Разработка схемы главных электрических соединений подстанции

Курсовая работа

На тему: «тяговая подстанция переменного тока»

КП: 230505.575-642

 

Выполнил: Мингалеев А.Ю.

Проверил: Парфианович А.П.

 

 

Хабаровск

2019

					КП: 230505.575-642
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.		Мингалеев А.Ю.				Лит.			Лист	Листов
Пров.		Парфианович А.П. СслиС.И.нов					У		2
Реценз						ДВГУПС Кафедра "СЭ"
Н. контр.
Утв.

Оглавление

 

Введение. 3

Исходные данные. 4

1. Разработка схемы главных электрических соединений подстанции. 5

1.1 Схема распределительного устройства высшего напряжения. 6

1.2 Схема распределительного устройства среднего напряжения. 8

1.3 Схема распределительного устройства низшего напряжения. 10

2. Выбор силовых трансформаторов. 12

3. Расчет токов короткого замыкания. 13

3.1 Расчетная схема. 13

3.2 Схема замещения. 13

3.3 Расчёт максимальных и ударных токов короткого замыкания          распределительных устройств. 16

4. Расчет максимальных рабочих токов. 18

4.1 Расчетная схема. 18

4.2 Расчет максимальных рабочих токов распределительных устройств. 18

5. Выбор основного оборудования подстанции. 19

5.1 Выбор выключателей. 20

5.2 Выбор разъединителей. 22

5.3 Выбор измерительных трансформаторов тока. 23

5.4 Выбор измерительных трансформаторов напряжения. 25

Заключение. 28

Список литературы.. 29

 

 

Введение

Тяговая подстанция (железнодорожная): Электрическая подстанция, предназначенная для электроснабжения железнодорожного электроподвижного состава. ГОСТ 34062-2017.

Расчет тяговой подстанции производится с целью обеспечить, электроподвижного состава и систему тягового электрооборудования, электроснабжением, достаточной мощностью и максимальной пропускной способностью.

Важные составные части курсовой:

1. Сделать расчетную часть физических и электрических величин тяговой подстанции и электрооборудования.

2. Рассчитать прежде всего токи: короткого замыкания, рабочие токи, токи фидеров, ударные токи и найти по паспортным данным номинальные токи.

3. Обеспечить работу электрооборудования в допустимых для него пределах по нагрузке и необходимым качеством электрической энергии (в первую очередь уровнем напряжением), а также создать необходимый резерв.

4. При выборе одно из элементов тяговой подстанции по паспортным данным производителя учитывать, чтобы электрооборудование соответствовало всем расчетным требованиям.

5. Определить оптимальное оборудование так, чтобы учесть эффективность, энергоустойчивость и энергобезопасность при подходящем финансовом капитале.

 

Исходные данные

Рис. 1. Схема подключения подстанций к ЛЭП

Номер расчетной подстанции: 7 (отпаячная)

Таблица 1 - Длина звеньев ЛЭП

Вариант	Длина звена ЛЭП, км
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
7	42	47	43	47	39	41	38	45	48	52	55

Таблица 2- Мощность короткого замыкания источников питания

Sкз1, мВА	Sкз2, мВА
1600	2600

Таблица 3 - Мощность и напряжение обмоток силового трансформатора, количество фидеров распределительных устройств тяговой подстанции

Силовой трансформатор				Количество фидеров
Мощность	Напряжение обмоток
Sном, МВА	Uвн, кВ	Uсн, кВ	Uнн, кВ	СН	НН
40	230	38,5	27,5
	uк,%			8	6
	Uвс	Uвн	Uсн
	12,5	22	9,5

Таблица 4 - Максимальные нагрузки фидеров районного напряжения

РУ 35 кВ, кВА	РУ 10 кВ, кВА
2600	1400

Таблица 5 - Максимальные токи фидеров контактной сети

Ток плеч, А
Левого	Правого
750	800

 

 

Расчет токов короткого замыкания

Расчетная схема

Рис. 7. Расчётная схема расчёта токов короткого замыкания

Необходимо предварительно выбрать расчетные условия, отвечающие требованиям ПУЭ, в частности расчетную схему электроустановки.

Выбор схемы следует производить с учетом возможных электрических схем соответствующей электроустановки при различных продолжительных режимах ее работы, а также с учетом электрической удаленности различных источников энергии от расчетной точки КЗ.

Расчетная схема, как правило, включает в себя все элементы, влияющие на ток КЗ: два источника питания, два трансформатора, длины линий. Учитываем воздействие источников сопротивлениями

Сопротивления звеньев ЛЭП определяем по формуле:

- длина i -го участка ЛЭП, км;

- удельное индуктивное сопротивление ЛЭП, Ом/км.

Допустимо удельное индуктивное сопротивление прямой последовательности воздушных линий напряжением до 220 кВ принимать равным 0,4 Ом/км.

Схема замещения

Рис. 8. Схема замещения ЛЭП

Преобразуем схему замещения относительно расчётной ТП №4.

