тяговой подстанции

Общие указания.

Выбранное по условиям длительного режима оборудование тяговой подстанции следует проверить на электродинамическую и термическую стойкость.

Согласно ПУЭ на электродинамическую стойкость не проверяют аппараты и проводники, защищённые предохранителями с плавкими вставками на ток до 60 А, а также аппараты и шины цепей трансформаторов напряжения при условии их расположения в отдельной камере.

В общем случае, для проверки электродинамической стойкости оборудования необходимо находить механические напряжения в материале оборудования урасч и сравнивать их с допустимым значением удоп в соответствии с условием:

. (2.44)

Непосредственно такой подход реализуется только для проверки жёстких шин. Для остальной типовой электрической аппаратуры используется косвенный подход, при котором заводы-изготовители приводят гарантийный ток к.з., при котором обеспечивается электродинамическая стойкость, т.е. должно соблюдаться условие:

, (2.45)

где iу - расчётное значение ударного тока к.з.; iдин(пред.скв) - каталожное нормируемое значение динамического (предельного сквозного) тока к.з.

При проверке на термическую стойкость оборудования также используется косвенный подход, при котором определяется не температура нагрева оборудования, а характеризующие её показатели.

Для шин проверка на термическую стойкость заключается в определении наименьшего сечения qнаим. , термически устойчивого при к.з.

, (2.46)

где qш - выбранное по Iр.наиб. сечение шин.

Для остальной аппаратуры проверка на термическую стойкость заключается в сравнении расчётного теплового импульса тока к.з. BК с нормируемым значением ВН:

. (2.47)

Нормируемый тепловой импульс ВН задаётся либо непосредственно в каталогах, либо определяется через приводимые значения тока IТ и время tТ термической стойкости

. (2.48)

Расчётный тепловой импульс может быть определен по выражению

, (2.49)

где IП0 - начальное значение периодической составляющей тока к.з.; Ta - постоянная времени апериодической составляющей тока к.з. (принять Ta = 0,05 с).

Время, в течение которого проходит ток к.з., равно

, (2.50)

где tз - время действия защиты рассматриваемой цепи, (табл.1.4 задания); tв - полное время отключения выключателя до погасания дуги, /8, с.46-57/.

Токоведущие части и изоляторы.

В РУ-10 кВ сборные шины и ошиновка выполняются жёсткими алюминиевыми проводниками, а при напряжении 27,5 кВ и выше - гибкими сталеалюминевыми проводами с площадью сеченияне менее70 мм2 (по условиям механической прочности и коронообразования).

Гибкие провода ОРУ на электродинамическую стойкость не проверяют в виду большого расстояния между фазами.

Жесткие алюминиевые шины РУ-3,3 кВ на электродинамическую устойчивость не проверяют, так как полное время отключения к.з. в цепях постоянного тока очень мало (сотые доли секунды), и при этом ток к.з. не достигает установившегося значения.

В общем случае жёсткие шины на электродинамическую стойкость проверяют в соответствии с выражением (2.47). Определение урасч. выполняется по известной методике .

Проверка шин на термическую устойчивость производится по выражению (2.46). При этом наименьшее сечение qнаим., при котором протекание тока к.з. не вызывает нагрев проводника выше кратковременно допустимой температуры, определяется по выражению:

, (2.51)

где BК - тепловой импульс к.з., находится по выражению (2.49); С - константа, значение которой для алюминиевых шин равно 90, размерностьС (А•с1,2/мм2).

Проверка шин:

Распределительное устройство 110 кВ

На термическую стойкость:

tоткл=1,7+0,055=1,755 с

Bк=2,3952(1,755+0,05)=10,35 кАс2

qmin=10,35106/90=36 мм2185 мм2

Распределительное устройство 10 кВ

На термическую стойкость:

qmin=Bк/С,

где: Bк - тепловой импульс к.з.;

С - константа для алюминиевых шин, 90.

Bк=I2по(tоткл+Tа),

где: Iпо - начальное значение периодической составляющей тока к.з.

Tа - постоянная времени апериодической составляющей тока к.з.

tоткл - время, в течении которого проходит ток к.з.

tоткл=tз+tв,

где:

tз - время действия защит цепи

tв - полное время отключения выключателя до погасания дуги.

tоткл=0,9+0,04=0,94 с

Bк=3,7032(0,94+0,05)=13,57 кАс2

qmin=13,57106/90=40,9 мм2800 мм2

На динамическую стойкость:

Сила действующая по длине пролёта l=120 см при а=35.

