Расчеты, связанные с аппаратурой в энергосистеме

Проверку токоведущих элементов выполняют:

- на электродинамическую устойчивость:

Для этого необходимо определить механическое напряжение расч, возникающее в токоведущих элементах при к.з.:

где – расстояние между соседними опорными изоляторами, м (РУ-10 кВ =1 м);

а – расстояние между осями соседних фаз, м (в РУ-10 кВ а=0,25 м);

iу – ударный ток трёхфазного к.з., кА;

W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, м3.

Момент сопротивления однополостных прямоугольных шин при расположении на ребро:

где b – толщина шины, м;

h – ширина шины, м.

Далее, расчётное напряжение сравнивают с допустимым для различных алюминиевых сплавов.

- на термическую устойчивость:

где q – выбранное сечение, мм2;

qmin – минимально допустимое сечение токоведущей части, при котором протекание тока к.з. не вызывает нагрев проводника выше кратковременно допустимой температуры (условие термической устойчивости), мм2;

С – коэффициент, значение которого для алюминиевых шин равно 90, А×с1/2/мм2.

- по условию отсутствия коронирования:

где Ео – максимальное значение начальной критической напряжённости электрического по-

ля, при котором возникает разряд в виде короны, кВ/см:

где m – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов m=0,82);

rпр – радиус провода, см;

Для вводов 110 кВ выбрали марку провода: АС-240/56.

Параметры для расчётов: rпр=1,12 см; q=241 мм2.

Проверка на термическую устойчивость, мм2:

Проверка по условию отсутствия коронирования, кВ/см:

Для обмотки ВН силового трансформатора выбрали марку провода: АС-240/56.

Параметры для расчётов: rпр=1,12 см; q=241 мм2.

Проверка на термическую устойчивость, мм2:

Проверка по условию отсутствия коронирования, кВ/см:

Для сборных шин ТП ВН выбрали марку провода: АС-240/56.

Параметры для расчётов: rпр=1,12 см; q=241 мм2.

Проверка на термическую устойчивость, мм2:

Проверка по условию отсутствия коронирования, кВ/см:

Для обмотки СН силового трансформатора выбрали марку провода: АС-300/39.

Параметры для расчётов: rпр=1,2 см; q=301 мм2.

Проверка на термическую устойчивость, мм2:

Проверка по условию отсутствия коронирования, кВ/см:

Для сборных шин ТП СН выбрали марку провода: АС-185/29.

Параметры для расчётов: rпр=0,94 см; q=181 мм2.

Проверка на термическую устойчивость, мм2:

Проверка по условию отсутствия коронирования, кВ/см:

Для РУ-10 кВ выбрали жёсткие шины марки: АДО-30×4.

Параметр для расчётов: q=4×30=120 мм2.

Проверка на термическую устойчивость, мм2:

Проверка на электродинамическую стойкость, МПа:

Для фидеров районных потребителей 10 кВ выбрали марку кабеля: ААБлШв-В-3×150-10.

Параметры для расчётов: q=150 мм2; ro=0,206 Ом/км; xo=0,079 Ом/км.

Проверка на термическую устойчивость, мм2:

Проверка по потери напряжения до потребителя:

где ΔUдоп – допустимое значение потери напряжения, которое равно для рабочих приёмников равно 5%;

ΔU – потеря напряжения в линии до потребителя, %.

При питании одного потребителя, находящегося в конце линии:

где Uн – номинальное напряжение линии, кВ;

ro и xo – активное и реактивное сопротивления 1 км линии, Ом/км;

Pmax – максимальная из мощностей потребителей, кВт.

Определяем максимальную мощность всех потребителей, кВт:

Находим потерю напряжения и проверяем условие (4.2.8), %:

Проверка изоляторов

Опорные и проходные изоляторы проверяются по допускаемой нагрузке:

где Fдоп – разрушающая нагрузка на изгиб изолятора, Н;

Fрасч – сила, действующая на опорный изолятор при к.з., Н:

iу – ударный ток 3-х фазного к.з., кА;

l - расстояние между соседними опорными изоляторами, м (для РУ-10 кВ l=1 м);

а – расстояние между осями шин соседних фаз, м.

