Расчет силового масляного трансформатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Электрическая энергия находит широкое применение во всех областях народного хозяйства. Этому способствуют такие ее свойства, как универсальность и простота использования, возможность производства в больших количествах промышленным способом и передача на большие расстояния.

При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы. Наиболее распространенными и в то же время наиболее опасными видами являются короткие замыкания (к.з.). Повреждения и ненормальные режимы работы могут приводить к возникновению аварий, под которыми обычно понимаются вынужденные нарушения нормальной работы всей системы или ее части.

В связи с интенсивным развитием энергетики в Республике Казахстан, и развитием электроэнергетики, в частности, тема дипломной работы на сегодняшний день является актуальной.

Цель работы. Исходя из темы дипломной работы, нами была определена цель, которая была сформулирована следующим образом: рассчитать силовой масляный трансформатор, в условиях реального предприятия.

В соответствии с поставленной целью исследования, были сформулированы следующие задачи:

1. Разработка структурной схемы подстанции.

2. Выбор трансформаторов.

3. Расчет трансформаторов.

4. Обоснование экономической эффективности выбранного оборудования.

Для решения поставленных задач, нами применены теоретические и практические методы исследования. Теоретические методы: анализ литературы по теме исследования, вывод формул и расчет по ним основных необходимых параметров.

Практические: ознакомление с работой рассматриваемого электрооборудования непосредственно на предприятии, в работе.

1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСФОРМАТОРАХ

трансформатор магнитопровод короткий замыкание

1.1 Устройство трансформаторов

Трансформатор - это статическое электромагнитное устройство с двумя или большим числом магнитно-связанных обмоток, предназначенное для преобразования одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. В основном трансформаторы используют для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения.

Конструкция трансформатора определяется его назначением, мощностью и напряжением. Силовыми называют трансформаторы, предназначенные для преобразования электроэнергии в сетях электрических систем и потребителей. Различают силовые трансформаторы общего назначения и специальные, предназначенные для особых условий работы: преобразование переменного тока в постоянный; железнодорожный транспорт; подземные шахтные установки; электротермические печи.

Трансформаторы, у которых основной изолирующей средой служит воздух, газ или твердый диэлектрик, а охлаждающей средой воздух, называют сухими. Для улучшения электрической изоляции токопроводящих частей и условий охлаждения обмотки вместе с магнитной системой погружают в бак с трансформаторным маслом. Такие трансформаторы называют масляными. Баки некоторых трансформаторов вместо масла наполняют негорючей синтетической жидкостью - совтолом.

Далее в основном рассмотрены силовые масляные трансформаторы общего назначения, представление об устройстве которых даёт рисунок 1.1.

Масляный трансформатор состоит из остова (магнитная система 8 в сборе с деталями крепления 1, 5, 6); установленных на магнитной системе обмоток 2; переключающего устройства 10 для регулирования напряжения; установленных обычно на крышке бака вводов 12, 14 высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН) соответственно; отводов 3, 9; бака 7, охладителей (радиаторов) 24, защитных, контрольно-измерительных и вспомогательных устройств.

Остов трансформатора, обмотки, части регулирующего устройства, собранные на магнитной системе отводы и соединяющие детали называют активной частью трансформатора.

Для защиты от соприкосновения с воздухом и окисления нагретого при работе трансформатора масла бак закрыт крышкой, уплотненной прокладкой из маслостойкой резины. Постоянное давление внутри бака поддерживается при изменении температуры за счет перетока масла из бака 7 в расширитель 18 и обратно по соединительному патрубку маслопровода 15 (рисунок. 1.1).



Размещено на http://www.allbest.ru/

1 - нижняя ярмовая балка; 2 - обмотка ВН; 3 - регулировочные ответвления; 4 - деревянные планки; 5 - вертикальная прессующая шпилька; 6 - верхняя ярмовая балка; 7 - бак; 8 - магнитопровод; 9 - линейный отвод; 10 - переключатель; 11 - кран для заливки масла; 12 - ввод ВН; 13 - привод переключателя; 14 - ввод НН; 15 - маслопровод; 16 - газовое реле; 17 - выхлопная труба; 18 - расширитель; 19 - маслоуказатель; 20 - воздухоосуштель; 21 - термосифонный фильтр; 22 - кран для слива масла; 23 каток; 24 - радиатор

Рисунок 1.1 Общий вид силового трансформатора общего назначения:



Внутренний объём расширителя сообщается с окружающим воздухом через воздухоосушитель 20, служащий для удаления влаги из поступающего в расширитель воздуха. Из-за разницы температур в верхней и нижней частях бака масло течёт через термосифонный фильтр 21 и в нём очищается от влаги и продуктов окисления.

При небольших повреждениях, сопровождающихся разложением масла в баке и газовыделением, газовое реле 16 реагирует на выделение газа и подаёт сигнал на щит управления или на отключение транс-форматора от сети. В случае бурного газовыделения кипящее масло вместе с газами удаляется через выхлопную трубу 17, что предохраняет бак от механических деформаций и повреждений.

В силовых трансформаторах предусмотрены устройства для контроля уровня 19 и температуры масла в баке; транспортировки - крюки и катки 23; краны 11 и 22 для заливки и слива масла.

Силовые трансформаторы общего назначения отличаются конструктивным исполнением, условиями работы, способом охлаждения, номи-нальными мощностью и напряжением, что находит своё отражение в обозначении типа трансформатора.

Условное обозначение типа силового трансформатора имеет вид:

Первые пять позиций образуют буквенное обозначение типа и мо-гут принимать следующие значения:

1 - для автотрансформатора - А, в обозначении трансформатора позиция 1 отсутствует;

2 - если трансформатор однофазный - О, трехфазный - Т;

3 - при наличии расщеплённой обмотки низшего напряжения (НН) - Р, позиция 3 в обозначении отсутствует, если нет расщеплённой обмотки НН;

4 - способ охлаждения 1-3 буквы (см. гл. 5, табл. 5.4);

5 - если в одной из обмоток есть ответвления для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) - Н, позиция 5 в обозначении отсутствует, если РПН нет.

Позиции 6 и 7 определяют соответственно номинальные полную мощность SН, кВА, и линейное напряжение обмотки высшего напряжения (ВН) UНЛ. Позиции 8 и 9 характеризуют соответственно климатическое исполнение и категорию размещения трансформатора.

1.2 Принцип действия трансформатора

В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции:

Значение электродвижущей силы (ЭДС), наведенной в обмотках трансформатора прямо пропорционально изменению магнитного потока , сцепленного с этими обмотками.

Согласно закону Ленца ток, протекающий под действием наведенной в обмотках ЭДС, стремится воспрепятствовать изменению магнитного потока, сцепленного с обмотками. Следовательно, ЭДС, наведенная в обмотках трансформатора магнитным потоком:

, (1.1)

где потокосцепление обмотки трансформатора; число витков обмотки; мгновенное значение тока, протекающего по обмотке; индуктивность обмотки.