F=1,76li2у10-2/а=1,761209,426210-2/35=5,36 кгс

Изгибающий момент:

M=Fl/10=5,36120/10=64,32 кгссм

Момент сопротивления:

W=0,167bh2=0,167182=10,68 см3

Механические напряжения в материале шин:

расч=М/W=64,32/10,68=6,02 кгс/см2

Распределительное устройство 0,4 кВ

На термическую стойкость:

tоткл=0,6 с

Bк=9,2382(0,6+0,05)=55,47 кАс2

qmin=55,47106/90=82,75 мм2 360 мм2

Максимальный рабочий ток:

Шина 60х6=360 мм2Iдоп=870 А

На динамическую стойкость:

F=1,76li2у10-2/а=1,7610016,984210-2/20=25,38 кгс

M=Fl/10=25,38100/10=253,8 кгссм

W=0,167bh2=0,1670,662=3,6 см3

расч=М/W=253,8/3,6=70,5 кгс/см2

Для крепления шин в распределительных устройствах используются опорные, проходные и подвесные изоляторы. Для проходных изоляторов должно соблюдаться условие

, а ,

где Iн - номинальный ток проходного изолятора; f - удельное усилие на изолятор;

l - длина пролёта между опорными изоляторами.

Изоляторы, на которых крепятся токоведущие части в распределительных устройствах, проверяются в соответствии с выражением:

, (2.52)

где Fдоп - допустимая нагрузка на изолятор; Fдоп = 0,6•Fразр. (Fразр. - разрушающее усилие приводится в каталогах); Fразр. - сила, действующая на изолятор. Её расчёт ведётся обычным способом и приведён /3, с.73-75; 8, с.99/.

Изоляторы РУ-3,3 кВ на термическую стойкость не проверяются.

Проверка изоляторов:

Распределительное устройство 0,4 кВ

ОФ-6-375

FрасчFдоп

где: Fрасч - расчётная нагрузка на изолятор;

Fдоп - допустимая нагрузка на изолятор.

где:

Fразр - разрушающая нагрузка на изолятор.

Изолятор годен т.к. 126,92 кгс 225 кгс

Распределительное устройство 10 кВ ОА-10-375

Изолятор годен т.к. 44,67 кгс 225 кгс

Распределительное устройство 110 кВ

ПС-70Е

Гирлянда состоит из 9 изоляторов.

9·42=378кгс

Изолятор годен т.к. 81,78 кгс 378 кгс

Высоковольтные выключатели переменного тока. Помимо проверки на электродинамическую и термическую стойкость в соответствии с выражениями (2.45) и (2.47) высоковольтные выключатели проверяются ещё на отключающую и включающую способность.

Отключающая способность выбранного выключателя проверяется для момента расхождения контактов ф на симметричный ток отключения Inф и возможность отключения апериодической составляющей iaф, а также по параметрам напряжения восстановления на контактах выключателя после погасания дуги.

Время ф от начала к.з. до расхождения контактов выключателя определяют по выражению:

, (2.53)

где tз.наим. - наименьшее время действия релейной защиты, принимается 0,01 с; tсв - собственное время отключения выключателя, время от момента подачи импульса на электромагнит отключения выключателя до момента расхождения контактов, принимается по каталогу .

В курсовом проекте источником питания является система бесконечной мощности (Sc = ?), поэтому Inф равно действующему значению тока к.з., т.е. Inф = Iк.

Тогда условие проверки на симметричный ток отключения имеет вид:

, (2.54)

где Iн.откл - номинальный ток отключения выключателя (берётся по каталогу).

Проверка на отключение апериодической составляющей тока к.з. производится по условию:

, (2.55)

где -iaфа периодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения контактов выключателя:

, (2.56)

где Та = 0,05 c; iа.ном - номинальное нормируемое значение апериодической составляющей тока к.з.

Значение iа.ном находится по выражению:

, (2.57)

где вном - номинальное содержание апериодической составляющей. Может быть найдено по выражению:

. (2.58)

Для выключателей, имеющих ф ? 0,09 с, принимается вном = 0. В этом случае проверку выключателя можно производить только на симметричный ток отключения.

