Электрические станции и подстанции

Максимальная мощность и максимальный рабочий ток вводов и сборных шин ОРУ-35 кВ А.Максимальная мощность и максимальный рабочий ток фидера нетягового потребителя ОРУ-35 кВ А. А. А.Максимальная мощность и максимальный рабочий ток вводов и сборных шин РУ-10 кВ кВА. А.Максимальная мощность и максимальный рабочий ток фидеров НТП РУ-10 кВ кВА. А. кВА. А кВА. АМаксимальная мощность и максимальный рабочий ток участка присоединения тягового трансформатора РУ-10 кВ.Максимальный рабочий ток участка присоединения преобразователя РУ-3,3 кВ.Максимальный рабочий ток вводов РУ-3,3 кВ.Максимальный рабочий ток сборных шин РУ-3,3 кВ.. Максимальный рабочий ток ФКСРУ-3,3 кВ.Максимальный рабочий отсасывающего провода РУ-3,3 кВ.После выполнения расчетов максимальных рабочих токов заполняем таблицу 8.4.Таблица 8.4 - Максимальные мощности и рабочие токи в элементах РУЭлемент РУМощность ,кВАТок ,АВводы и перемычки ОРУ-220 кВ51489135,3Участок присоединения понизительного трансформатора ОРУ-220 кВ2860575,18Вводы и сборные шины ОРУ-35 кВ10700176,7ФНТП-1 ОРУ-35 кВ270044,6ФНТП-2 ОРУ-35 кВ350057,8ФНТП-3 ОРУ-35 кВ450074,3Вводы и сборные шины РУ-10 кВ9100526,01ФНТП-1 РУ-10 кВ3300190,75ФНТП-2 РУ-10 кВ3000173,4ФНТП-3 РУ-10 кВ2800161,85Участок присоединения тягового трансформатора РУ-10 кВ11840696Участок присоединения преобразователя РУ-3,3 кВ-924Вводы РУ-3,3 кВ-3150Сборные шины РУ-3,3 кВ-3150ФКСРУ-3,3 кВ-2100Отсасывающий провод РУ-3,3 кВ-31509 Выбор оборудования для расчетной тяговой подстанцииВ курсовом проекте выбор оборудования производится согласно заданного РУ (исходные данные – таблица 1.1) расчетной тяговой подстанции, а не для всех РУ. Результаты выбора необходимо показать на СГЭС.Согласно исходным данным, расчетное РУ – 35кВ. Выбор оборудования выполним для данного РУ.9.1 Выбор проводников в закрытых РУ постоянного токаНа тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог распредустройства 220 кВ, 110 кВ, 35 кВ, 27,5 кВ, как правило, выполняют открытыми (ОРУ). В качестве токоведущих частей в них обычно используют гибкие сталеаллюминиевые провода круглого сечения (марки АС). Фидера и отсасывающий провод контактной сети РУ 27,5 выполняются алюминиевыми проводами марки А-150 или А-185 [1, 3].Сечение проводов для ОРУ выбирается по условию [9]IДОП > IРМАХ,(9.1)где IДОП – максимально допустимый ток проводника выбранного сечения;IРМАХ – максимальный рабочий ток данного элемента РУ.Основные параметры сталеалюминевых и алюминиевых проводов приведены в таблице Е1, Е2. Более подробные данные о гибких проводниках можно получить в [3, 8, 9, 10].Так как провода ОРУ находятся на открытом воздухе и крепятся к опорным конструкциям при помощи гирлянд подвесных изоляторов, то проверки на электродинамическую и термическую стойкости для них не производятся. Исключение составляют провода воздушных линий (ВЛ), ударный ток КЗ которых превышает 50 кА [3].По условию механической прочности, если район по гололеду не задан, то сечение проводов ОРУ следует принимать не менее 50 мм2.Кроме этого, по условию коронированиясечение проводов при напря- жении 110 кВ должно быть не менее 70 мм2 , а при напряжении 220 кВ– не ме- нее 240 мм2 [3].Выбранные сечения проводов вводов питающего напряжения подстанции и фидеров нетяговых потребителей (НТП) должны быть проверены по эконо- мической плотности тока. Сечения проводов данных присоединений должны выбираться из следующего соотношения [5]:S= IРМАХ/jЭК,(9.2)где jЭК – нормированное значение экономической плотности тока, определяемое по таблице 15 [3].Если число часов использования максимума нагрузки не задано, то для тяговых подстанций его можно принять равным 3000 часов.