Принцип работы однофазного двухобмоточного трансформатора. Электромагнитная схема такого трансформатора (рис. 1.2) состоит из двух обмоток, размещенных на замкнутом магнитопроводе. Магнитопровод выполнен из ферромагнитного материала (с малым магнитным сопротивлением) для усиления магнитной связи между обмотками. Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), обмотку низкого напряжения - обмоткой низшего напряжения (НН). Обмотка, которую включают в сеть - первичная обмотка. Число витков первичной обмотки . Обмотка, к которой подключают нагрузку - вторичная обмотка с числом витков.

В качестве нагрузки трансформатора может быть линия электропередач или автономный потребитель. Первичная и вторичная обмотки могут быть как ВН, так и НН.

В режиме холостого хода первичную обмотку подключают к сети переменного тока с синусоидальным напряжением . Вторичная обмотка трансформатора в режиме холостого хода разомкнута (нагрузка к зажимам вторичной обмотки не подключена).

По первичной обмотке трансформатора протекает ток . В режиме холостого хода ток первичной обмотки называется током холостого хода . Ток холостого хода, протекая по виткам , создает магнитодвижущую силу (потенциал магнитного поля).



Размещено на http://www.allbest.ru/

. (1.2)

Магнитодвижущая сила (МДС) возбуждает в магнитопроводе трансформатора переменное магнитное поле. Магнитное поле удобно представить в виде наложения двух полей:

1. Основное поле (поле взаимоиндукции, поток которого на холостом ходу полностью замыкается по магнитопроводу. Основной магнитный поток сцеплен почти со всеми витками первичной и вторичной обмоток трансформатора.

2. Поле рассеяния, поток которого замыкается частично по магнитопроводу, а частично вне магнитопровода по маслу и конструктивным частям. Поток рассеяния сцеплен только с витками первичной обиотки.

Основной магнитный поток (поток взаимоиндукции) участвует в преобразовании энергии в трансформаторе. Этот поток замыкается по магнитопроводу из ферромагнитного материала и величина потока согласно закону Ома для магнитной цепи:

, (1.3)

где магнитное сопротивление магнитопровода. Магнитное сопротивление зависит от длины магнитной линии потока , от площади магнитопровода Sс, пронизываемой этим потоком и от магнитной проницаемости материала по которому замыкается поток . Магнитная проницаемость электротехнических сталей составляет Гн/м. Магнитная проницаемость вакуума (воздуха) Гн/м.

Магнитный поток рассеяния создает лишь потери энергии в трансформаторе.

Основной магнитный поток в соответствии с законом электромагнитной индукции наведет в первичной обмотке ЭДС самоиндукции:

, (1.4)

во вторичной обмотке - ЭДС взаимоиндукции:

. (1.5)

В выражениях (1.4) и (1.5) индуктивность первичной обмотки, взаимная индуктивность первичной и вторичной обмоток.

Уравнения напряжений первичной и вторичной обмоток трансформатора для режима холостого хода согласно второму закону Кирхгофа:

, (1.6)

, (1.7)

где полное сопротивление первичной обмотки; активное (омическое) сопротивление первичной обмотки; индуктивное сопротивление рассеяния первичной обмотки, обусловленное потоком рассеяния.

Т.е. напряжение , подведенное к первичной обмотке, уравновешивается наведенной ЭДС и падением напряжения на полном сопротивлении первичной обмотки . По вторичной обмотке ток не протекает, поэтому напряжение на зажимах вторичной обмотки равно наведенной ЭДС .

Отношения мгновенных и действующих значений ЭДС в обмотках определяются выражением:

. (1.8)

Падением напряжения на сопротивлениях первичной обмотки можно пренебречь, т.к. оно не превышает 3…5 % от номинального значения. Тогда выражение (1.8) перепишем в виде:

(1.9)

Следовательно, подбирая число витков и при заданном напряжении получаем требуемое напряжение :

(1.10)

Если необходимо повысить вторичное напряжение , то число витков берут больше, и такой трансформатор называют повышающим.

Если необходимо понизить вторичное напряжение , то число витков берут меньше, , такой трансформатор называют понижающим.

В режиме холостого хода трансформатор возбужден, т.е. в магнитопроводе замыкается переменный магнитный поток, наводящий в обмотках трансформатора ЭДС.

При подключении к вторичной обмотке возбужденного трансформатора сопротивления нагрузки по обмотке потечет ток и создаст МДС:

. (1.11)

МДС возбуждает в магнитопроводе трансформатора магнитный поток , направленный встречно потоку , который создавался первичной обмоткой в режиме холостого хода:

. (1.12)



Размещено на http://www.allbest.ru/

Результирующий магнитный поток уменьшается, при этом ЭДС так же уменьшается и не уравновешивает напряжение , подведенное к первичной обмотке. Равенство не выполняется. Потребляемый первичной обмоткой ток увеличивается по сравнению с режимом холостого хода . Увеличенный ток первичной обмотки создаст МДС:

. (1.13)

Эта МДС больше, МДС холостого хода и возбуждает больший магнитный поток . Увеличенный магнитный поток компенсирует размагничивающее действие потока . Поэтому результирующий магнитный поток при нагрузке трансформатора не изменится:



. (1.14)

В дальнейшем знак « - » перед потоком будем опускать, имея ввиду, что поток всегда направлен встречно потоку .

Таким образом, при нагрузке магнитное поле трансформатора создается совместным действием МДС первичной и вторичной обмоток, сумма которых равна МДС, создаваемой первичной обмоткой при холостом ходе :

. (1.15)

Неизменность магнитного потока трансформатора при переходе от режима холостого хода к режиму нагрузки является важнейшим свойством трансформатора.

Уравнения напряжений первичной и вторичной обмоток для нагруженного трансформатора согласно второму закону Кирхгофа:

, (1.16)

, (1.17)

где полное сопротивление первичной обмотки; активное (омическое) сопротивление вторичной обмотки; индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки, обусловленное потоком рассеяния.

Коэффициент полезного действия современных трансформаторов составляет 97 - 99 %. Поэтому мощность первичной и вторичной обмоток трансформатора приблизительно одинакова (реальная мощность во вторичной обмотке несколько уменьшается из-за наличия внутренних потерь энергии):

, (1.18)

где полная мощность первичной обмотки; полная мощность вторичной обмотки. Следовательно, токи в обмотках трансформируются обратно пропорционально напряжению обмоток:

. (1.19)

Из (1.19) видно, что при увеличении вторичного напряжения в раз по сравнению с первичным напряжением ток во вторичной обмотке уменьшится соответственно в раз.