Проверку выключателя по параметрам восстанавливающего напряжения обычно не производят, так как в подавляющем большинстве случаев реальные условия восстановления напряжения на контактах выключателя соответствуют условиям испытания выключателя.

Проверка выключателя на включающую способность производится по условиям:

, (2.59)

где Iвкл.ном - действующее значение номинального тока включения (даётся в каталогах);

iвкл.ном - амплитудное значение номинального тока включения (даётся в каталогах).

Распределительное устройство 110 кВ

ВМТ-110Б-25/1250УХЛ1

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

6,097 кА65 кА

На термическую стойкость:

BкBн

tоткл=1,7+0,06=1,76с

10,35 кАс2 1875 кАс2

На отключающую способность:

iаiа.ном

iаiа.ном

1,37 кА11,67 кА

Iн.отклIк

25 кА2,395 кА

МКП-110М-1000/630-20

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

6,097 кА52 кА

На термическую стойкость:

BкBн

tоткл=1.7+0.055=1,755с

10,35 кАс2 1200 кАс2

На отключающую способность:

iаiа.ном

iаiа.ном

1,246 кА9,33 кА

Iн.отклIк

20 кА2,395 кА

ВМГ-133-III-20/1000

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

9,426 кА52 кА

На термическую стойкость:

BкBн

14,39 кАс22000 кАс2

На отключающую способность:

iаiа.ном

iаiа.ном

3,51 кА9,33 кА

Iн.отклIк

20 кА3,703 кА

ВМП-10-20/630

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

0,155кА 52 кА

На термическую стойкость:

BкBн

0,005 кАс22000 кАс2

На отключающую способность:

Время от начала к.з. до расхождения контактов выключателя:

,

где: tз.min - минимальное время действия релейной защиты(0,01);

tсв - собственное время отключения выключателя, время от подачи импульса на электромагнит отключения выключателя до момента расхождения контактов.

В курсовом проекте источником питания является система бесконеч-ной мощности, поэтому Iп (симметричный ток отключения) равен действующему значению тока к.з., т.е. Iп=Iк.

Тогда условие проверки на симметричный ток отключения имеет вид:

Iн.отклIк, 20 кА 0,061 кА

где: Iн.откл - номинальный ток отключения выключателя (берётся по каталогу).

Проверка на отключение апериодической составляющей тока к.з. производится по условию:

iаiа.ном

где: iа - апериодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения контактов выключателя:

где: а=0,05 с;

iа.ном - номинальное нормируемое значение апериоди-ческой составляющей тока к.з.

где: ном - номинальное содержание апериодической составляющей может быть найдено по выражению:

iаiа.ном

0,009 кА3,12 кА

ВБЭС7-10-20/1000У1

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

9,426 кА51 кА

tоткл=1,7+0,06=1,76с

На термическую стойкость:

BкBн

14,39 кАс22000 кАс2

На отключающую способность:

iаiа.ном

iаiа.ном

1,57 кА9,33 кА

Iн.отклIк

20 кА3,703 кА

Разъединители.

Проверка разъединителей производится по условиям (2.45) и (2.47).

Разъединители РУ-3,3 кВ на электродинамическую и термическую стойкость не проверяются.

РНДЗ-2-110/1000

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

6,097кА 80 кА

На термическую стойкость:

BкBн

10,35 кАс22976 кАс2

РЛНДЗ-1-110/630

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

6,097 кА 80 кА

На термическую стойкость:

BкBн

10,35 кАс21872 кАс2

РЛВ-10/1000

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

9,426 кА 50 кА

На термическую стойкость:

BкBн

14,39 кАс2 3969 кАс2

РВ-10/400

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

9,426 кА 51 кА

На термическую стойкость:

BкBн

14,39 кАс21024 кАс2

Быстродействующие выключатели (БВ) постоянного тока. Проверяются на отключающую способность по условию

, (2.60)

где Iк.наиб. - установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ, определяется по выражению (2.43); Iоткл.наиб. - наибольший ток отключения БВ /2, с. 213-242/.

На электродинамическую и термическую устойчивость БВ не проверяются.

ВАБ-43-4000/30-Л-У4

Применяем сдвоенные БВ.

