Разработка электрической подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Электроэнергетика, являясь одной из базовых отраслей экономики, играет важную роль в политической, экономической и социальной сферах любого государства.

Общая протяжённость электрических сетей общего пользования в Республике Казахстан составляет:

сети с напряжением 1150 кВ -- 1,4 тыс. км (в настоящее время эксплуатируются на напряжении 500 кВ):

сети с напряжением 500 кВ -- более 5,5 тыс. км

сети с напряжением 220 кВ -- более 20,2 тыс. км

сети с напряжением 110 кВ -- около 44,5 тыс. км

сети с напряжением 35 кВ -- более 62 тыс. км

сети с напряжением 6--10 кВ -- около 204 тыс.

При передаче и распределении электроэнергии имеются большие потери -- 21,5 %

Линии электропередачи и распределительные сети Казахстана разделены на 3 части: две на севере и одна на юге, каждая из которых соединена с какой-либо внешней энергетической системой (Единой энергетической системой России на севере и Объединённой энергетической системой Средней Азии на юге). Соединяются эти системы между собой только одной линией. В настоящее время ведётся строительство второй линии, соединяющей Северную и Южную энергосистемы и рассматривается возможность строительства линии, соединяющей Западную энергосистему с Северной.

Около 70 % электроэнергии в Казахстане вырабатывается из угля, 14,6 % -- из гидроресурсов, 10,6 % -- из газа и 4,9 % -- из нефти.

Основной объем электроэнергии в Казахстане вырабатывают 37 тепловых электростанций, работающих на углях Экибастузского, Майкубинского, Тургайского и Карагандинского бассейнов. Крупнейшая из построенных в Казахстане -- ГРЭС-1 Экибастуза -- 8 энергоблоков с установленной мощностью 500 МВт каждый, однако в настоящее время располагаемая мощность станции составляет 2250 МВт. Наибольшую выработку электроэнергии осуществляет Аксуйская (Ермаковская) ГРЭС. В 2006 году эта станция выработала 16 % всей электроэнергии, произведённой в Казахстане.

1.ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Составление возможных вариантов принципиальной схемы подстанции выполняется на основании следующих данных:

- Назначение подстанций в энергосистеме

- Перетоки мощностей через подстанцию

- Наличие одного или двух распределительных устройств повышенных напряжений подстанций

Принципиальная схема подстанции определяет выполнение трансформаторных и автотрансформаторных связей между распределительными устройствами, и выбор её базируется на технико-экономических расчетах. Для подстанций с двумя или тремя напряжениями принципиальная схема определяется практически однозначно. Проектирование их сводится к выбору числа, типа и номинальной мощности необходимых трансформаторов (автотрансформаторов).

Энергия, поступающая из сети высшего напряжения (ВН), может быть распределена как на одном низшем напряжении (НН) 6-10 кВ, так и на двух напряжениях: среднем (СН) 35 кВ и более и низшем (НН) 6-10 кВ. в зависимости от количества РУ устанавливают двухобмоточные трансформаторы, или трехобмоточные, или автотрансформаторы в зависимости от режима нейтрали сети среднего напряжения.

Установка одного трансформатора возможна только на подстанции, питающей неответственные потребители (потребители третьей категории). Для электроснабжения потребителей первой и второй категории по условию надёжности, как правило, устанавливают два трансформатора. Установка большего количества трансформаторов допускается только при соответствующих технико-экономических обоснованиях.

В некоторых случаях, если мощность сети СН резко отличается (составляя не более 15%) от мощности сети НН, боле экономичным может оказаться применение 4 двухобмоточных трансформаторов вместо 2 трехобмоточных.

Трехобмоточные трансформаторы устанавливают, если Uсн = 35 кВ, при более высоком U сн устанавливают автотрансформаторы.

2.ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ (АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ)

Трансформаторы являются основным оборудованием подстанций. В связи с тем, что производство электроэнергии происходит при генераторном напряжении 6...20 кВ, передача её от электростанций на крупные районные подстанции осуществляется при напряжении 110...750 кВ. Предприятия промышленности питаются напряжением 35...220 кВ, а потребители электроэнергии на предприятиях и в быту -- напряжением 6 (10) кВ и 380/220 В. На пути электроэнергии от производителя к потребителям происходит 3 - 4 трансформации напряжения.Поэтому мощность трансформаторов в электрической системе в несколько раз больше, чем генераторов или приемников электроэнергии.При выборе мощности трансформаторов необходимо руководствоваться шкалой стандартных номинальных мощностей, кВА, трансформаторов и автотрансформаторов:

Таблица 2.1 Шкала стандартных номинальных мощностей

10	10	25	40	63
100	160	250	400	630
1000	1600	2 500	4000	6 300
10 000	16 000	25 000	40 000	63 000
80 000	100000	125000	160000	200000
250 000	370 000	400 000	500 000	630 000
800 000	1 000 000

Как следует из приведенной шкалы, отношение (шаг) рядом стоящих номинальных мощностей принято равным 1,6 для трансформаторов и автотрансформаторов мощностью до 63 000 кВА и 1,3 для более мощных аппаратов. Типы выпускаемых отечественной промышленностью трансформаторов и автотрансформаторов указаны в справочниках.