Коэффициент - называют коэффициент трансформации. Согласно ГОСТ коэффициент трансформации определяется как отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков):

(1.20)

В практике эксплуатации трансформаторов коэффициент трансформации определяется как отношение номинальных напряжений, отношение ЭДС, чисел витков, обратное отношение токов первичной и вторичной обмоток трансформатора:

(1.21)

Работа трансформатора возможна только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора подключить к сети постоянного тока с напряжением , то в его магнитопроводе образуется постоянный не меняющийся во времени, по величине и направлению магнитный поток . ЭДС и в обмотках трансформатора не индуцируются так, как нет изменения потокосцепления (производная от постоянного числа равна 0):

(1.22)

(1.23)

Следовательно, электрическая энергия из первичной обмотки во вторичную не передается. Такой режим является аварийным режимом работы трансформатора, так как напряжение постоянного тока уравновешивается только падением напряжения на омическом сопротивлении первичной обмотки:

(1.24)

Соответственно ток в первичной обмотке в десятки раз превышает номинальное значение:

. (1.25)

Трансформаторы в устройствах автоматики и радио электроники служат так же для преобразования нагрузочного сопротивления и позволяют изменить сопротивление в раз.

Если к источнику переменного тока через трансформатор подключить сопротивление , то для цепи источника величина сопротивления определяется:



, (1.26)

где потребляемая трансформатором от источника мощность; мощность, потребляемая сопротивлением от трансформатора.

Это свойство трансформатора используют для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источников электрической энергии.

1.3 Виды трансформаторов и магнитопроводов

Кроме двухобмоточных трансформаторов применяются многообмоточные трансформаторы с одной первичной и несколькими вторичными обмотками (до 10 - 15 обмоток в трансформаторах радиотехники). Многообмоточные силовые трансформаторы обычно выпускаются трехобмоточными (одна обмотка первичная две обмотки вторичные). Наибольшее распространение получили двухобмоточные силовые трансформаторы.

По числу фаз чаще всего применяются однофазные и трехфазные трансформаторы. Трансформаторы с другим числом фаз используются в специальных устройствах.

Силовые трансформаторы, служащие для преобразования энергии в электрических сетях переменного тока на электростанциях, подстанциях, промышленных предприятиях, в городских сетях, сельском хозяйстве являются наиболее распространенным и важным классом трансформаторов. Кроме силовых трансформаторов существует целый ряд трансформаторов специального назначения: выпрямительные, сварочные, измерительные и другие.

Основные вопросы теории являются общими для всех видов трансформаторов. Однако в последующих главах вопросы теории рассматриваются применительно к силовым трансформаторам.

Размещено на http://www.allbest.ru/



Размещено на http://www.allbest.ru/

По конструкции магнитопроводы трансформаторов подразделяются на стержневые и броневые.

В стержневых магнитопроводах (рис. 1.4, а, б) ярма соединяют разные стержни по их торцам. На каждом стержне есть обмотки в виде концентрических цилиндров. При мощности до 100000 кВ•А наибольшее распространение получили плоские стержневые магнитные системы. Ярма и стержни в таких трансформаторах расположены в одной плоскости. Трехфазные стержневые магнитопроводы (рис. 1.4, б) магнитно несимметричны так как длина магнитопровода для средней фазы несколько меньше, чем для крайних фаз. Вследствие этого ток в обмотках среднего стержня несколько меньше, чем в обмотках крайних стержней.

Магнито-симметричные стержневые пространственные магнитопроводы широко с осями стержней и ярм в разных плоскостях применяют в трансформаторах мощностью до 6300 кВ•.

В броневых магнитопроводах (рис. 1.5) боковые ярма соединяют концы стержней и «обхватывают» обмотки. Магнитный поток в ярмах однофазной магнитной системы вдвое меньше, чем в стержне, что позволяет уменьшить в два раза площадь сечения ярма относительно стержня. В трехфазных броневых трансформаторах для выполнения этих соотношений у обмоток средней фазы изменяют маркировку концов или направление намотки относительно других фаз. В противном случае увеличатся в магнитные потоки в общих частях ярма между окнами магнитопровода. Соответственно придется в увеличивать сечения ярма на этих участках, что приведет к увеличению массы, габаритов стоимости всего магнитопровода и трансформатора.

Броневые магнитопроводы применяют в однофазных трансформаторах малой мощности. Трехфазный броневой трансформатор можно рассматривать как три однофазных броневых трансформатора, поставленных друг на друга или рядом с другом. Трехфазные силовые трансформаторы с броневым магнитопроводом в России не производят. Такие трансформаторы производят некоторые иностранные фирмы.

В трансформаторах мощностью более 100000 кВА, высота которых ограничена условиями транспортировки по железным дорогам, применяют плоский стержневой магнитопровод с разветвленными ярмами. Такой магнитопровод называют бронестержневым Для него характерно, что в однофазной конструкции (рис. 1.5, в) каждый стержень имеет одно боковое ярмо и поток ярма равен половине потока стержня, а в трехфазной конструкции (рис. 1.5 г) только два стержня из трех имеют боковые ярма и поток ярма меньше потока стержня в раз. За счет применения боковых ярм в бронестержневом трансформаторе по сравнению со стержневым высота торцевых ярм в однофазной конструкции может быть уменьшена в 2 раза, а в трехфазной - в раз. Вследствие этого уменьшается высота магнитопровода и всего трансформатора.

1.4 Схемы и группы соединения трансформаторов

Для преобразования, или трансформации, трехфазного тока можно использовать три однофазных трансформатора (рис. 1.6, а) которые включаются по отдельности в каждую фазу трехфазной сети. Такое устройство называется трехфазной трансформаторной группой, или групповым трансформатором. На практике чаще применяют трехфазные стержневые трансформаторы с плоским, реже c пространственным магнитопроводом. Плоский трехстержневой трансформатор (рис. 1.6, б) компактнее и дешевле.

Для силовых трансформаторов ГОСТ устанавливает стандартные обозначения (маркировку) начал и концов (выводов) обмоток и их ответвлений (отводов), приведенные в таблице 1.1.

Чередование фаз принято считать слева направо, если смотреть на трансформатор со стороны отводов ВН. Если обмотка ВН или НН имеет регулировочные ответвления, то их обозначают теми же буквами, что и начало и концы, но с цифровыми индексами 1, 2, 3, 4 и.т.д. В трехфазных трансформаторах обмотки чаще всего соединяют по следующим схемам:

? «звезда» обозначается У (старое обозначение Y);

? «треугольник» обозначается Д (старое обозначение ?).

В некоторых случаях применяется также соединение обмоток по схеме «зигзаг» (обозначение Z). Зажимы нулевой точки при соединении обмоток в «звезду» или «зигзаг» обозначаются для обмотки ВН?, для обмотки НН?, для обмотки среднего напряжения (СН) ?. При этом к буквенным обозначениям схем соединения обмоток добавляют индекс «н» ?Ун, Zн. В раннее выпущенной технической литературе можно встретить обозначения ?У0 Z0

Размещено на http://www.allbest.ru/

Схемы соединения обмоток трехфазного трансформатора обозначают в виде дроби. В числителе дроби ставят схему соединения обмомотк ВН.

