Проект электроснабжения подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Исходные данные

2. Составление схемы главных электрических соединений подстанции

3. Выбор числа, типа и мощности агрегатов

3.1 Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры

3.2 Выбор трансформатора СН

3.3 Выбор понижающего трансформатора

3.4 Выбор тягового трансформатора

3.5 Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры

3.7 Определение максимальных рабочих токов

4. Расчет токов короткого замыкания

4.1 Сопротивление элементов цепи К.З

4.2 Трансформатор собственных нужд

4.3 Сопротивление до точек К.З

4.4 Ток К.З

4.5 Мощность трёхфазного симметричного К.З

4.6 Установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ

4.7 Ударный ток К.З

4.8 Действующее значение ударного тока

5. Проверка оборудования тяговой подстанции

5.1 Проверка шин

5.2 Проверка изоляторов

5.3 Проверка высоковольтных выключателей

5.4 Разъединители

5.5 Быстродействующие выключатели

5.6 Трансформаторы тока

5.7 Трансформаторы напряжения

6. Выбор сглаживающего устройства

7. Выбор аккумуляторной батареи

8. Расчёт защитного заземляющего устройства

9. Экономическая часть проекта

Список использованной литературы

1. Исходные данные

Род тока Т.П.	Постоянный
Представление сопротивлений при расчете токов к.з.	В и.е.
Тип Т.П. и ее номер на рисунке 1.1	Транзитная, №4
Мощность к.з. на вводах опорных подстанций № 1 и 5, связывающих их с энергосистемой (в числителе SкзI , в знаменателе ? SкзII), МВ·А	750/650
Число фидеров питающих КС	4
Число фидеров районных потребителей (числитель) и наибольшая мощность, передаваемая по одному фидеру (знаменатель), кВ·А	4/1700
Количество энергии, отпускаемой за год на тягу поездов, кВт·ч	75·106
Время действия релейных защит tз, с:
На вводах 110 кВ	1,8
На вводах 35 кВ	1,2
На вводах 6 ? 10 кВ	1
На фидерах 35; 27,5; 10; 6 кВ	0,4
Данные для выбора аккумуляторной батареи напряжением 220 В:
Постоянный ток нагрузки, А	9
Временный ток нагрузки, А	14
Данные для расчета заземляющего устройства:
Площадь, занимаемая территорией Т.П. S, м2	12000
Удельное сопротивление земли с, Ом·м	150

Рисунок 1. Схема присоединения подстанций к системе внешнего электроснабжения

2. Составление схемы главных электрических соединений подстанции

ОРУ-110 кВ отпаечных подстанций выполняются по мостиковой схеме «Н», аналогично схемам транзитных подстанций. В отличие от последних, вместо выключателя в рабочей перемычке устанавливается два разъединителя, и, кроме того, отсутствует ремонтная перемычка. Отпаечные подстанции, как правило, нормально питаются от одной из двух ЛЭП.

ОРУ 35 кВ и РУ-6 и 10 кВ на тяговых подстанциях выполняют с одинарной системой шин, секционированной высоковольтным выключателем. Для их сооружений применяют блоки заводского изготовления /3, с.209-213/, /6, с.478-517/.

Электроснабжение устройств автоблокировки осуществляется от тяговых подстанций по линиям 6 - 10 кВ, 50 Гц, которые получают питание от шин собственных нужд через повышающий трансформатор 0,38/6-10 кВ.

На тяговых подстанциях постоянного тока применяется схема с двойной трансформацией, с использованием трёхобмоточных понижающих и двухобмоточных преобразовательных трансформаторов.

РУ-3,3 кВ состоит из рабочей (плюсовой шины), минусовой и запасной шин. Плюсовая и запасная шины разделяются двумя разъединителями на три секции, а минусовая шина не секционируется.

Выпрямительные агрегаты присоединяют к шинам РУ-3,3 кВ через быстродействующие выключатели (БВ) и разъединители. На каждой подстанции устанавливаются два преобразовательных агрегата - один рабочий, другой - резервный.

К средней секции РУ-3,3 кВ присоединяется сглаживающее устройство. Для повышения отключающей способности БВ и снижения перенапряжений параллельно реакторам сглаживающего устройства подключается разрядное устройство УРД - 1.