Находим силу, действующую на опорный изолятор при к.з., Н:

Проверяем условие (4.3.1):

Для проходных изоляторов:

Находим силу, действующую на проходной изолятор при к.з., Н:

Проверяем условие (4.3.1):

Проверка коммутационной аппаратуры. Выключатели

Выбранные выключатели проверяются:

- на электродинамическую устойчивость:

где iпр – амплитудное значение предельного сквозного тока к.з., кА.

- на термическую устойчивость:

где Bк – тепловой импульс тока к.з. по расчёту, кА2×с;

IТ – предельный ток термической стойкости, кА;

tТ - время прохождения тока термической стойкости, с.

- по номинальному току отключения:

где Iном откл – номинальный ток отключения, кА;

Iпд – действующее значение периодической составляющей тока к.з. в момент расхождения контактов, кА.

- по номинальному току отключения апериодической составляющей тока к.з.:

где iа ном – номинальное нормирующее значение апериодической составляющей тока к.з., кА:

где β ном – номинальное содержание апериодической составляющей:

где Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з. при t=0 (Та=0,05), с.

- по полному току отключения:

- по включающей способности:

где Iк – эффективное значение номинального тока включения, кА;

iнвкл – амплитудное значение номинального тока включения, кА.

Для ввода 110 кВ выбрали выключатель марки: ВГТ-110-40/2500 У1.

Проверка на электродинамическую устойчивость:

Проверка на термическую устойчивость, кА2×с:

Проверка по номинальному току отключения, кА:

Проверка по номинальному току отключения апериодической составляющей тока к.з., кА:

Проверка по полному току отключения, кА:

Проверка по включающей способности, кА:

Для ввода НС силового трансформатора выбрали выключатель марки: ВВС-27,5-20/1600 УХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость:

Проверка на термическую устойчивость, кА2×с:

Проверка по номинальному току отключения, кА:

Проверка по номинальному току отключения апериодической составляющей тока к.з., кА:

Проверка по полному току отключения, кА:

Проверка по включающей способности, кА:

Для фидеров к/сети выбрали выключатель марки: ВВС-27,5-20/1600 УХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость:

Проверка на термическую устойчивость, кА2×с:

Проверка по номинальному току отключения, кА:

Для РУ-10 кВ выбрали выключатель марки: ВВ/ТEL-10-20/1000.

Проверка на электродинамическую устойчивость:

Проверка на термическую устойчивость, кА2×с:

Проверка по номинальному току отключения, кА:

Проверка по номинальному току отключения апериодической составляющей тока к.з., кА:

Проверка по полному току отключения, кА:

Разъединители

Выбранные разъединители проверяются:

- на электродинамическую устойчивость (4.4.1.1).

- на термическую устойчивость (4.4.1.2).

Для ввода РУ-110 кВ выбрали разъединитель марки: РНДЗ.1-110/1000 УХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость, кА:

Проверка на термическую устойчивость, кА2×с:

Для ввода ВН силового трансформатора выбрали разъединитель марки: РНДЗ.1-110/1000 УХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость, кА:

Проверка на термическую устойчивость, кА2×с:

Для сборных шин ВН выбрали разъединитель марки: РНДЗ.1-110/1000 УХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость, кА:

Проверка на термическую устойчивость, кА2×с:

Для РУ-10 кВ выбрали разъединитель марки: РЛНД.1-10/400 ХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость, кА:

Проверка на термическую устойчивость, кА2×с:

4.4.3 Предохранители

Предохранители проверяют по номинальному току отключения:

Для РУ-10 кВ выбрали предохранитель марки: ПКН 001-10 У3.