В знаменателе дроби ставят схему соединения обмоток НН.

Таблица 1.1 Обозначения начал и концов обмоток трансформатора

Название обмоток	Однофазные трансформаторы	Трехфазные трансформаторы
Обмотки высшего напряжения: -начала; _концы		, , , ,
Обмотки низшего напряжения: -начала; _концы		, , , ,
Обмотки среднего напряжения: -начала; _концы		, , , ,

Так обозначение Д/Ун показывает, что обмотка ВН трехфазного трансформатора соединена в «треугольник», а обмотка НН в звезду с выведенной нейтралью. При наличии обмотки среднего напряжения обозначение обмотки СН ставят между обозначениями схем соединений обмоток ВН и НН. Для нашего примера - Д/У/Ун . Здесь У - схема соединения обмотки СН.

Фазные токи и напряжения трехфазного трансформатора зависят от схемы соединения обмоток. При соединении обмоток «звездой» фазное напряжение меньше линейного в раз: . А фазный ток равен линейному: . При соединении обмоток «треугольником» фазное и линейное напряжения одинаковы: . А фазный ток раз в меньше линейного: . При соединении обмоток в «зигзаг» соотношения между линейными и фазными токами и напряжения получаются такими же, как и при соединении обмоток звездой. Но при заданном фазном напряжении на 16 % увеличивают число витков по сравнению с числом витков при «звезде». Положительной особенностью соединения обмоток «зигзагом» является отсутствие искажений фазных напряжений трансформатора при несимметричной нагрузке.

Силовые трехфазные двухобмоточные трансформаторы общего назначения выпускаются со следующими схемами соединения обмоток. У/Ун, У/Д, Ун/Д, Z/Ун, и Д/Д. Применение того или иного соединения зависит от ряда причин, несимметричная нагрузка трансформаторов, борьба с перенапряжениями, влияние высших гармоник и т.д.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для включения трансформатора на параллельную работу с другими трансформаторами необходимо взаимное направление ЭДС в обмотках ВН и НН (сдвиг фаз). Для определения сдвига фаз вводится понятие группы соединения обмоток трансформатора.

Рассмотрим две обмотки однофазного трансформатора и , размещенные на одном стержне магнитопровода трансформатора и пронизываемые одним магнитным потоком (рис. 1.7, а). Если обмотки имеют одинаковое направление намотки и одинаковое обозначение концов (маркировка), то в рассматриваемый момент времени ЭДС и , наведенные в обмотках ВН и НН совпадают по фазе (одинаково направлены от концов к началам). В этом случае однофазный трансформатор имеет соединение обмоток нулевой группы ? 1/1?0. Получить в рассматриваемом трансформаторе соединение обмоток шестой группы 1/1?6 возможно при изменении маркировки концов обмотки .(рис. 1.6, б). Направление наведенной ЭДС по отношению к выводам обмотки изменится станет противоположное. И векторы и будут сдвинуты по фазе на 1800. Аналогичный сдвиг фазы на 1800 получают без изменения маркировки концов обмотки , изменяя направление ее намотки (рис. 1.7, в).

Таким образом, фазовый сдвиг между фазными ЭДС обмоток ВН и НН зависит от маркировки концов и от направления намотки.

Фазовый сдвиг между линейными ЭДС обмоток ВН и НН зависит еще и от схем соединения.

Группа соединения обозначается целым числом, получающимся после деления на 300 угла сдвига между линейными ЭДС на одноименных выводах обмоток ВН и НН трансформатора.

В трехфазных трансформаторах cо схемами соединений У, Д, Z возможно получить 12 различных групп. Схемы соединений обмоток У/У, Д/Д, Д/Z образуют четные группы 2, 4, 6, 8, 10, 0, а схемы соединений обмоток У/Д, Д/У, У/Z - нечетные группы 1, 3, 5, 7, 9, 11.

Для определения группы соединения пользуются стрелками часового циферблата (на циферблате 12 цифр, а угол между двумя любыми цифрами кратен 300). Вектор линейной ЭДС обмотки ВН (больший) - это большая минутная стрелка. Вектор линейной ЭДС НН (меньший) - это маленькая часовая стрелка. Порядок определения группы следующий:

1.Строят векторную диаграмму линейных ЭДС обмотки ВН.

2. Строят векторную диаграмму линейных ЭДС обмотки НН.

3.Вычерчивают из одной точки линейные векторы ЭДС обмоток ВН и НН на одноименных выводах (например, и ).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Далее производят отсчет угла от минутной стрелки () к часовой по направлении вращения стрелок. Полученный угол делят на 300. Результат номер искомой группы.

В качестве примера на рис. 1.8 показаны схемы соединения обмоток У/У, векторные диаграммы и определение четных 0 и 6 групп. На рис. 1.9 показаны схемы соединения обмоток У/Д, векторные диаграммы и определение нечетных 11 и 5 групп.



Размещено на http://www.allbest.ru/

При построении векторных диаграмм следует руководствоваться следующим:

? направление намотки всех обмоток одинаковое;

? векторы ЭДС обмоток ВН и НН на одном стержне совпадают по фазе, если в рассматриваемый момент времени ЭДС этих обмоток направлены к одноименным выводам (от конца к началу) (см. рис. 1.6, а).

? векторы ЭДС обмоток ВН и НН на одном стержне сдвинуты по фазе на 1800 , если в рассматриваемый момент времени ЭДС этих обмоток направлены к разноименным выводам (см. рис. 1.6, б).

Из всех возможных групп соединения трехфазных двухобмоточных трансформаторов в России стандартизированы согласно ГОСТ 12965?85, только две группы 0 и 11.

В однофазных трансформаторах возможны только две группы соединения: 0 и 6. Стандартизирована только 0 группа.

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

2.1 Исходные данные

Исходные данные представлены в виде таблицы и исходной схемы см. ниже.

Таблица 2.1 Исходные данные

Номер варианта	Номер схемы	Длина ВЛ, км	Мощности нагрузок, мВА
		Л-1	Л-2	Л-3	Л-4	S-1	S-2	S-3	S-4
5	5	40	50	40	30	60+j30 II	10+j10 I	-	60+j45 III

Рисунок 2.1 - Исходная схема

2.2 Выбор напряжения сети

Расчет напряжений на участках сети выполняется по формуле Илларионова [2]:

Для определения напряжения необходимы данные длинны и мощности на участках сети. Первое берется из задания, мощности рассчитываются согласно примеру приведенному [2].

Рисунок 2.2.1 - Схема для расчета замкнутого контура

Из расчета видно, что численные значения мощностей розных по направлению - совпадают. Значит расчет выполнен - верно.



Полученные значения округляются до ближайшего класса напряжения. Из задания известно, что потребители питаются от одного контура, значит и класс напряжения для всей сети един. Класс напряжения 220кВ обеспечивает качественную работу сети при аварийных отключениях.