Фидеры контактной сети через БВ и разъединители с одной секции питают пути одного направления, а с другой - другого направления.

К каждой секции шин РУ, где подключены преобразовательные агрегаты, подключены также ТСН, ТН и ОПН.

3. Выбор числа, типа и мощности агрегатов и трансформаторов

3.1 Выбор и определение числа выпрямителей

Число выпрямителей определяется по формуле:

, (3.1)

где

I_dн - номинальный ток выпрямителя, А;

K_пер - коэффициент перегрузки.

Для магистральных участков K_пер =1,0

I_ср - средний ток нагрузки подстанции, А; Определяется по формуле:

, (3.2)

А.

По формуле (3.1) находим необходимое число выпрямителей:

шт.

3.2 Выбор трансформатора СН

Устанавливается два ТСН с вторичным напряжением 380/220 В, каждый из которых рассчитывается на полную мощность СН. Питание осуществляется от шин РУ - 10 кВ.

Мощность ТСН:

(3.3)

где:

К_сн? коэффициент собственных нужд, равный 0,005;

N_тп ? число понижающих трансформаторов на тяговой подстанции, 2;

S_нтп - номинальная мощность понижающего трансформатора;

S_аб - мощность устройств автоблокировки, 60 кВ·А;

S_мх - мощность передвижной базы масляного хозяйства 20,0 кВ·А.

По справочным данным выбираем ТМ 400/10

3.3 Выбор понижающего трансформатора

Типовым решением для ТП постоянного тока является схема с двойной трансформацией.

Расчетная мощность трехобмоточного трансформатора определяется по формуле:

(3.4)

где:

K_p - коэффициент, учитывающий разновременность наступления максимумов тяговой и нетяговой нагрузок 0,95-0,98;

S_Т - мощность тяговой нагрузки, кВА;

S_р - мощность районной и нетяговой нагрузки, кВА;

S_СН - мощность трансформатора СН, кВА.

(3.5)

S_{расч мах}=

Выбираем по условию S_п.ном?S_расч.max трансформатор ТДТН - 16000/100

3.4 Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры

Токоведущие части и электрические аппараты выбираются по номинальным условиям длительного режима работы.

Общие условия выбора аппаратуры по длительному режиму заключается в сравнении рабочего напряжения и максимального рабочего тока с его номинальным напряжением и током.

U_раб ? U_ном; (3.6)

I_{раб мах} ? I_ном.дп; (3.7)

где:

U _раб - рабочее напряжение установки, кВ;

U_ном - номинальное (каталожное) значение напряжения, кВ;

I _{раб.мах} -рабочий ток в максимальном режиме, А;

I_ном.дп - номинальный (каталожный) ток, А.

3.5 Определение максимальных рабочих токов

· Наибольший рабочий ток на вводах понижающих трансформаторов

(3.11)

К_пер - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, зависящий от температуры охлаждающей среды и начальной нагрузки(К_пер = 1,3).

110 кВ:

35 кВ:

10 кВ:

0,4 кВ:

· Наибольший рабочий ток шин понижающих трансформаторов и секционного выключателя:

(3.12)

Где: К_рнII - коэффициент распределения нагрузки по шинам вторичного напряжения, равный 0,5 - 0,7 (0,7 - при меньшем пяти чисел присоединений).

35 кВ:

10 кВ:

0,4 кВ:

· Наибольший рабочий ток первичной обмотки преобразовательного трансформатора может быть определён по выражению:

, (3.13)

где K_пер - коэффициент перегрузки, с учётом перегрузочной способности выпрямителя, принять K_пер = 1,25; S_НПРТР - номинальная мощность преобразовательного трансформатора; U_н1 - номинальное напряжение первичной обмотки преобразовательного трансформатора

· Наибольший рабочий ток вторичной обмотки преобразовательного трансформатора может быть определён:

для трёхфазной мостовой двенадцатипульсовой схемы выпрямления

, (3.14)

· Наибольший рабочий ток главной и «плюсовой» шины РУ-3,3 кВ тяговой подстанции постоянного тока

, (3.15)

где K_рн - коэффициент распределения нагрузки на шинах (при N = 2 K_рн =0,8); N -число преобразовательных агрегатов на подстанции.