На отключающую способность:

Iк.maxIоткл.max,

где: Iк.max- установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ;

Iоткл.max - максимальный ток отключения.

25,7 кА27 кА

ВАБ-49-3200/30-Л-УХЛ4

Применяем сдвоенные БВ.

На отключающую способность:

Iк.maxIоткл.max,

где: Iк.max- установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ;

Iоткл.max - максимальный ток отключения.

25,7 кА35 кА

АБ-2/3

Применяем сдвоенные БВ.

На отключающую способность:

Iк.maxIоткл.max,

где: Iк.max- установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ;

Iоткл.max - максимальный ток отключения.

25,7 кА40 кА

Трансформаторы тока (ТА). Выбираются по общим условиям выбора (2.13) и (2.14) и проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.

Дополнительно ТА проверяются на соответствие классу точности для номинальной нагрузки. Порядок и условие такой проверки приводятся, например, в /7, с.113-116; 10, с.108-116/. Необходимый класс точности определяется типом и назначением присоединённых приборов. Если к трансформатору тока будут подключены счётчики электроэнергии, то он должен иметь класс точности 0,5 и выше, а для подключения реле защит и щитовых приборов достаточно иметь класс точности 1 или 3.

Распределительное устройство 110 кВ

ТФНД-110М

Коэффициент электродинамической стойкости Кд=150;

Коэффициент термической стойкости Кт=75;

Номинальный первичный ток Iн1=300 А;

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

6.097 кА 63.639 кА

На термическую стойкость:

BкBн

20.07 кАс21518.75 кАс2

Распределительное устройство 10 кВ

ТПЛ-10 УЗ

На электродинамическую стойкость:

iуiдин(пред.скв)

24.18 кА 70,7 кА

На термическую стойкость:

BкBн

107.39 кАс2972 кАс2

На соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Класс точности 0,5 т.к. к трансформатору тока подключают счётчики электроэнергии.

Длина соединительных проводов l=3 м, т.к. приборы и релейная защита на лицевой стороне ячейки.

S2=Sа+Sсч.а+Sсч.р+Sконт+Sпров=1,5+2,5+2,5+2,5+0,68=9,68 ВА

где: S2 - потребляемая приборами мощность от вторичной обмотки;

Sконт - мощность теряемая в контактах цепи приборов;

Sпров - мощность, теряемая в соединительных проводах.

где: - удельная проводимость материала проводов, м/Оммм2;

q - сечение соединительных проводов, мм2.

Условия выбора удовлетворяются т.к. S2н=10 ВА S2=9,68ВА

Рис. 4 - Расчётная схема для выбора трансформаторов тока

Трансформаторы напряжения (TV).

Распределительное устройство 10 кВ

3xЗНОЛ-0,6-10

Проверяем по условию:

S2нS2

S2н=300 ВА

Проверку на соответствие работы в принятом классе точности производим по схеме с учётом резерва подключения перспективных потребителей. Определение суммарной активной и реактивной мощностей приборов сведено в таблице 2.

Рис. 5- Схема трансформатора 3xЗНОЛ-0,6-10

тяговый трансформаторные подстанции ток

Таблица 2

Прибор	Тип	Число катушек напряжения в приборе на одну фазу	Число приборов на одну фазу	Потребляемая мощность параллельными катушками, ВА	COSприб	SINприб	Мощность
				Одного прибора	Всех приборов			Pприб, Вт	Qприб, Вар
Счётчик активный	САЗУ	1	8	4	32	0,38	0,93	12,15	29,8
Счётчик реактивный	СРЗУ	1	8	4	32	0,38	0,93	12,15	29,8
Вольтметр с переключателем	Э30	1	1	5	5	1	0	5	-
Реле напряжения	РН-54/160	1	2	1	2	1	0	2	-
						Итого:	Pприб=31,3	Qприб=59.6

Условие удовлетворяется, т.к. S2н=300 ВА S2=67,319 ВА

Выбор сглаживающего устройства тяговых подстанций постоянного тока.

В соответствии с "Правилами защиты устройств связи от влияния тяговой сети электрических железных дорог постоянного тока" рекомен-дуется на тяговых подстанциях применять двухзвенные резонансно-апе-риодические сглаживающие устройства по схемам, предложенным ВНИИЖТом и Западно-Сибирской железной дорогой.