2.3 Выбор проводов воздушных линий

Выбор проводов выполнен по току. Для расчета токов на участках сети используется формула [3]:



Расчетные данные токов заносятся в таблицу 3.1

Таблица 2.3.1 Характеристики участков

Участок сети	Ток, кА	Длительно допустимый ток, А	Марка провода	Класс напряжения
А1	0.185	710	АС 300/39	220 кВ
12	0.016	605	АС 240/32	220 кВ
23	0.026	605	АС 240/32	220 кВ
А3	0.223	710	АС 300/39	220 кВ

2.4 Выбор трансформаторов

Выбор трансформатора для потребителя 1:

Так как потребитель 1 второй категории, то его удовлетворит питание от двух вводов и подстанция с двумя параллельно работающими трансформаторами,

Так как коэффициент загрузки меньше 0,7, то два параллельно работающих трансформатора ТРДНЦ-63000/220 удовлетворяют предъявляемые требования.

Выбор трансформатора для потребителя 2:

Потребитель 2 первой категории, поэтому питание выполнено с двух сторон линиями Л3 и Л4. Подстанция с двумя параллельно работающими трансформаторами:

Так как коэффициент загрузки меньше 0,7, то два параллельно работающих трансформатора ТРДН-40000/220 удовлетворяют предъявляемые требования.

Примечание: Коэффициент загрузки очень низок, поэтому, это ведет к высоким потерям холостого хода трансформатора.

Но такой шаг оправдан, так как при напряжении 220 кВ сеть обеспечивает качественную работу при аварийных отключениях.

Потребитель 3 третей категории, поэтому питание выполнено с двух сторон линиями Л3 и Л4.

Подстанция с двумя параллельно работающими трансформаторами:

Так как коэффициент загрузки меньше 0,7, то трансформатор ТДЦ-125000/220 удовлетворяют предъявляемые требования.

Данные о выборе трансформаторов заносятся в Таблицу 4.1:



Таблица 2.4 1 Выбор трансформаторов

ПС	1	2	3
, МВА	47.916	10.102	53.571
	0.532	0.177	0.6
Трансформатор	ТPДНЦ 63 000/220	ТPДН-40000/220	ТДЦ-125000/220

2.5 Расчет параметров сети

2.5.1 Определение параметров ЛЭП и каталожных данных трансформаторов

Данные характеристики проводов взяты из [2]:

Таблица 2.5.1.1 Каталожные данные проводов

Каталожные данные	Расчетные данные
Сечение провода, мм2	Длит. Допустимый ток, А	Диаметр провода, мм	r0, Ом/км, при +20° С	x0,	b0?10-6
240/32	605	21,6	0,118	0,435	2,60
300/39	710	24	0,096	0,429	2,64

2.5.2 Расчет параметров схемы замещения

Расчет сопротивлений участков:

Активное сопротивление линии:

где l - длина линии (км), r0 - удельное сопротивление (Ом/км).

Реактивное сопротивление линии

где l - длина линии (км), х0 - удельное реактивное сопротивление (Ом/км).

Реактивная проводимость линии

где l - длина линии (км), b0 - удельная емкостная проводимость (См/км).

Зарядная мощность линии

Данные заносятся в таблицу 5.1.1:

Таблица 2.5.1.1 Характеристика проводов

Участок	А1	12	23	А3
	0.096*50=4.8	0.118*40=4.72	0.118*30=3.54	0.096*40=3.84
	0.429*50=21.45	0.435*40=17.4	0.435*30=13.05	0.429*40=17.16

Мощности и потери мощности на участках рассчитываются с помощью формул:

- потери холостого хода трансформатора, МВА

- потери в трансформаторе, МВА

2.6 Расчет нормального режима работы замкнутой сети

Мощности и потери мощности на участках рассчитываются с помощью формул:

- потери в линии, МВА

Пример расчета приведен [2].

Рисунок 2.6 1 - схема расчета замкнутого контура.

Расчет с учетом потерь мощностей:

Рисунок 2.6 2 - Схема замещения сети.

Расчет напряжений в узлах:

Напряжение находится, используя данные формулы [2]:

(кВ),

Где активная мощность на участке (МВА)

реактивная мощность на участке (МВА)

активное сопротивление (Ом)

реактивное сопротивление (Ом)

кВ

кВ



кВ

Модуль напряжения:

кВ

Узел 1:

Узел 2`:

Узел 3:

Узел 2``:



3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПОДСТАНЦИИ

3.1 Выбор схемы электрических соединений подстанции

Тип трансформатора ТРДН-40000/220

Мощность трансформатора S=40МВА

Напряжение U=220кВ

Сопротивление трансформатора Х=158 Ом

Длинна линии LW1=40 км

Длинна линии LW2=30 км

Сопротивление линии XW1=17.4 Ом

Сопротивление линии XW2=13.05 Ом

Мощность системы Sc=141.51КВА

Сопротивление системы Xc=19.8 Ом

Главная схема электрических соединений должна удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечивать надежность электроснабжения в нормальных и послеаварийных режимах;

- учитывать перспективы развития;

- допускать возможность расширения;

- обеспечивать возможность выполнения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы и без отключения присоединений.

При этом следует применять простейшие схемы. Для тупиковой схемы рекомендуется применять схему "два блока с выключателем в цепях трансформатора и неавтоматической перемычкой".

Схема подстанции приведена на втором листе графической части проекта.



3.2 Выбор трансформаторов собственных нужд

Приёмниками собственных нужд являются оперативные цепи, электродвигатели системы охлаждения силовых трансформаторов, освещения и электроотопления помещений, электроподогрев коммутационной аппаратуры и т.д.

Суммарная расчётная мощность приёмника собственных нужд определяется с учётом коэффициента спроса.

Расчёт мощности приёмника собственных нужд приведён в таблице 3.2.1

Таблица 3.2.1 Расчет мощности приёмника собственных нужд

№п/п	Наименование потребителя	Кол-во единиц	Мощность единиц, кВт	Коэф. спроса	cos ?	Потребляемая мощность, кВт
1	Охлаждение трансформаторов	1	3	0,82	0,86	2.9
2	Подогрев высоковольтных выключателей наружной установки	1	1,8	1	1	1.8
3	Подогрев приводов разъединителей наружной установки	3	0,6	1	1	1.8
4	Отопление, освещение, вентиляция закрытого РУ	1	5	0,65	0,95	3,42
5	Освещение РУ	1	2	0,65	0,93	1,35
Суммарная нагрузка собственных нужд, кВА	11,27

На подстанции предусматривается установка двух трансформаторов собственный нужд номинальная мощность выбирается из условий:

SТСН>SСН



где SТСН - мощность трансформатора собственных нужд, кВА;

SСН - мощность потребителей собственных нужд, кВА.