Проверяем предохранитель по номинальному току отключения, кА:

Проверка измерительных трансформаторов

Проверка трансформаторов тока

Выбранные трансформаторы тока проверяются:

- на электродинамическую стойкость:

где kдин – кратность электродинамической стойкости:

где I1ном – номинальный ток первичной обмотки ТТ, А.

- на термическую стойкость:

где kТ – кратность термической стойкости:

- на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

где z2 – вторичная нагрузка наиболее нагруженной фазы ТТ.

Для РУ-110 кВ выбрали ТТ марки: ТВ-110-I-1500/5 У2.

Проверка ТТ на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Для класса точности 0,5: z2 ном=1,2 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- амперметр марки Э377: rА=0,02 Ом;

- счётчик активной энергии марки СА4-И672: rСА=0,1 Ом;

- счётчик реактивной энергии марки СР4-И673: rСР=0,1 Ом.

Рассчитываем суммарное активное сопротивление всех подключенных приборов, Ом:

Рассчитываем сопротивление медных проводов (для РУ-220 кВ lпр расч=125 м), Ом:

Расчёт вторичной нагрузки наиболее нагруженной фазы ТТ, Ом:

Проверка условия (4.5.1.5):

Для класса точности 10(Р): z2 ном=1,2 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- реле максимального тока марки РТ-40/100: rРТ=0,003 Ом;

- реле времени марки РВМ-12: rРВМ=0,1 Ом.

Рассчитываем суммарное активное сопротивление всех подключенных приборов, Ом:

Расчёт вторичной нагрузки наиболее нагруженной фазы ТТ, Ом:

Проверка условия (4.5.1.5):

Для ввода 10 кВ районного трансформатора выбрали ТТ марки: 2×ТПЛК-10-400/5 У3.

Проверка на электродинамическую стойкость, кА:

Проверка на термическую стойкость, кА2×с:

Проверка ТТ на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Для класса точности 0,5: z2 ном=0,4 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- амперметр марки Э378: rА=0,02 Ом;

- счётчик активной энергии марки СА4-И672: rСА=0,1 Ом;

- счётчик реактивной энергии марки СР4-И673: rСР=0,1 Ом.

Рассчитываем суммарное активное сопротивление всех подключенных приборов, Ом:

Рассчитываем сопротивление алюминиевых проводов (для РУ-10 кВ lпр расч=30 м), Ом:

Расчёт вторичной нагрузки наиболее нагруженной фазы ТТ, Ом:

Т.к. выбрали два вместе соединённых ТТ, то z2 ном=2×0,4=0,8 Ом

Проверка условия (4.5.1.5):

Для класса точности 10(Р): z2 ном=0,6 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- реле максимального тока марки РТ-40/100: rРТ=0,003 Ом;

- реле времени марки РВМ-12: rРВМ=0,1 Ом.

Для фидеров районных потребителей 10 кВ выбрали ТТ марки: 2×ТПЛК-10-200/5 У3.

Проверка на электродинамическую стойкость, кА:

Проверка на термическую стойкость, кА2×с:

Проверка ТТ на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Для класса точности 0,5: z2 ном=0,4 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- амперметр марки Э378: rА=0,02 Ом;

- счётчик активной энергии марки СА4-И672: rСА=0,1 Ом;

- счётчик реактивной энергии марки СР4-И673: rСР=0,1 Ом.

Рассчитываем суммарное активное сопротивление всех подключенных приборов, Ом:

Проверка трансформаторов напряжения

Выбранные трансформаторы напряжения проверяются:

- на соответствие классу точности по вторичной нагрузке:

где S2ном – номинальная мощность ТН в выбранном классе точности;

S2 - суммарная мощность, потребляемая подключенными к ТН приборами, ВА:

где Sприб – мощность, потребляемая всеми катушками прибора, ВА;

cosφприб – коэффициент мощности прибора.

Для шин ТП выбрали ТН марки: 3×ЗНОГ-220-82 У1.