Трехфазный масляный силовой трансформатор ТРДЦН-16000/220-У1 предназначен для работы в качестве повышающего или понижающего с раздельным или параллельным включением частей обмотки НН в электрических сетях переменного тока частотой 50 Гц и напряжением, соответствующим классу напряжения обмоток. С регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне ВН в диапазоне ±12 х 1 % с системой охлаждения вида «ДЦ».

Расшифровка условных обозначений масляных трансформаторов ТРДЦН-16000/110-У1, УХЛ1 СТО 15352615-001-2007:

· ТДТН ХХХ/YY У1,УХЛ1

· Т - трёхфазный

· Р- обмотка низшего напряжения расщеплена на две;

· ДЦ - с принудительной циркуляцией масла и воздуха;

· Трёх обмоточный

· Н - с регулированием напряжения под нагрузкой

· ХХХ - Номинальная мощность кВА

· YY - Класс напряжения обмотки ВН, кВ

· У1 - вид климатического исполнения.

Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, снижающих параметры изделий в недоступных пределах. Не предназначены для работы в условиях тряски, вибрации, ударов, в химически активной среде. Высота установки ТДТН над уровнем моря не более 1000 м. Масляные трансформаторы ТДТН предназначены для наружной или внутренней установки умеренного (от +40 С до -45 С) климата.

Таблица 2.2 Технические характеристики

Тип трансформатора, обозначение нормативного документа	Номинальна мощность, кВА	Номинальн напряжение обмоток, кВ	Схема и группа соеди-нения обмоток	Потери, Вт	Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %	Габаритн размеры, мм длина х ширина х высота
		ВН	НН		холостого хода	короткого замыкания
ТРДЦН- 16000/110-У1 ГОСТ 17544-85	16 000	120	11,0-11,0	Yh/D-D-11- 11	102,0	340,0	12,5	0,65	9450 х 5400 x 8200

3. РАСЧЁТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДО 1000 В

Двигатель серии 4А132М4СУ1

Номинальная мощность двигателя:

P_н=11кВт

Номинальное напряжение:

U_н=380 В

Коэффициент мощности:

cos ц=0,87

Коэффициент полезного действия:

?=КПД=87,5%

Кратность пускового тока:

K_i=7,5

Частота вращения двигателя:

n=1450 мин^-1

Однолинейная схема

Рисунок 3.1 Однолинейная схема двигателя

Номинальный ток двигателя

А (3.1) [Л 1]

I_н ==22 А

Пусковой ток двигателя

I_п =K_i*I_н А (3.2)

I_пуск=7,5*22=165 А

Ток плавкой вставки

I_п.в.= А (3.3)

I_п.в.==66 А

Выбор автоматического выключателя

Автоматические выключатели - предназначены для определенных включений и отключений низковольтных электрических цепей и защиты от токов КЗ. и перегрузок, а так же от исчезновения или снижения напряжения сети.

U_авт ? U_сети

I_авт ? I_уст

I_т.р.=I_н.дв.

I_т.р.=22 А

К установке принимается автоматический выключатель серии ВА 88-33 с номинальным током 160 А

Номинальный ток теплового расцепителя 25 А

Диапазон регулировки (15ч25)

I_эмр=10*25=250 А (3.4)

I_эмр ?1,25*I_пуск

Выбор предохранителя

Предохранитель - коммутационный электрический аппарат, предназначен для отключения защищаемой цепи посредством разрушения специально предусмотренных частей под действием тока, прерывающие определенные значения.

Принимается к установке распределительный щит ЩР с предохранителями ППНИ-35, габарит 1

I_п.в.=80А

Силовой щит укомплектован рубильником типа РБ

РБ-34

Рисунок 3.3 Предохранитель

Выбор магнитного пускателя и теплового реле

Магнитный пускатель - предназначен для дистанционного пуска, остановки и защиты электроустановок, электродвигателей. Он, обычно, состоит из конструктивно-объединенных теплового реле и контактора. Тем не менее, в промышленности они выпускаются и без теплового реле. Предназначены для работы с трёхфазной сети.

Выбирается пускатель серии КМИ не реверсивного исполнения с тепловым реле в оболочке КМИ 2 25 2

4.ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

4.1 ВЫБОР РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

Разъединитель - коммутационный аппарат предназначенный для включния и отключения электрической цепи без тока,либо с незначительным током холостого хода трансформатора.