Сглаживающее устройство рассчитано на сглаживание гармоник с частотой свыше 600 Гц. Для сигнализации о ненормальном режиме работы в цепи фильтров включают трансформатор тока катушечного типа ТКЧ, от которого питается токовое реле, замыкающее цепи сигнализации при возникновении гармоник 300Гц.

Рис. 6-СУ

Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного устройства.

Выбор аккумуляторной батареи заключается в определении типового номера батареи, состоящей из свинцово-кислотных аккумуляторов стационарного типа (СК), расчёте числа последовательно включенных элементов, выборе зарядно-подзарядного устройства (ЗПУ).

Расчетный ток длительного разряда в аварийном режиме:

,

где: . Iпост - ток постоянной длительной нагрузки, подключенной к АБ до возникновения аварийного режима в электроустановке;

Iав - ток аварийной нагрузки;

Расчетный ток кратковременного разряда:

где: Iвкл - ток, потребляемый приводом при включении одного наиболее мощного выключателя (на 110кВIвкл=85 А)

;

Расчетная мощность батареи

.

Номер батареи выбирают по емкости, соответствующей току длительного разряда аварийного режима:

,

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

QN=1 - емкость единичного аккумулятора при длительности разряда, равной длительности аварии. ДляСК-1 при tав=2ч , QN=1=22Ач.

,принимаем N=5

Проверяем по току кратковременного разряда

Iкр.разр.N46, т.е. NIкр.разр/46,

где: N46 - кратковременно допускаемый разрядный ток аккумулятора СК-1, не вызывающий его разрушения.

, принимаем N=4

Окончательно СК-10.

Полное число последовательных элементов батареи определяется наименьшим целесообразным напряжением разряда Umin одного элемента принимаемые для СК-10равен2В

,

где: Uш - напряжение на шинах, принимаемое 115 В для подстанций 110 кВ и выше.

Число аккумуляторных элементов, нормально питающих шины при режиме постоянного подзаряда определяют по напряжению подзаряда, принимаемому равным 2,15 В.

Мощность ЗПУ выбирают исходя из формовочного разряда батареи и одновременного питания потребителей.

Величина формовочного разряда зависит от номера батареи

, для СК-10

Заряд считается законченным, если происходит одновременное газообразование во всех банках и имеется устойчивое напряжение 2,15 В.

Мощность ЗПУ:

Напряжение зарядного агрегата:

Номинальный ток ЗПУ должен удовлетворять условию:

Расчёт защитного заземляющего устройства.

В целях выравнивания электрического потенциала на территории тя-говой подстанции на глубине tг=0,5-0,7 м прокладывают продольные и поперечные горизонтальные заземлители и соединяют их между собой в заземляющую сетку.

По плану расположения электрооборудования в соответствии с нормативными требованиями к расположению продольных и поперечных горизонтальных заземлителей определяют общую длину горизонтальных заземлителей.

где S - площадь территории тяговой подстанции, м2.

Длина вертикального заземлителя может быть принята lВ = 7 м. Для снижения эффекта взаимного экранирования вертикальные заземлители следует размещать по периметру горизонтальной заземляющей сетки на расстоянии друг от друга. Число вертикальных заземлителей определяется выражением

.

Сопротивление заземляющего устройства R состоящего из горизонтальной сетки и вертикальных заземлителей, определяется выражением:

,

Где А - коэффициент, учитывающий влияние вертикальных электродов:

lB/ 0,03 0,08 0,12 0,24 0,5

A 0,42 0,39 0,36 0,32 0,26

tотн - относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов:

.

Общее сопротивление заземляющего устройства Rз следует определять с учётом естественных заземлителей Rе, сопротивление которых можно принять равными 2 - 3 Ом.

Тогда значение Rз будет равно:

.

Проверяем выполнение условия Rз ? 0,5 Ом.

, условие выполняется.

В заключении определяется потенциал заземления в аварийном режиме и сравнивается с допустимым значением /14, c.104/:

,

где Iз(1) - ток однофазного короткого замыкания в РУ-110 кВ, кА.

Особенности защитного заземления РУ-3,3 кВ тяговых подстанций постоянного тока.