Рис. 9. Первая преобразованная схема замещения ЛЭП

Первое преобразование:

Рис. 10. Вторая преобразованная схема замещения ЛЭП

Второе преобразование:

Сопротивление системы до шин высокого напряжения ТП определяется по формуле:

Получаем:

Рис. 11. Четвертая преобразованная схема замещения ЛЭП

Третье преобразование:

Рис. 12. Четвертая преобразованная схема замещения ЛЭП

Четвертое преобразование – это переход от трёх лучевой звезды к двухлучевой:

Далее составляем расчетную схему.

Рис. 13. Расчетная схема

Сопротивления обмоток:

Определим результирующие сопротивления до каждой из точек КЗ:

 

Расчетная схема

Рис. 14. Расчетная схема для определения максимальных рабочих токов

Выбор выключателей

Выбираем элегазовый выключатель ВГУ–220 50/3150 У3 производства ОАО "Нижнетуринский электроаппаратный завод". Предназначен для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 и 60 Гц для закрытых распределительных устройств напряжением 220 кВ. Выключатель имеет пополюсное управление встроенным электромагнитным приводом.

Таблица – 9 Технические характеристики выключателя ВГУ–220 У3

Выключатель, ВГУ–220 50/3150 У3	Номинальное напряжение, кВ	Номинальный ток выключателя, А	Номинальный ток отключения, кА	Предельный сквозной ток, кА	Ток термической стойкости, кА	Время включения, с,
	220	3150	50	127	50	не более - 0,12

1. По напряжению:

 - номинальное напряжение, кВ

 - рабочее напряжение РУ, кВ.

2. По длительно допустимому току:

 А

 - номинальный ток выключателя, А

 - максимальный рабочий ток присоединения (установка выключателя), А

3. По отключающей способности:

 А

 - номинальный ток отключения, кА

- максимальный ток короткого замыкания, кА

4. По электродинамической стойкости:

4.1. По предельному периодическому току

 А

 - предельный сквозной ток, кА

- максимальный ток короткого замыкания, кА

4.2. По ударному току, кА:

5. По термической стойкости:

 кА

 - предельный ток термической стойкости, кА

- время прохождения тока термической стойкости, с

- тепловой импульс тока к.з.,

Рис. 15. Выключатель элегазовый ВГУ–220 50/3150 У3

1. Модуль дугогасительный

2. Колонка опорная

3. Шкаф управления с приводом

4. Шкаф распределительный

5. Конденсаторы (емкостные делители)

Таблица 10 – Результаты выбора выключателей

Наименование места установки	Тип разъединителя	Номинальный ток выключателя, А	Ток термической стойкости, кА	Предельный сквозной ток, кА	Время включения, с,	Производитель
РУ-220 кВ	ВГУ-220 У3	3150	50	127	не более - 0,12	ООО "ЭЛЕКОМ"
РУ-38,5 кВ	VXC - 6325/35-200	2500	25	95	не более - 0,3	Schneider Electric
РУ-27,5 кВ	ВБЦО-27,5	1600	25	63	не более - 0,6	ООО "ЭЛЕКОМ"

Выбор разъединителей

Рис. 16. Разъединитель РГНП-220/1000 УХЛ1

Таблица – 11 Технические характеристики разъединителя РГНП-220/1000 УХЛ1

Наименование и тип изделия	Ток термической стойкости, кА	Предельный сквозной ток, кА	Масса, кг	Комплектующий привод, тип
РГНП-220/1000 УХЛ1	40	100	448	ПД-14УХЛ1

РГНП-220/2000 УХЛ1

Р – разъединитель
Г – горизонтально-поворотный тип

Н – уровень изоляции по ГОСТ 1516.3-96
П – с полимерной изоляцией

Количество заземлителей – 1

220 — номинальное напряжение, кВ

Номинальный ток - 2000, А
УХЛ – климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69
Категория размещения по ГОСТ 15150-69 (2 – для разъединителей РГ-В-35 вертикальной установки; 1 – для всех остальных разъединителей)

Преимущества

· Контактные поверхности покрыты гальваническим оловом и серебром

· Элементы конструкции, выполненные из черного металла, имеют стойкие антикоррозийные покрытия горячим и термодиффузионным цинком

· В основаниях поворотных колонок и скользящем контакте главного токоведущего контура применены закрытые подшипники с заложенной в них долговременной смазкой, не требующие обслуживания в течение всего срока службы

· Надежность контактной системы (в конструкции отсутствуют гибкие связи, применен скользящий контакт)

· Разъединители работоспособны при гололеде до 20 мм, тогда как разъединители РДЗ допускают оперирование при толщине корки льда до 10 мм.

· Отсутствие межколонковой тяги.

ПД-14УХЛ1

Разъединители комплектуются полимерными или высоко прочными фарфоровыми изоляторами.Управление главными контактными ножами разъединителей и заземлителями может осуществляться как электродвигательными приводами ПД-14УХЛ1, так и ручными приводами ПРГ-5УХЛ1. Приводы ПРГ-5УХЛ1 комплектуются переключающими устройствами типа ПУ на базе герконов, а приводы ПД-14УХЛ1 — блоком коммутации на базе микро выключателей.