· Наибольший рабочий ток запасной шины РУ-3,3 кВ I_р.наиб. = I_ф.наиб., где I_ф.наиб. - наибольший рабочий ток фидера контактной сети

в курсовом проекте можно принять I_ф.наиб. = 3000 А.

· Наибольший рабочий ток минусовой шины РУ-3,3 кВ

I_р = N•I_dн, (3.16)

Выбранное оборудование по каждому РУ сведем в таблицу 1.

Таблица 1 - Выбор и проверка коммутирующей аппаратуры

Тип выбираемого аппарата	Расчётные данные	Паспортные данные	Результат (годен, не годен)
	Uраб, кВ	Iраб.max, кА	Iп0, кА	iу, кА	Bк, кА2•t	qmin, мм2	Uном, кВ	Iном, кА	Iном.откл, кА	iскв, кА	I2•tТ, кА2•t	qш, мм2
ОРУ-110кВ	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Шины АС-95	110	0,29	4	10,2	29,6	60	110	0,33				95	годен
Разъединитель РНД(3)-110/630	110	0,29	4	10,2	29,6		110	0,63		80	1452		годен
Выключатель ВМТ-110Б-25/1250	110	0,29	4	10,2	29,6		110	1,25	25	65	1875		годен
Тр-р тока ТФНД-110М	110	0,29	4	10,2	29,6		110	0,3		63,6	1518,7		годен
Разрядник ОПН-110	110						110						годен
Изолятор ПС-70	110						110						годен
Привод ПП-61													годен
Двигатель МУН-13													годен
РУ-35кв
Шины АС-95	35	0,32	1,96	4,98	4,78	24,3	35	0,33				95	годен
Разъединитель РНД(3)-35/630	35	0,32	1,96	4,98	4,78		35	0,63	18,5	64	1600		годен
Выключатель ВГБЭ-35/630	35	0,32	1,96	4,98	4,78		35	0,63	12,5	35	468,7		годен
Тр-р напряжения НОМ-35-66	35						35						годен
Тр-р тока ТФНД-35М	35	0,32	1,96	4,98	4,78		35	0,3		42,4	1140,7		годен
Разрядник ОПН-35-10УХЛ	35						35						годен
Изолятор ПС-70	35						35						годен
РУ-10кВ
Шины А80х6	10	1,14	4,51	11,5	21,4	51,3	10	1,15				80	годен
Разъединитель РВРЗ-10/2000-1	10	1,14	4,51	11,5	21,4		10	2		47	3969		годен
Выключатель ВВТЭ-10-20/1600	10	1,14	4,51	11,5	21,4		10	1,6	20	20	675		годен
Тр-р напряжения НТМН-10	10						10						годен
Тр-р тока ТПОЛА-10/1500/5	10	1,14	4,51	11,5	21,4		10	1,5		33,9	28518		годен
Разрядник ОПН-10	10						10						годен
Изолятор ОФ-10/375	10						10						годен
РУ-3,3кВ
Шины: +3А - 120х10 -4А - 120х10 Зап.2А - 120х10	3,3 3,3 3,3	4,8 6 3	24,4	21,2			3,3 3,3 3,3	4,86 6,5 3,9				120 120 120	годен
Разъединитель РВК-10/4000	3,3	4,8	24,4	21,2			3,3	4					годен
Выключатель ВАБ-43-4000/30-Л-У4	3,3	4,8	24,4	21,2			3,3	2*3					годен
Разрядник ОПН-3,3-0,1 ОПНК-П1-3,3УХЛ1	3,3 3,3							3,3 3,3					годен
Изолятор ОФ-6-375	3,3							3,3					годен
РУ-0,4кВ
Шины А60х6	0,4	750	11,5	21,2	93,3	107		0,4	870				годен
Выключатель ВАМУ	0,4	750	11,5	21,2	93,3			0,4					годен
Разрядник ОПН-0,4	0,4							0,4					годен
Изолятор ОФ-6-375	0,4							0,4					годен
Тр-р тока ТОП-0,66	0,4	750	11,5	21,2	73,7	95,4		0,4	800				годен

4. Расчет токов короткого замыкания

Согласно правилам ПУЭ проверка на электродинамическую и термическую стойкость шин и агрегатов производится по току трехфазного к.з. Так на подстанциях токи трехфазного к.з. больше токов однофазного к.з.