Таблица 15 – Экономическая плотность токаПроводникиЭкономическая плотность тока, А/мм2, при числе часовиспользованиямаксимума нагрузки в год1001 - 30003001 - 5000более5000Неизолированные провода и шины:медные алюминиевые илисталеалюминиевые2,51,32,11,11,81,0Кабели с бумажной, провода с резино- вой и полихлорвиниловой изоляцией:медные алюминиевые3,01,62,51,42,01,2Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией:медные алюминиевые3,51,93,11,72,71,6Рассчитанное по формуле (9.2) сечение провода округляем до ближайшего стандартного значения.S = 75,18/1,3=57,83мм2.Выбираем провод марки АС-70/11.Допустимый ток равен 265 А.9.2Выбор выключателейВыключатели выбираются по следующим условиям:Uном=Uсети.ном; 35 кВ = 35 кВ; ; 630 А=120 Агде – номинальное напряжение выключателя, кВ; – номинальное напряжение сети, кВ; – номинальный ток выключателя, кА; – расчетный ток нормального режима, кА; Затем выбранный выключатель проверяется по включающей способности по условиям:; ,где – начальное действующее значение периодической составляющей номинального тока включения, кА; – начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ, кА; – наибольший пик номинального тока включения, кА; – ударный ток КЗ, кА; – ударный коэффициент, о.е.Расчетное время отключения выключателя или вычисляется как сумма собственного времени отключения выключателя и 0,01 с в соответствии с выражением:,Собственное время отключения выключателя указывают заводы-изготовители. Его определяют от момента подачи команды на отключение до момента начала размыкания дугогасительных контактов.Т.к. номинальный ток выключателя должен быть больше максимального рабочего тока, то выбираем вакуумный выключатель серии: ВВС-35-630УХЛ1 с параметрами: Uн=35 кВ; Iн=630 А; Iн.отк=20 кА; IТ=20 кА; tт=3 с. Проверим выключатель на термическую стойкость:.Выбор выключателя ВВС-35-630УХЛ1Расчетные данныеУсловиеЕдиница измеренияПаспортные данные35Uc ≤ UномкВ35110Iр. ≤ IномА630,04,84Вк ≤ кА2·с12000,364Ino ≤ IвклА1.871,87Iуд ≤ IвклА1.870,615Kуд * InоА_9.3Выбор разъединителейПри выборе разъединителей учитываем следующие условия:,Максимальный рабочий ток:,По формуле: А.Т.к. номинальный ток разъединителя должен быть больше максимального рабочего тока, то выбираем разъединитель типа: РНДЗ-2-35/630 У 1 с параметрами: Uн=35кВ; Iн=630 А; Iдин=80 кА; IТ=31,5 кА; tт=4 с. Проверим разъединитель на термическую стойкость:.где - тепловой импульс;tотк=0,2..4 с – время срабатывания релейной защиты.Выбранный разъединитель условиям проверки удовлетворяет.Проверка разъеденителяРНДЗ-2-35/630 У 1Расчетные данныеУсловиеЕдиница измеренияПаспортные данные35Uc ≤ UномкВ3541,24Iр. ≤ IномА6301,87iу ≤ iдинкА803969 > Вк.кА2·с4,849.4Выбор измерительных трансформаторовВыбираем трансформаторы тока, учитывая номинальное напряжение и ток, номинальную нагрузку, класс точности и выполним проверку на динамическую и термическую стойкость к действию токов короткого замыкания. Выбираем встроенный трансформатор тока типа ТОЛ-УХЛ3. Он должен удовлетворять условиям.Параметры выбранного трансформатора тока: Iном=300 А; Iдин=100 кА; IТ=16 кА; tт=3с., произведём проверку выбранного трансформатора тока по (5.10):;;.Произведём проверку трансформатора тока по вторичной нагрузке, исходя из условия:,Нагрузка вторичной цепи при наличии в ней амперметра типа Э377 с S=0.1 В*А по /6/, счётчика активной энергии типа СР4У-И676М с S=2,5 В*А.Выбираем класс точности 0,5 для данного класса точности по справочным данным Ом.Т.к. индуктивным сопротивлением можно пренебречь, то вторичная нагрузка:,где Rприб – сопротивление приборов, Ом;Rпр – сопротивление проводов, Ом;Rк – сопротивление контактов, Ом.Сопротивление приборов:,где Sприб– мощность, потребляемая приборами, В*А;I2 – номинальный вторичный ток, I2=5 А.Сопротивление приборов по формуле:Ом.Для определения сопротивлений проводов используется следующее выражениеr пр=где p – удельное сопротивление материала провола.Lрас - расчётная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока, м S – сечение проводов, мм.Во вторичных цепях применяются провода с алюминиевыми жилами, удельное сопротивление которых принимается равным 0,0283, расчётная длина провода берётся из справочных данных /5, с.375/ и принимаем равным 75 м. Сечение проводов 6 мм, сопротивление контактов принимается равным 0,1 Ом.