Для шин РУ-2×25 кВ выбрали ТН марки: 4×ЗНОМ-35-72 У1.

Проверка на соответствие классу точности по вторичной нагрузке, ВА:

т.к. обмотки ТН соединены по схеме открытого треугольника.

Проверка условия (4.5.2.1), ВА:

Для шин районных РУ-10 кВ выбрали ТН марки: 3×НОМ-10-66 У3.

Проверка на соответствие классу точности по вторичной нагрузке, ВА:

Проверка условия, ВА:

Расчёт параметров и выбор источников питания собственных нужд. Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного агрегата

На тяговых подстанциях обычно применяются постоянный оперативный ток, источником которого являются аккумуляторные батарей типа СК, работающие в режиме постоянного поднаряда.

Аккумуляторную батарею (АБ) выбирают по необходимости емкости, определяемой типовым набором батареи, и по напряжению, которое должно поддерживаться на шинах постоянного тока.

При выборе батареи исходят из аварийного режима работы электроустановки, когда к постоянной нагрузке батареи добавляется нагрузка аварийного освещения и других потребителей, переключаемых на питание от постоянного тока при исчезновении переменного напряжения. К постоянной нагрузке на подстанциях относятся цепи управления, сигнализации, защиты, автоматики, телемеханики, блокировок безопасности, на тяговых подстанциях постоянного тока – держащие катушки быстродействующих выключателей. При напряжении батареи 110 В постоянная нагрузка составляет 10-20 А, нагрузка аварийного режима – 10-15 А.

Ток, потребляемый постоянно подключенными устройствами управления и защиты:

Расчёт тока, потребляемого постоянно подключенными устройствами управления и защиты:

Ток, потребляемый постоянно подключенными лампами выключателей:

где n – количество ламп выключателей;

IЛ - потребляемый ток одной лампой, А.

Расчёт тока, потребляемого постоянно подключенными лампами выключателей:

Потребляемая суммарная мощность ламп, Вт:

Ток, потребляемый аварийным освещением:

где Pав.осв.. – мощность аварийного освещения, Вт.

Расчёт тока, потребляемого аварийным освещением:

Расчётная ёмкость, А×ч:

Номер АБ по условия кратковременного режима:

где 46 А – ток кратковременного разряда для СК-1.

Расчёт номера АБ по условиям кратковременного режима:

5.2 Выбор трансформатора собственных нужд

На тяговой подстанции устанавливается два трансформатора собственных нужд (ТСН) с вторичным напряжением 380/220 В, каждый из которых рассчитан на полную мощность собственных нужд.

Питание ТСН на ТП переменного тока осуществляется от шин РУ-2×25 кВ.

При использовании элегазовых или вакуумных выключателей устройства подогрева масла и приводов в зимнее время питаются от ТСН.

Необходимая мощность для питания СН переменного тока может быть определена суммированием мощностей всех потребителей подстанции.

Расчётная мощность ТСН:

где Sу – установленная мощность ТСН, кВА:

где ΣPу , ΣQу – суммарная соответственно активная и реактивная установленная мощность СН, rВт, rвар.

По данным таблицы 4 находим ΣPу и ΣSу:

где Σ(Pу×kу ) – суммарная заданная активная мощность СН, кВт,

Для выключателя типа: ВГТ-220-40/2500 У1:

Потребляемая мощность выключателями ВН, кВт:

Для выключателя типа: ВВС-35-25/1600 УХЛ1:

Потребляемая мощность выключателями СН, кВт:

Для выключателя типа: ВВС-27,5-20/1600 УХЛ1:

Потребляемая мощность выключателями НН, кВт:

Расчёт заземляющего устройства

Расчет заземляющего устройства (ЗУ) в курсовом проекте предлагается выполнить по методике, изложенной в [5].