В сетях с изолированной нейтралью отключающая способность высоковольтных выключателей проверяется по току трехфазного к.з., а в сетях с глухозаземленной нейтралью (110 кВ и выше) - по токам трехфазного и однофазного к.з.

При расчете токов к.з. принимается ряд допущений: все ЭДС источников питания считаются совпадающими по фазе; не учитываются насыщение магнитных систем, имеющихся в цепи к.з.; не учитываются ёмкостные проводимости цепи к.з. и токи намагничивания трансформаторов.

Схема замещения главных электрических соединений отпаечной подстанции.

Рисунок 2.? Схема замещения ТП

Рисунок 3.? Схема замещения и преобразования ТП

4.1 Сопротивление элементов цепи к.з.

(4.1)

где: U_ср - среднее напряжение, кВ;

S_к.з - мощность к.з. на вводах опорной подстанции, мВ*А

В исходной схеме преобразуем ? в

Рисунок 4.? Схема замещения и преобразования ТП.

(4.2)

(4.3)

(4.4)

Рисунок 5.? Схема замещения и преобразования ТП.

(4.5)

(4.6)

Рисунок 6.? Схема замещения и преобразования ТП.

(4.7)

(4.8)

Рисунок 7.? Схема преобразования ТП.

(4.9)

(4.10)

4.2 Трансформатор СН

(4.11)

(4.12)

(4.13)

4.3 Сопротивление до точек к.з

К1: (4.14)

К2: (4.15)

К3: (4.16)

К4: (4.17)

К5:

4.4 Ток к.з

(4.18)

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

, (4.19)

где U_ср - среднее напряжение источника питания.

4.6 Установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ определяется по выражению

, (4.20)

где I_dн - номинальный выпрямленный ток выпрямительного агрегата; N - число выпрямительных агрегатов, нормально находящихся в работе № 1; S_НПР.ТР. - мощность преобразовательных трансформаторов, питающих выпрямительный агрегат; S_к.з. - мощность к.з. на шинах переменного тока, от которых питаются преобразовательные трансформаторы; U_к - напряжение к.з. преобразовательного трансформатора, %.

4.7 Ударные токи к.з

, (4.21)

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

4.8 Действующее значение ударного тока

. (4.22)

4.9 Для однофазного к.з. в точке 1

(4.23)

По (4.21) определяем ударный ток:

По (4.22) находим действующее значение ударного тока:

По (4.19) определяем мощность к.з.:

Таблица 2 - Результаты расчёта токов к.з.

№ точки к.з.	Трёхфазное к.з.	Однофазное к.з.
	Iк, кА	Sк, кВ•А	iу, кА	Iу, кА	Iк, кА	Sк, кВ•А	iу, кА	Iу, кА
К1	4,002	797,141	10,187	6,042	2,2	138,6	5,6	3,32
К2	1,957	125,42	4,982	2,955
К3	4,51	82,021	11,48	6,81
К4	11,577	8,021	21,284	12,576
К5	12,976	74,167	33,032	19,593

5. Проверка оборудования тяговой подстанции

Выбранное по условиям длительного режима оборудование тяговой подстанции следует проверить по условиям к.з., т.е.на электродинамическую и термическую стойкость.

В общем случае, для проверки электродинамической стойкости оборудования необходимо находить механические напряжения в материале оборудования и сравнить их с допустимыми значениями в соответствии с условием:

(5.1)

Непосредственно такой подход реализуется только для проверки жестких шин. Для остальной типовой электрической аппаратуры используется косвенный подход, при котором обеспечивается электродинамическая стойкость, т.е. должно соблюдаться условие:

(5.2)

где: i_у расчетное значение удельного тока к.з.;

-каталожное нормируемое значение динамического (предельного сквозного) тока к.з.

При проверке на термическую стойкость оборудования также используется косвенный подход, при котором определяется не температура нагрева оборудования, а характеризующие её показатели. Для шин проверка на термическую стойкость заключается в определении минимального сечения термически устойчивого при к.з.:

q_ш>=q_min (5.3)

где: q_ш - выбранное по I_p.max сечении шин.