Таблица 12 – Результаты выбора разъединителей

Наименование места установки	Тип разъединителя	Ток термостойкости, кА	Сквозной ток, кА	Масса, кг	Комплектующий привод, тип	Производитель
РУ-220 кВ	РГНП-220/2000 УХЛ1	40	100	448	ПД-14УХЛ1	ООО "ЭНЕРГОСЕТЬ"
РУ-38,5 кВ	РРЗ 2-35/2000 УЗ	40	100	80	гл.нож – ПД-14УХЛ1 зазем. –ПД-14УХЛ1	ООО "ЭНЕРГОСЕТЬ"
РУ-27,5 кВ	РНДЖ-27,5/1600	25	65	49	ПД-14УХЛ1	ООО «ТЕСЛА»

Курсовая работа

На тему: «тяговая подстанция переменного тока»

КП: 230505.575-642

 

Выполнил: Мингалеев А.Ю.

Проверил: Парфианович А.П.

 

 

Хабаровск

2019

					КП: 230505.575-642
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.		Мингалеев А.Ю.				Лит.			Лист	Листов
Пров.		Парфианович А.П. СслиС.И.нов					У		2
Реценз						ДВГУПС Кафедра "СЭ"
Н. контр.
Утв.

Оглавление

 

Введение. 3

Исходные данные. 4

1. Разработка схемы главных электрических соединений подстанции. 5

1.1 Схема распределительного устройства высшего напряжения. 6

1.2 Схема распределительного устройства среднего напряжения. 8

1.3 Схема распределительного устройства низшего напряжения. 10

2. Выбор силовых трансформаторов. 12

3. Расчет токов короткого замыкания. 13

3.1 Расчетная схема. 13

3.2 Схема замещения. 13

3.3 Расчёт максимальных и ударных токов короткого замыкания          распределительных устройств. 16

4. Расчет максимальных рабочих токов. 18

4.1 Расчетная схема. 18

4.2 Расчет максимальных рабочих токов распределительных устройств. 18

5. Выбор основного оборудования подстанции. 19

5.1 Выбор выключателей. 20

5.2 Выбор разъединителей. 22

5.3 Выбор измерительных трансформаторов тока. 23

5.4 Выбор измерительных трансформаторов напряжения. 25

Заключение. 28

Список литературы.. 29

 

 

Введение

Тяговая подстанция (железнодорожная): Электрическая подстанция, предназначенная для электроснабжения железнодорожного электроподвижного состава. ГОСТ 34062-2017.

Расчет тяговой подстанции производится с целью обеспечить, электроподвижного состава и систему тягового электрооборудования, электроснабжением, достаточной мощностью и максимальной пропускной способностью.

Важные составные части курсовой:

1. Сделать расчетную часть физических и электрических величин тяговой подстанции и электрооборудования.

2. Рассчитать прежде всего токи: короткого замыкания, рабочие токи, токи фидеров, ударные токи и найти по паспортным данным номинальные токи.

3. Обеспечить работу электрооборудования в допустимых для него пределах по нагрузке и необходимым качеством электрической энергии (в первую очередь уровнем напряжением), а также создать необходимый резерв.

4. При выборе одно из элементов тяговой подстанции по паспортным данным производителя учитывать, чтобы электрооборудование соответствовало всем расчетным требованиям.

5. Определить оптимальное оборудование так, чтобы учесть эффективность, энергоустойчивость и энергобезопасность при подходящем финансовом капитале.

 

Исходные данные

Рис. 1. Схема подключения подстанций к ЛЭП

Номер расчетной подстанции: 7 (отпаячная)

Таблица 1 - Длина звеньев ЛЭП

Вариант	Длина звена ЛЭП, км
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
7	42	47	43	47	39	41	38	45	48	52	55

Таблица 2- Мощность короткого замыкания источников питания

Sкз1, мВА	Sкз2, мВА
1600	2600

Таблица 3 - Мощность и напряжение обмоток силового трансформатора, количество фидеров распределительных устройств тяговой подстанции

Силовой трансформатор				Количество фидеров
Мощность	Напряжение обмоток
Sном, МВА	Uвн, кВ	Uсн, кВ	Uнн, кВ	СН	НН
40	230	38,5	27,5
	uк,%			8	6
	Uвс	Uвн	Uсн
	12,5	22	9,5

Таблица 4 - Максимальные нагрузки фидеров районного напряжения

РУ 35 кВ, кВА	РУ 10 кВ, кВА
2600	1400

Таблица 5 - Максимальные токи фидеров контактной сети

Ток плеч, А
Левого	Правого
750	800

 

 

Разработка схемы главных электрических соединений подстанции

Электроприемники первой категории — это электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

И электрифицированные железные дороги являются потребителями именно этой категории. Поэтому, необходимо в нормальных режимах обеспечить их электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допускается лишь на время автоматического восстановления питания.

Независимый источник питания — источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания. К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

1. каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания.

2. секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.

Далее рассмотрим подробнее каждое РУ подстанции.

Рис. 2. Структурная схема отпаячной подстанци