Поскольку SСН=11.27 кВА, то берём мощность трансформатора собственных нужд равной 25 кВА. Ремонтную нагрузку подстанции берём равной 20 кВА. При подключении такой нагрузки на один трансформатор допускается его перегрузка на 20%. Мощность трансформатора для обеспечения питания нагрузки собственных нужд с учётом ремонтных нагрузок:

SТСН=

SТСН==26.1 кВА.

Рисунок 3.2.1 - Силовой трансформатор ТМ: 1 - болт заземления, 2 - бак, 3 - воздухоочиститель, 4 - расширитель, 5 и 6 - проходные изоляторы вводов 6 и 0,4 кВ, 7 - термосифонный фильтр, 8 - выемная часть, 9 - радиатор

Стандартная мощность трансформатора 40 кВА. Окончательно для питания потребителей собственных нужд принимаем трансформатор ТМ-40/10.

3.3 Расчет токов короткого замыкания

Значения токов короткого замыкания необходимы для правильного выбора оборудования на сторона 220 кВ и 10 кВ. Подстанция питается по двум тупиковым линиям схемы замещения для расчета токов короткого замыкания приведена на рис.2.3.1

Расчет токов короткого замыкания выполним в именованной системе единиц. Мощность короткого замыкания на шинах 220 кВ центра питания составляет

Рисунок 3.3.1 - Схема замещения для расчета токов короткого замыкания

Сопротивления системы равно.

Xc=220*220/141.51=342.025 Ом.

Сопротивление работающих линий

XL= 13.05/2=6.525 трансформаторов

XT= 158/2=79

Периодическая составляющая ТКЗ в точке

Ik1=220/ (342.025+6.525) =0.631кА

тоже в точке приведенная к напряжению высшей стороны

=220/ (342.025 +6.525+79) = 0.515кА

реальный ТКЗ в точке

= 0.515* (220/10) =11.32кА

Ударный ток

В точке = 1.437кА

В точке= 25.775кА

Допустим, что амплитуда ЭДС и периодическая составляющая ТКЗ неизменны по времени, поэтому через время, равное времени отключения =0.631 кА для точки ; =11.32 кА для точки ;

Апериодическая составляющая ТКЗ к моменту расхождения контактов выключателя;

=1,41·0.631·= 0.081кА =1,41·11.32·= 2.155 кА

где - постоянная времени затухания апериодической составляющей для =0,025 с для =0,05 с.

Интеграл Джоуля для =0.631·0.631· (0,06+0,025) = 0.034к для =11.32·11.32· (0,1+0,05) = 19.222 к

Результаты расчета сведены в табл. 3.3.1.

Таблица 3.3.1 Токи короткого замыкания

Токи короткого замыкания	ТКЗ в нач. момент времени кА	Ударный ТКЗ , кА	ТКЗ в момент расхода контактов выключат. кА	Апериод. составл. ТКЗ, кА	Интеграл Джоуля , к
Шины 110 кВ ()	0.631	1.437	0.631	0.081	0.034
Шины 10 кВ ()	11.32	25.775	11.32	2.155	19.222

3.4 Выбор высоковольтных аппаратов РУ электрических частей

Высоковольтные электрические аппараты выбираются по условию длительного режима роботы и проверяются по условиям коротких замыканий. При этом для аппаратов производятся:

выбор по напряжению;

выбор по нагреву при длительных токов;

проверка на электродинамическую стойкость;

проверка на термическую стойкость;

выбор по исполнению (для наружной или внутренней установки);

Выбору подлежат: выключатели на стороне высшего напряжения; вводные выключатели на стороне 10 кВ; секционные выключатели на стороне 10 кВ; выключатели отходящих линий 10 кВ; разъединители высшего напряжения; трансформаторы типа и напряжения 110 кВ и 10 кВ; ошиновка распределительных устройств 110 кВ и 10 кВ.

Для выбора аппаратов и токоведущих частей необходимо определить токи нормального и послеаварийного режима. Определение токов производится для случая установки на подстанции силового трансформатора. Рассчитанного согласно графику нагрузки подстанции.

Максимальный ток на внешней стороне

= (1.4*40*1000) / (1.73*220) = 147.136А.

Ток в цепи вводных выключателей на стороне 10 кВ = (1.4*40*1000) / (1.73*10*2) = 1618.497 А ток в цепи секционного выключателя = (0.7*40*1000) / (1.73*10) = 1618.497 А ток в цепи отходящей линии (если на одно присоединение приходится 3МВА)

=173,2

А на стороне высшего напряжения рекомендуется установка электрогазовых выключателей типа S1-145-F3/4031. выбор выключателей приведен в таблице 2.3.1 Каталожные параметры выключателя взяты из [5].

Таблица 3.4 1 Выбор выключателя на стороне 220 кВ

Условие выбора	Расчетные значения	Каталожные значения
	220 кВ	220 кВ
	147.136 А	2000 А
	0.644 кА	40 кА
	1.466 кА	102 кА
	0.644 кА	31,5 кА
	0.083 кА	15,99 кА
	0.035 кА2с	112 кА2с

Выбранный выключатель должен полностью удовлетворять условиям выбора.

Выбираем ВВБ - 2200Б - 31,5/2000У1 (См. Рис.3.4 1):

UНОМ=110 кВ, IНОМ= 2000 А, IНОМ. ОТКЛ. =31,5 кА, IСКВ. Пр. =40 кА, IСКВ=102 кА, IТ=40 кА, tоткл = 0,07 сек. =36%.

Iа ном. =·IНОМ. ОТКЛ. /100=1,41·36·31,5/100=15,99 кА, =402·0,07=112 кА2с.

На стороне низкого напряжения рекомендуется выбирать вакуумные выключатели.

t - Расчетное время расхождения контактов после начала КЗ.

Для выключателей на высшей стороне t = 0,06 с, на низшей стороне t = 0,1 с.

В точке кА В точке кА

ВВБМ - воздушные выключатели с металлическими гасительными камерами. Выключатели имеют двухразрывные дуго-гасительные устройства одностороннего дутья. Камеры (резервуары) постоянно заполнены сжатым воздухом и находятся под высоким потенциалом. Напряжение подводится к камерам через эпоксидные вводы, защищенные снаружи фарфоровыми покрышками.



Рисунок 3.4.1 -Выключатель серии ВВБ

Таблица 3.4.2

Выбор выключателей в цепи трансформатора на стороне 10 кВ.

Условие выбора	Расчетные значения	Каталожные значения
	10 кВ	10 кВ
	1618.497 А	2000 А
	11.495 кА	40 кА
	26.173 кА	54,6 кА
	11.495 кА	40 кА
	2.188 кА	11,28 кА
	19.82 кА2с	17,92 кА2с

Выбираем ВВУ-10 tоткл = 0,07 сек. =20%.

Iа ном. = ·IНОМ. ОТКЛ. /100=1,41·20·40/100=11,28 кА, =162·0,07=17,92 кА2с.

ВВУ - воздушный выключатель усиленный по скорости восстаналивающегося напряжения.