Для остальной аппаратуры проверка на термическую стойкость заключается в сравнении расчетного теплового импульса тока к.з. В_к с нормируемым значением В_н:

, (5.4)

Нормируемый тепловой импульс В_н задаётся непосредственно в каталогах, либо определяется через приведённые значения тока I_т и t_т термической стойкости: электрический ток замыкание аккумуляторный

(5.5)

Расчетный тепловой импульс может быть определён по выражению:

, (5.6)

где: I_по - начальное значение периодической составляющей тока к.з.;

Т_а - постоянная времени апериодической составляющей тока к.з.

(принять Т_а = 0,05с).

Время в течении которого проходит ток к.з.,

, (5.7)

где: t₃ - время действия защиты рассматриваемой цепи;

t_в - полное время отключения выключателя до погасания дуги.

5.1 Проверка шин

· Расчетный тепловой импульс определяется по (5.6):

110кВ:

35кВ:

10кВ:

0,4кВ:

· Наименьшее сечение:

, (5.8)

где B_К - тепловой импульс к.з., находится по выражению (2.46); С - константа, значение которой для алюминиевых шин равно 90, размерность С (А•с^1,2/мм²).

110кВ:

35кВ:

10кВ:

0,4кВ:

5.2 Проверка изоляторов

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

, (5.9)

где

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

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

0,4кВ: Изолятор ОФ - 6 - 375

Производим проверку по условию (5.9):

42,2<225,

Следовательно, изоляторы годны.

10кВ: изолятор ОНС - 10 - 300

Производим проверку по условию (5.9):

18,45<180,

Следовательно, изоляторы годны.

5.3 Проверка высоковольтных выключателей постоянного тока

10кВ

ВВТП - 10 - 20/1600

· На электродинамическую стойкость

(5.10)

· На термическую стойкость

(5.11)

(5.12)

Производим проверку по условию (5.11):

· На отключающую способность

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

(5.13)

где t_3min - время действия защиты рассматриваемой цепи, (0,01);

t_св - собственное время отключения выключателя

t₁₀=0,01+0,07=0,08 c

источником питания является система бесконечной мощности, поэтому I_nф (симметричный ток отключения)равно действующему значению тока к.з., т.е. I_nф = I_к. Тогда условие проверки на симметричный ток отключения имеет вид:

(5.14)

где I_н.откл - номинальный ток отключения выключателя .

Проверка на отключение апериодической составляющей тока к.з

, (5.15)

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

(5.16)

где i_а.ном - номинальное нормируемое значение апериодической составляющей тока к.з.

, (5.17)

где в_ном - номинальное содержание апериодической составляющей

(5.18)

Производим проверку по условию (5.15):

110кВ

ВМТ - 110Б - 25/1250

· На электродинамическую стойкость (по условию(5.10)):

· На термическую стойкость (по условию(5.11)):



· На отключающую способность (5.13):

t₁₁₀=0,01+0,035=0,045 c

· По выражению (5.16) определяем апериодическую составляющую тока:

· Производим проверку по условию (5.15):

,

· Производим проверку по условию (5.14):

35кВ

ВГБЕ - 35/630

· На электродинамическую стойкость (по условию(5.10)):

· На термическую стойкость (по условию(5.11)):

· На отключающую способность (5.13):

t₃₅=0,01+0,06=0,07 c

· По выражению (5.16) определяем апериодическую составляющую тока:

· Производим проверку по условию (5.15):

,

· Производим проверку по условию (5.14):

5.4 Разъединители

110кВ

РНД(3) - 110/630

· На электродинамическую стойкость (по условию(5.10)):

· На термическую стойкость (по условию(5.11)):

=1,635

· На отключающую способность (5.13):

t₁₁₀=0,01+0,035=0,045 c

35кВ

РНД(3) - 35/630

· На электродинамическую стойкость (по условию(5.10)):

· На термическую стойкость (по условию(5.11)):

10кВ

РВРЗ - 10/2000 - 1

· На электродинамическую стойкость (по условию(5.10)):

· На термическую стойкость (по условию(5.11)):

5.5 Быстродействующие выключатели

ВАБ-43-5000 Применяем сдвоенный БВ

· На отключающую способность:

где I_к.наиб. - установившийся ток к.з. на шинах 3,3 кВ

I_{откл.наиб.} - наибольший ток отключения БВ

5.6 Трансформаторы тока

Рисунок 8 - Расчетная схема для выбора т.т.