По формуле:r пр= = 0,613 Ом,полное сопротивление вторичной цепи трансформатора:;.Выбираем трансформатор напряжения типа НАМИ-35-УХЛ1, у которого Sн=360 В*А при классе точности 0,5. Проверяем по вторичной нагрузке. Суммарная мощность приборов при наличии трёх вольтметров (S=2 В*А), трёх счётчиков активной энергии (S=3 В*А), трёх счётчиков реактивной энергии (S=3 В*А), составляет:Данный трансформатор полностью удовлетворяет вышеуказанным условиям.9.5Шины и ограничители перенапряженийНеобходимо выбрать сечение шин и их тип. В распределительных устройствах напряжением 35 кВ и выше, наряду с жёсткими шинами, используют гибкие многопроволочные сталеалюминевые провода.Рассмотрим гибкие шины. Сечение шин выбирается по экономической плотности тока:,где - экономическая плотность тока, согласно справочника, плотность тока для сталеалюминевых проводов составляет 1,1 А/мм2.По формуле:.В качестве шин выбираем провод сечением , для данного провода длительнодопустимый ток составляет 135 А, что больше рабочего максимального тока, при этом обеспечивается нормальный тепловой режим.Выбор ОПН. Выбираем ограничители перенапряжений типаОПН-35 с параметрами: Uн= 35 кВ; Uс= 35 кВ; Umaxдоп. = 30 кВ; Uпроб= 60 кВ (ОПН-ЗЭУ/Ф-35/40,5/10/2 УХЛ1).Список использованных источниковПравила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. ЦЭ-462. – М.: Транспорт, 1997. – 79 с.Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. – М.: Транспорт, 2000. – 190 с.Правила устройства электроустановок / Главгосэнерго надзор РФ. – 6-е изд., с измен, и доп. – СПб.: Деан, 2000. – 928 с.Правила эксплуатации электроустановок потребителей / Главгосэнергонадзор РФ. – 5-е изд., с измен, и доп. – СПб.: Деан, 2000. – 320 с.Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. ПОТРМ-016-2001 РД153-34.0-03.150-00. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. – 181 с.Бей Ю.М., Мамошин P.P., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции: Учеб. для вузов ж.-д. транспорта. – М.: Транспорт, 1986. – 319 с.Почаевец B.C. Электрические подстанции: Учеб. для техникумов и колледжей ж.-д. трансп. – М.: Желдориздат, 2001. – 512 с.Прохорский, А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции: Учеб. Длятехникумов ж.-д. транспорта. – М.: Транспорт, 1983. – 496 с.Справочник по электроснабжению железных дорог. Том 2 / Под ред. К.Г. Марквардта. – М.: Транспорт, 1981. – 392 с.Рожкова Л.Д., Козулин B.C. Электрооборудование станций и подстанций: Учеб. для техникумов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.Кузнецова Г.С., Штин А.Н. Выбор оборудования распредустройств тяговых и трансформаторных подстанций. – Екатеринбург: УрГУПС, 2001. - 68 с.Г.С. Кузнецова, Э.В. Тер-Оганов, А.Н. Штин. Проектирование тяговых и трансформаторных подстанций электрифицированных железных дорог. Методическое пособие для курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции» – Екатеринбург: УрГУПС, 2003. – 70с.Кузнецова Г.С., Штин А.Н. Расчет трехфазных коротких замыканий в распредустройствах тяговых и трансформаторных подстанций. – Екатеринбург: УрГАПС, 1997. – 37 с.Двенадцатипульсовые полупроводниковые выпрямители тяговых подстанций / B.C. Барковский и др. Под ред. М.Г. Шалимова. – М.: Транспорт, 1990 – 127 с.Неугодников Ю.П., Низов А.С., Штин А.Н. Инвертирование электрической энергии на электрифицированных железных дорогах. Учебное пособие. Часть II. Выпрямительно-инверторные преобразователи тяговых подстанций. – Екатеринбург: УрГУПС, 2002. – 84 с.Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов) ОАО «РЖД», филиал «Проектно-конструкторское бюро по электрификации ж.д.». – М., ТРАНСИЗДАТ, 2004 .– 384 с.Низов А.С., Пяткова А.Г. Основные требования к содержанию и оформлению дипломных проектов. (Методические указания). – Екатеринбург: УрГУПС, 2000. — 75 с.