Половина разрывов выключателей типа ВВУ-10 шунтирована низкоомными резисторами. При отключении оба главных разрыва камеры этого выключателя размыкаются одновременно. После погасания дуги на разрыве, шунтированном резистором, другой разрыв отключает сопровождающий ток, ограниченный этим резистором.

Таблица 3.4.3 Выбор секционного выключателя на стороне 10 кВ

Условие выбора	Расчетные значения	Каталожные значения
	10 кВ	10 кВ
	1618.497 А	3150 А
	11.495 кА	120 кА
	26.173 кА	45 кА
	11.495 кА	45/20 кА
	2.188 кА
	19.82 кА2с	303,75 кА2с

Рекомендуется установку вакуумных выключателей типа VM 1S-10-40/3150-42 Выбираем МГГ - 10 - 3150 - 45У3.

Выключатели серии МГГ (выключатель масляный генераторный) - маломасляные на большие номинальные токи, имеют два разрыва на полюс и два параллельных токоведущих контура: главный и дугогасительный. При включенном положении выключателя оба контура работают параллельно, при этом преобладающая часть тока проходит через главный контур, имеющий значительно меньшее сопротивление, чем дугогасительный. При отключении выключателя контакты главного контура размыкаются раньше контактов дугогасительного.

Полюсы выключателя устанавливаются на общей раме, внутри которой укреплены блок отключающих пружин, пружинные и масляные буферы. Дугогасительным устройством является камера продольно-поперечного дутья.

В таблице 3.4 4 приведен выбор разъединителей на стороне 110 кВ. разъединители необходимы с одним и двумя комплектами заземляющих ножей.

Таблица 3.4.4 - Выбор разъединителей 110 кВ.

Условие выбора	Расчетные значения	Каталожные значения
	220 кВ	110 кВ
	147.136 А	1000 А
	0.035 кА2с	2977/992 кА2с

Рекомендуется принять к установке на стороне 110 кВ разъединители типа РНД31-110/1000 УХЛ1 и РНД 32-110/1000 УХЛ1

РНД (3) - 110/1000У

UНОМ=110 кВ, IНОМ= 1000 А, IСКВ. Пр. =80 кА, IТr =31.5 кА, tТЕРr = 3 сек.

IТз =31.5 кА, tТЕРз = 1 сек.

() r=31,52·3=2977 кА2с.

() з=31,52·1=992 кА2с.

3.5 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

Для подключения электроизмерительных приборов и устройств релейной защиты необходима установка трансформаторов тока и напряжения.

В настоящем проекте релейная защита детально не разрабатывается, поэтому проверку трансформаторов по вторичной нагрузке выполняем с учётом подключения только измерительных приборов.

В цепи силового трансформатора со стороны низшего напряжения амперметр, вольтметр, варметр, счётчики активной и реактивной энергии, на шинах 220 кВ - вольтметр с переключателем для измерения трёх межфазных напряжений, на секционном выключателе 10 кВ - амперметр, на отходящих линиях 10 кВ - амперметр, счётчики активной и реактивной энергии.

Таблица 3.5.1 Расчёт вторичной нагрузки трансформатора тока

			Нагрузка по фазам
1	2	3	4
Прибор	Тип	Класс	А	В	С
Амперметр	Э-335	1	0,5	0,5	0,5
Ваттметр	Д-350	1,5	0,5	-	0,5
Варметр	Д-345	1,5	0,5	-	0,5
Суммарная нагрузка тока в цепи отходящей линии			0,5	0,5	0,5

Таблица 3.5.2 Выбор трансформатора тока в цепи силового трансформатора на стороне высшего напряжения

Условие выбора	Расчетные значения	Каталожные значения
	220 кВ	220
	147.136 А	50-600
	1.437 А	62-124
	0.034 А	162,5

Для проверки по вторичной нагрузке определяем сопротивление приборов:

Zприб=

Zприб==0,02 Ом.

Тогда сопротивление измерительных проводов может быть:

Zпр=Zном-Zприб-ZK

где: Zном - номинальное сопротивление нагрузки, Ом;

Zприб - сопротивление приборов, Ом;

ZK - сопротивление контактов, Ом.

Zпр=4-0,02-0,1=3,88 Ом.

Сечение соединительных проводов по условиям механической прочности должно быть не менее 4 мм2 для алюминиевых жил. Сечение жил при длине кабеля l=160 м:

Zпр=?

где ? - удельное сопротивление алюминия, 0,0283 , F - сечение жил, мм2: F==1,13 Ом.

Общее сопротивление токовой цепи:

ZН=Zприб+ZK+Zпр

ZН=0,02+0,1+1,13=1,25 Ом,

что меньше 4 Ом, допустимых при работе трансформатора в классе точности 1.

Таблица 3.5.3 Выбор трансформатора тока в цепи силового трансформатора на стороне низшего напряжения

Условие выбора	Расчетные значения	Каталожные значения
	10кВ	10 кВ
	1618.497 А	2000 А
	25.775 А	128 кА
	19.222 А	240 кА2с
	1,25 А	4 Ом

Проверка по вторичной нагрузке выполняется аналогично. Выбран трансформатор типа ТЛ-10.

Таблица 3.5.4 Выбор трансформатора тока на отходящей линии

Условие выбора	Расчетные значения	Каталожные значения
	10кВ	10 кВ
	1618.497 А	300 А
	25.775 А	128 кА
	19.222 А	375 кА2с
	1,25 А	4 Ом

Принимаем к установке трансформатор тока ТЛ-10.

Рисунок 3.5.1 - Каскадный трансформатор напряжения типа НКФ

Каскадные трансформаторы напряжения изготовляют только однофазные и для наружной установки. На рис.3.5 1 общий вид каскадного трансформатора типа НКФ на напряжение 220кВ.

Активная часть трансформатора размещена в фарфоровом кожухе 1, укрепленном на тележке 2 (для облегчения транспортировки) и заполненном трансформаторным маслом. Кожух имеет металлическую головку 3, играющую роль расширителя.

Начало первичной обмотки присоединено непосредственно к головке - расширителю, который имеет специальный зажим 4 для присоединения трансформатора к установке. Таким образом, отпадает необходимость в проходных изоляторах вводов. Конец первичной обмотки соединен с металлической заземленной тележкой. Для облегчения изоляции внутренних частей трансформатор выполняют в виде каскада из двух элементов. Средняя точка обмотки каждого элемента соединена электрически с сердечником. Таким образом изоляция внутренних частей рассчитана лишь на известную долю от полного номинального напряжения.

3.6 Компоновка РУ 220 кВ и конструктивная часть

Подстанции (ПС) 220 кВ сооружают, как правило, открытыми. Их рекомендуется проектировать преимущественно комплектными, заводского изготовления.

Сооружение закрытых ПС напряжением 220 кВ, допускается в следующих случаях: Расположение ПС с трансформаторами 40 МВА и выше на служебной территории городов, расположение ПС на территории городов, когда это допускается градостроительными соображениями.