5.7 Трансформатор напряжения

10кВ

НТМИ-10кл0,5

Проверим по условию

S_2н>S₂ (5.19)

S_2н=120ВА

Проверку на соответствие работы в принятом классе точности производим по схеме рис.9 с учетом резерва подключения перспективных потребителей. Определим суммарной активной и реактивной мощностей приборов сведено в табл.3

Рисунок 9. - Расчетная схема для выбора трансформатора напряжения

Таблица 3

Прибор	Тип	Число катушек напряжения в приборе на 1 фазу	Число приборов на 1 фазу	Потреб. мощность парал. катушками	cos ц прибора	sin ц прибора	Мощность
				Одного прибора	Всех приборов			Pприб. Вт	Qприб. ВАр
Счетчик активный	Меркурий A/R	1	8	4	32	0,38	0,93	12,15	29,8
Счетчик реактивный	Меркурий A/R	1	8	4	32	0,38	0,93	12,15	29,8
Вольтметр с переключателем	ЭЗО	1	1	5	5	1	0	5	-
Реле напряжения	РН-54/160	1	2	1	2	1	0	2	-
31,3	59,6
У

Условие выбора удовлетворяются, так как

S_2н=120ВА>S₂=66,5ВА

6. Выбор сглаживающего устройства

В соответствии с “Правилами зашиты устройств связи от влияния тяговой сети электрических железных дорог постоянного тока “ рекомендуется на т. п. применять двухзвенные резонансно-апериодические сглаживающие устройства по схемам, предложенным ВНННЖТОМ и Западно-Сибирской железной дороги.

На рис.3 изображено двухзвенное семиконтурное сглаживающее устройство ЦННН МПС. Первое звено состоит из шести контуров на частоту от 100 до 600 Гц и реактора L_р1; второе звено состоит из конденсатора С_т и реактора L₂, параллельно которому подключен контур L_шС_ш. Это звено рассчитано на сглаживание гармоник с частотой выше 600Гц. Звено L_р2-L_шС_ш образует фильтр-пробку для частоты 300Гц: X_Lр2+X_Lш=X_сш или , откуда .

Для снижения помех в канале высокой частоты предусматривается включение конденсатора С=100мкФ между катодом выпрямителя и контуром заземления подстанции.

Сглаживающее устройство обеспечивает следующие значения:

· Эквивалентное меняющее напряжение на входе питающей линии 0,7-0,4В.

· Коэффициент сглаживания К_сгл=180-340.

Для сигнализации о ненормальном режиме работы в цепи фильтров включают трансформатор тока катушечного типа ТКЧ, от которого питается токовое реле, замыкающее цепи сигнализации при возникновении гармоники 150Гц.

Рисунок 10. - схема сглаживающего устройства

7. Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного устройства

Выбор номера аккумуляторной батареи типа СК по длительному и кратковременному режимам работы при t_ав=2ч(длительность разряда при аварии).

Расчетный ток длительного разряда в аварийном режиме:

I_{дл.разр.}=I_пост+I_ав, (7.1)

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

I_ав- ток аварийной нагрузки

I_{дл.разр.}=9+9+14=32А_,

Расчетный ток кратковременного разряда:

I_{кр.раздр.}=I_{дл.разр}+I_вкл, (7.2)

где I_вкл- ток, потребителей при включении одного наиболее мощного выключателя(на 55кВ I_вкл=55А)

I_{кр.раздр.}=32+55=87А

Расчет емкости батареи:

Q_расч= I_{дл.разр}·t_ав=32·2=64А·ч (7.3)

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

, (7.4)

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

Q_N=1- емкость единичного аккумулятора при длительном разряде, равной длительности аварии;

для СК-1 при t_ав=2, Q_N=1=22А·ч

N_{расч.дл} =1,1·64/22=3,2; принимаем N=4

Проверим по току кратковременного разряда:

I_{кр.раздр} т. е. N (7.5)

где 46N-кратковременно допускаемый разрядный ток аккумулятора СК-1, не вызывающий разрушения.