В основу расчета положен графоаналитический метод, основанный на применении теории подобия, которая предусматривает:

1. Замену реального грунта с изменяющимся по глубине удельным сопротивлением эквивалентной двухслойной структурой с сопротивлением верхнего слоя 1, толщиной h и сопротивлением верхнего слоя 2, значения которых определяются методом вертикального электрического зондирования рисунок 17.

Рисунок 17. Эквивалентная двухслойная структура грунта

2. Замену реального сложного заземляющего контура, состоящего из сис темы вертикальных электродов, объединенных уравнительной сеткой с ша гом 4 - 20 м, и любой конфигурации - эквивалентной квадратной расчет ной моделью с одинаковыми ячейками, однослойной структурой земли (3) при сохранении их площадей (S), общей длины вертикальных (LВ), горизонтальных (LГ) электродов, глубины их залегания (hГ), значения сопротивления растекания (RЭ) и напряжения прикосновения (Unp) (рис.18).

Рисунок 18. Эквивалентная квадратная расчётная модель с одинаковыми ячейками

Предварительно принимаются следующие расчетные величины:

1) длина горизонтальных заземлителей, м:

2) число вертикальных электродов, шт:

3) длина вертикального электрода:

где h - толщина верхнего слоя земли (h=1,6 м), м;

Расчёт длины вертикального электрода, м:

4) общая длина вертикальных электродов, м:

5) расстояние между вертикальными электродами, м:

6) глубина заложения горизонтальных электродов hГ принимается равной 0,5 м.

Площадь заземляющего контура SТП принимается по плану открытой части ТП, сохраняя при этом расстояние от границы контура до огражде ния не менее 2 м.

Сопротивление заземляющего контура, Ом:

где  - эквивалентное сопротивление грунта, Ом×м:

Если выполняется условие:, то: (7.8)

Если выполняется условие: , то: (7.10)

Расчёт эквивалентного сопротивления грунта, Ом×м:

Расчёт сопротивления заземляющего контура, Ом:

В связи с тем, что окончательным критерием безопасности электроустановки является величина напряжения прикосновения Unp, определяется его величина по формуле:

где - ток однофазного к.з. на землю в РУ питающего напряжения, кА:

 - коэффициент прикосновения:

где  - коэффициент, характеризующий условие контакта человека с землей;

- расчетное сопротивление тела человека, Ом;

М – функция отношения , определяемая по таблице 27:

. (7.16)

Таблица 27. Функция отношения

Расчёт сопротивления растекания тока со ступней человека, Ом:

Расчёт коэффициента, характеризующего условие контакта человека с землёй:

Расчёт коэффициента прикосновения:

Расчёт напряжения прикосновения, кВ:

Допустимое значение напряжения прикосновения, В, определяется в за висимости от времени протекания тока к.з. из табл.20 .

Заключение

В данном курсовом проекте предполагался расчет транзитной ТП, состояний из ОРУ-110 кВ, ОРУ-2*27,5 и КРУН-10 кВ. Я рассчитал максимальные рабочие токи, рассчитал токи короткого замыкания. После этого мною были выбраны изоляторы, выключатели, разъединители, предохранители, ТТ, ТВ и устройства защиты от перенапряжения.

После выбора я проверил оборудования. Далее я произвел расчет параметров и выбор источников питания собственных нужд, заземляющего устройства.

Я выполнил цель курсового проекта т.е. спроектировал тяговую подстанцию и выбрал всю необходимую к ней аппаратуру . Разработал главную схему электрических соединений ТП.

Список литературы

1.Электрические подстанции. С.В. Почаевец. Москва 2001г.

2.Методические указания.

3.Справочник по электроснабжению железных дорог К.Г. Марквардта. Москва 2004г.

4.Электроснабжение ж.д. М.Н.Звездкин. Москва 1985г.

5.Силовое оборудование тяговых подстанций ж.д. Ю.Д.Сапронова. Москва 2004г.

6.Электроснабжение электрофицированых ж.д. А.М. Зиманова.

Размещено на

Страницы: 1, 2, 3, 4