При перекрытии изоляции в РУ-3,3 кВ ток к.з. достигает десятков килоампер. Ток к.з. стекает через заземляющее устройство в землю и через рельс по цепи отсоса возвращается на «минус» шину. Такой режим представляет опасность как для обслуживающего персонала, так и для подземных коммуникаций (кабели, трубы водоснабжения и канализации и др.). Иногда такое повреждение может длительно не устраняться со стороны данной или смежной подстанций, что особенно опасно. Поэтому с целью снижения капитальных затрат заземляющее устройство оборудуется специальной быстродействующей защитой, называемой земляной, отключающей подстанцию по постоянному току со всех сторон при перекрытии изоляции в РУ-3,3 кВ. При этом с мощностью короткозамыкателя контур заземления подстанции соединяется с рельсовым фидером, что приводит к увеличению тока к.з., так как из цепи к.з. исключается реактор.

3. Экономическая часть проекта

Годовые внеэксплуатационные расходы CЭ включают в себя стоимость потерь электроэнергии C?W, отчисления на амортизацию оборудования тяговой подстанции Cб, расходы на обслуживание и текущий ремонт Cрем и годовой фонд зарплаты работников тяговой подстанции

. (2.67)

Годовые потери электроэнергии в понизительном трансформаторе, подлежащие оплате можно определить по формуле:

, (2.68)

где WP - количество активной электроэнергии отпускаемой на тягу поездов в год, кВт•ч (см. табл.1.2 и 1.3); WQ - количество реактивной электроэнергии, потребляемой на тягу поездов в год, квар•ч; Uср - среднее напряжение на точке установки учёта, 10 кВ; Kф - коэффициент формы графика нагрузки , можно принять равным 1,4 ; T - время работы понизительного трансформатора в году, 8760 ч; RТР - активное сопротивление трансформатора, Ом; ?Pх - потери холостого хода трансформатора (каталожные данные), кВт•ч.

?Pх=43,5кВтч;

Т=8760ч;

Кф=1,4;

Rтр=0,01Ом;

Wр=12535548кВтч

Wq=6821556кВтч

Ucр=10кВ.

При определении количества реактивной энергии, потребляемой на тягу, можно принять коэффициент реактивной мощности равным 0,25 и 0,5, соответственно для тяговых подстанций постоянного и переменного тока.

.

C?W=4,94*106*0,7=3,458*106руб

Cб=0,06*3000000=180000 руб

Cрем=200000 руб

=12*(28430+4*18228+13000+19900)+40%=1,611+106

Стоимость 1 кВт часа электроэнергии вЭ, оборудования подстанций, обслуживания и ремонта задаются преподавателем.

Годовой фонд заработной платы зависит от штата работников тяговой подстанции и их должностных окладов. В связи с этим в проекте для заданной тяговой подстанции по /7, табл.31.6/ следует выбрать метод её оперативного обслуживания, а по /7, табл.31.7/ соответствующую численность персонала тяговой подстанции.

Усреднённые значения должностных месячных окладов работников подстанции задаются преподавателем.

B годовой фонд заработной платы необходимо включить средства материального поощрения в размере 40 % от заработной платы.

После определения годовых эксплуатационных расходов CЭ следует определить себестоимость переработки электроэнергии впер коп/кВт•ч:

, (2.69)

где Wгод - количество переработанной за год электроэнергии.