N_{расч.дл} =64/46=1,4; принимаем N=2

Окончательно СК-6.

· Полное число последовательных элементов батареи определяется наименьшим целесообразным напряжением разряда U_min одного элемента, принимаемого для СК-1 равным 1,95

n=U_ш/ U_min = U_ш/1.95, (7.6)

где U_ш- напряжение на шинах принимаемое 148 В для подстанции 110кВ и выше.

n=148/1,95=75,9=76

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

n_подз=U_ш/ U_подз = U_ш/2,15=148/2,15=68,8=69. (7.8)

· Мощность ЗПУ выбирают исходя из первого формовочного заряда батареи и одновременного питания постоянных потребителей.

Величина формовочного заряда зависит от номера батареи I_зар=3,75 N для СК-6.

Заряд считается законченным, если одновременное загообразие во всех банках и имеется установившиеся напряжение 2,15В.

Мощность ЗПУ:

Р_{расх.зпу}=U_зар·(I_зар+I_пост)=165,9·(3,75·6+11)=5723,5 Вт. (7.9)

Напряжение заряженного агрегата:

U_зар=n_шв·2,15+(2/3)=76·2,15+2,5=165,9 В. (7.10)

Номинальный ток ЗПУ должен удовлетворять условию:

(7.11)

I_н=3,75·6+11=34,5А

8. Расчет защитного заземляющего устройства

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

Общая длина горизонтальных заземлителей:

(8.1)

Сопротивление заземляющего устройства с учетом естественных заземлителей.

R₃=R·R_e/(R+R_e)=2,12·3/(2,12+3)=1,24 Ом. (8.2)

где R=0,44 (8.3)

Условие R₃0,5Ом условие не выполнено.

Заземляющее устройство дополняется вертикальными заземлителями длиной l_В = 3 - 5 м.

Для снижения эффекта взаимного экранирования вертикальные заземлители следует размещать по периметру горизонтальной заземляющей сетки на расстоянии друг от друга. Число вертикальных заземлителей определяется выражением

(8.4)

(8.5)

где А - коэффициент, значение которого равно:

t_отн - относительная глубина погружения в землю вертикальных электродов:

. (8.6)

R

Условие R₃

выполнено.

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

Рисунок 10 ? Принципиальная схема заземляющего устройства ТП постоянного тока

9. Экономическая часть проекта

Годовые внеэксплуатационные расходы C_Э включают в себя стоимость потерь электроэнергии C_?W, отчисления на амортизацию оборудования тяговой подстанции C_б, расходы на обслуживание и текущий ремонт C_рем и годовой фонд зарплаты работников тяговой подстанции.

Определим потребляемую мощность подстанции за год:

кВт - мощность х.х.;

Т=8760 - часов в году;

К_ф=1,4²; W_p=75*10⁶;

W_Q=(75*10⁶*0,25)²=225*10¹²;

1 кВт/ч.=1.9 руб.

С=638967,375 руб.

С =27000000 руб.

С_рем=300000 руб.

С_зарп=852432 руб.

С_подст=160000000 руб.

С_а=160000000*0,06=9600000 руб.

Подстанция с постоянным дежурством

1 начальник 25000 руб.

1 старший эл.механик 20000 руб.

4 дежурных 18000 руб.

2 электромонтера 18000 руб.

1 уборщица 8000 руб.

С_э=638967,375+9600000+300000+852432=28791399,38 руб.

Себестоимость:

Список использованной литературы

1. Пакулин А.Г., Григорьев В.Л. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности «электроснабжение железных дорог».- Самара: СамГАПС, 2003.- 34 с.

2. Справочник по электроснабжению железных дорог Т2 / под. Ред. К.Г. Марквартда - М:Транспорт,1981-392 с.

3. Справочник по электроснабжению железных дорог Т1 / под. Ред. К.Г. Марквартда - М:Транспорт,1980-256 с.

4. Бей Ю.М., Мамошин Р.Р., Пупырин В.Н., ШалимовМ.Г. ТП / Учебник для вузов ж.д. транспорта - М: Транспорт, 1986-319 с.

Размещено на Allbest.ru