Расположение ПС с большими снежными заносами, в зонах сильных промышленных выбросов и в прибрежных зонах с сильно засоленной атмосферой.

На ПС 220 кВ с упрощенными схемами на стороне ВН с минимальным количеством аппаратуры, размещенной в районах с загрязненной атмосферой, рекомендуется открытая установка оборудования ВН и трансформаторов с усиленной внешней изоляцией.

На ПС электроснабжения промышленных предприятий предусматривается водяное отопление, присоединенное к тепловым сетям предприятий.

Здания ЗРУ (закрытых РУ) допускается выполнять как отдельно стоящие, так и сблокированными со зданиями РПУ в том числе и по вертикали.

КРУЭ напряжением 220 кВ принимают при технико-экономическом обосновании при стесненных условиях, а также в районах с загрязненной атмосферой. Трансформаторы 220 кВ следует устанавливать открытыми, а в районах с загрязненной атмосферой с усиленной изоляцией. В ЗРУ 220 кВ и в закрытых камерах трансформаторов необходимо предусматривать стационарные грузоподъемные устройства или возможность применения грузоподъемных устройств (самоходных, передвижных) для механизации ремонта и технического обслуживания.

3.7 Компоновка РУ 10 кВ и конструктивная часть

РУ 10 кВ для комплектных трансформаторов ПС выполняется в виде КРУН или КРУ, устанавливаемых в закрытых помещения.

РУ 10 кВ закрытого типа (в зданиях, в том числе из УТБ или облегченных конструкций типа панели "сендвич" и др. могут применятся:

а) в районах, где по климатическим условиям (загрязнение атмосферы или наличие снежных заносов или пыльных уносов) невозможно применение КРУН;

б) при числе шкафов более 25;

в) при наличии технико-экономического обоснования.

В ЗРУ 10 кВ рекомендуется устанавливать шкафы КРУ заводского изготовления. Для их ремонта и хранения выкаткой тележки, в ЗРУ следует предусматривать специальное место.

3.8 Выбор ошиновки РУ

Ошиновку в РУ 110 кВ выполняют, как правило, сталеалюминевыми проводами марки АС. При этом сечение шин должно быть не меньше (по условиям коронирования). Выбор сечения осуществляется по длительно допустимому току. Выбор сечения осуществляется по длительно допустимому току.

Минимальное сечение, исходя из условия термической стойкости, определяется по формуле:

Сечение 2.045 подходит по термической устойчивости, по этому и для ошиновки ПС принимаем АС 70/11 [1].

Ошиновка закрытых РУ 10 кВ выполняется жесткими шинами. Выбор сечения также производится по допустимому току. Жесткие шины должны быть проверены на динамические действия токов КЗ и на возможность возникновения резонансных явлений. Указанные явления не возникают при КЗ, если собственная частота колебаний шины меньше 30 и больше 200 Гц. частота собственных колебаний для алюминиевых шин определяется по формуле:

где -длина пролета между изоляторами =1,5 - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы,

- поперечное сечение шины,

где b - толщина шины, см.

- ширина шины, см.

Условием механической прочности шин является

;

72.378 Мпа<75 Мпа;

где - расчетное механическое направление в материале шин, МПА.

= 75 МПА - допустимое механическое напряжение в материале шин для алюминиевого сплава ДДЗТТ.

Расчетное механическое напряжение определяется по формуле:

где - момент сопротивления шины;

- відстань між фазами.

Таким образом выбранные алюминиевые шины прямоугольного сечения [0.0035х0.035] м, проверены на возможность возникновения резонансных явлений и на динамическую стойкость - и они удовлетворяют необходимые требования.

4. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

В таблице 4.1 и на рисунке 4.1 представлены исходные данные для расчета электромагнитных переходных процессов.

Определяем реактивные сопротивления элементов сети: сопротивления линий электропередач

Таблица 4.1 Характеристика проводников.

Линия	Л-1	Л-2	Л-3	Л-4
Марка и сечение провода	АС - 185/29	АС - 185/29	АС - 150/24	АС - 150/24
, Ом/км	0,413	0,413	0,42	0,42
Длинна, км	50	40	30	30
	20.7	16.5	12.6	12.6

сопротивления трансформаторов (взяты из [1])

Таблица 4.2 Характеристика трансформаторов

Трансформатор	Т-1	Т-2	Т-3
Тип	ТРДЦН 63000/220	ТРДН 40000/220	ТДН 1250000/220
Хт, Ом	100/2=50	158/2=79	51

Составим схему замещения (Рис.4.1)



Рисунок 4.1 - Схема замещения

Рассчитаем параметры схемы в именованных единицах для точного приведения. За базисное напряжение принимаем напряжение ступени, где произошло КЗ.

Расчет схемы:

Найдем реактивное сопротивление элементов схемы:

Синхронного генератора (сопротивление системы)

, Ом

Где: S - полная мощность, МВА

U-напряжение генератора, кВ

Найдем мощность системы

МВА

Тогда сопротивление системы:

Сопротивление нагрузок рассчитаем по формуле:

, Ом

где S - мощность нагрузки, МВА

U-напряжение нагрузки, кВ

Расчетные данные заносятся в таблицу 4.4

Найдем напряжение нагрузок по формуле:

, кВ

Uн - напряжение нагрузки, кВ

Значение тока на участках схемы:

Расчетные данные заносятся в таблицу:

Таблица 4.3 Расчетные данные

Нагрузка	1	2	3
Сопр. Нагр., Ом	252.527	1198	225.867
Коэф. Трасф.	230/11	230/11	242/11
Сопр. тр, Ом	100,7	158	51,5
Напряж. кВ	9,91	9,95	9,88
Напряж, кВ

Упростим схему:



Рисунок 4.2 - Упрощенная схема №1

Х1`=X1+XT1/2=252.527+50=302,527 Oм

Х2`=X2+XT2/2=1198+79=1277 Oм

Х3`=X3+XT3=225.867+51,5=277,367 Oм

Рисунок 4.3 - Упрощенная схема №2



Рисунок 4.4 - Упрощенная схема №3

Рисунок 4.5 - Упрощенная схема №4

В результате этих преобразований получили схему для расчета тока к. з.:



Рисунок 4.6 - Схема для расчета тока короткого замыкания

Найдем ток короткого замыкания

Ток в ветвях находим по формуле:

, кА

Ток короткого замыкания определяется как сумма всех токов.

Значит ток короткого замыкания на высшей стороне трансформатора равен 1957А.

5. РАСЧЕТ ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ

5.1 Исходные данные

Выполнить расчет продольной дифференциальной токовой защиты трансформатора ТРДЦН-63000/220, от всех видов замыканий на выводах и в обмотках сторон с заземленной нейтралью, а также от многофазных замыканий на выводах и в обмотках сторон с изолированной нейтралью.