Таблица 3. Выбор и проверка коммутирующей аппаратуры

Тип выбираемого аппарата	Расчётные данные	Паспортные данные	Результат (годен, не годен)
	Uраб, кВ	Iраб.max, кА	Iп0, кА	iу, кА	Bк, кА2•t	qmin, мм2	Uном, кВ	Iном, кА	Iном.откл, кА	iскв, кА	I2•tТ, кА2•t	qш, мм2
ОРУ-110кВ
Шины АС-185	110	0,431	2,395	6,097	10,35	36	110	0,51					годен
МКП-110М	110	0,431	2,395	6,097	10,35		110	1	20	52			годен
ВМТ-110Б	110	0,138	2,395	6,097	10,35		110	1,25	25	65			годен
ТФНД-110	110	0,138	2,395	6,097	20,07		110	0,3		63,6			годен
ОПН-110	110	0,431	2,395	6,097			110	10					годен
РНДЗ-2-110/1000	110	0,439	2,395	6,097	10,35		110	1		80			годен
РЛНДЗ-1-110/630	110	0,431	2,395	6,097	10,35		110	0,63		80			годен
РНДЗ-1-110/630	110	0,138	2,395	6,097	10,35		110	0,63		80			годен
ТДТГ-10000			2,395	6,097									годен
ТДНГ-15000			2,395	6,097									годен
ПС-70Е	110	0,439	2,395	6,097									годен
ЗРУ-10кВ
Шины А80x10	10	1,44	3,703	9,426	13,57	40,9	10	1,48					годен
ВМГ-133-3	10	1,44	3,703	9,426	14,39		10	1	20	52			годен
ВМГ-133-2	10	1,44	3,703	9,426	14,39		10	0,6	20	52			годен
ВБЭС-10-20	10	1,44	3,703	9,426	24,81		10	1	20	51			годен
ТМ-320/10	10	1,44	3,703	9,426			10						годен
2ТМР-5600/35	10	1,44	3,703	9,426			10						годен
ТРДП-12500	10	1,44	3,703	9,426			10						годен
ЗНОЛ-0,6-10	10	1,44	3,703	9,426			10						годен
РЛВ-10/1000	10	1,44	3,703	9,426	14,39		10	1		50			годен
РВ-10/400	10	1,44	3,703	9,426	14,39		10	0,4		50			годен
РВП-10	10	1,44	3,703	9,426			10						годен
ОА-10-375	10	1,44	3,703	9,426			10						годен
ЗРУ-3,3кВ
+ Ш2А100x10	3,3	4,8	25,7				3,3	6,7					годен
-Ш 2А100x10	3,3	6	25,7				3,3	6,7					годен
З.Ш. А100x10	3,3	3	25,7				3,3	3,35					годен
В-ТПЕД-3,15	3,3						3,3						годен
ПВЭ-5АУ1	3,3						3,3						годен
АБ-2/3	3,3	3,5	25,7				3,3	2	40				годен
ВАБ-43	3,3	4	25,7				3,3	4	27				годен
ВАБ-49	3,3	4	25,7				3,3	3,2	35				годен
РВПК	3,3						3,3						годен
ОПН-3,3	3,3						3,3						годен
РВКУ-3,3	3,3						3,3						годен
РВК-3000	3,3	4,8	25,7				3,3	3					годен
РВК-10/3000	3,3	6	25,7				3,3	3					годен
РЛВО-10/2000	3,3	3	25,7				3,3	2					годен
РВ-10/400	3,3						3,3	0,4					годен
РУ-0,4кВ
Шины А60x6	0,4	0,462	9,238	16,984	55,47	82,75	0,4	0,87
ОФ-6-375	0,4	0,462	9,238	16,984
КРУ-СЦБ
Шины А60x6	10	0,00254	0,061	0,155	13,57	40,9	10	0,87
ВМП-10-20	10	0,00254	0,061	0,155	0,005		10	0,63	20	52
ОА-10-375	10	0,00254	0,061	0,155

Список литературы

1. Григорьев В.Л., Гаранин М.А. Методическое руководство к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 190401 - Электроснабжение железных дорог. - Самара.: СамГУПС, 2009. - 37 с.

2. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог. ОАО РЖД . - М.: «Транпорт», 2004 г. - 384 с.

3. Бей Ю.М., Мамошин P.P., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции/ Учебник для вузов железнодорожного транспорта.- М.: Транспорт, 1986.- 319 с.

4. Правила устройства электроустановок. Шестое издание. Дополненное с исправлениями. - М.:ЗАО «Энергосервис», 2000, - 608 с.

5. Рожкова Л.Д., Козулин B.C. Электрооборудование станций и подстанций.- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 648 с.

6. Справочник по электроснабжению железных дорог.Т.2./ Под ред.
К.Г. Марквардта.- М.: Транспорт, 1981.- 392 с.

7. Пакулин А.Г. Уменьшение потерь и повышение качества электрической энергии в системе тягового электроснабжения: Учебное пособие. - Самара: СамИИТ, 1991.- 59 с.

8. Почаевец А.Г. Электрические подстанции: Учеб. для техникумов и колледжей ж.д. транспорта.- М.: Желдориздат, 2001.-512 с.

Размещено на Allbest.ru