Разъединители создают видимый разрыв и имеют блокировки в цепях безопасности. Контактная система разъединителя не имеет дугогасительных устройств, поэтому в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к аварии в РУ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Прежде чем оперировать разъединителем, цепь должна быть разомкнута с помощью выключателя.

Условия выбора разъединителей аналогичны условиям выбора выключателей, но так как с помощью разъединителей нельзя отключать цепи под нагрузкой и в условиях короткого замыкания, их не выбирают по отключающей способности.

1 Выбор по напряжению:

2 По номинальному току:

3 Проверка на термическую стойкость:

Разъединители типа РЛНДС

Р - разъединитель;

Л - линейный;

Н -наружной установки;

Д - двуколонковый;

С - один стационарный заземлитель. Рисунок 4.1 Разъединитель

Разъединители внутренней установки серии РВ (РВФ) предназначены для отключения и включения обесточенных участков электрической цепи напряжением 6 и 10 кВ промышленной частоты 50 Гц, находящихся под напряжением, а также токов холостого хода трансформаторов и зарядных токов воздушных и кабельных линий.

Табл.4.1 Технические характеристики

Наименование и тип изделия	Назначение, краткая техническая характеристика
	Ток термостойкости, кА	Предельный сквозной ток, кА	Масса, кг	Комплектующий привод, тип
РЛНДС- I.1-10.IV/400 УХЛ1*	10	25	42	Блок приводов (ПДГ-9УХЛ1 и ПР-2УХЛ1) или ПР-2БУХЛ1

Разъемые соединения главного и заземляющего контуров выполнены в виде медных ламельных контактов, контактное нажатие в которых создается пружинами. На концах главных ножей установлены противогололедные кожухи, надежно защищающие разъемный контакт от гололеда. Главный токоведущий контур выполнен из луженых медных деталей. Все части разъединителя, выполненные из черных металлов, имеют стойкое антикоррозийное покрытие, в т.ч. горячий, термодиффузионный цинк. Разъединитель выполнен на полимерных изоляторах с трекингостойким покрытием, имеющих высокие разрядные характеристики в загрязненном и увлажненном состоянии и механические характеристики, обеспечивающие надежную работу разъединителя при сейсмических воздействиях до 9 баллов по шкале MSK-64.

4.2 ВЫБОР ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ

Плавкий предохранитель -- это коммутационный аппарат однократного действия, в котором при токе больше заданного значения размыкается электрическая цепь за счет расплавления плавкой вставки, нагреваемой током. Он служит для защиты участка цепи или электрической установки от действия токов короткого замыкания (КЗ) или от длительных перегрузок. Предохранители высокого напряжения имеют то же самое назначение и тот же принцип работы, что и предохранители до 1 кВ.

Предохранитель токоограничивающий типа ПКТ-101-10-20-12,5 У3 предназначен для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц номинальным напряжением 10 кВ.

Структура условного обозначения

· П - предохранитель

· К - с кварцевым наполнителем

· Т - для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий

· 1 - однополюсный, с указателем срабатывания

· 01 - конструктивное исполнение контакта (диаметр заменяемого элемента - 55мм)

· 10 - номинальное рабочее напряжение, кВ

· 20 - номинальный ток, А

· 12,5 - номинальный ток отключения, кА

· У - климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69

· 3 - категория размещения по ГОСТ 15543.1-89 Рисунок 4.2.1 Предохранитель ПКТ

Устройство и принцип действия

Предохранители ПКТ-101 изготовлен в соответствии с требованиями ГОСТ 2213-79. Плавкий предохранитель состоит из заменяемого патрона, вставляемого в контакты, контактов, которые укреплены на опорных изоляторах, и изоляторов. Изоляторы устанавливаются на специальном цоколе или непосредственно на элементах конструкции распределительного устройства. Патрон неразборный состоит из фарфорового корпуса с металлическими колпачками, внутри которого находится токопроводящий плавкий элемент и мелкозернистый кварцевый песок, который обеспечивает гашение дуги. Срабатывание патрона определяется по указателю срабатывания.

Таблица 4.2.1Технические характеристики

Наименование	Единица измерения	Значение
Номинальное рабочее напряжение	кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение	кВ	12
Номинальный ток	А	20
Номинальный ток отключения	кА	12,5
Диаметр	мм	55
Длина	мм	412
Масса	кг	4,9

4.3 ВЫБОР ОТДЕЛИТЕЛЕЙ И КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛЕЙ

Система отделитель -- короткозамыкатель -- комбинация из отделителя и короткозамыкателя, представляющая собой альтернативу высоковольтному выключателю.

Короткозамыкатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного к. з. в электрической цепи. Короткозамыкатели применяются для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного к. з. действием релейной защиты питающей линии. Выбирается короткозамыкатель типа КЗ-220М-У1

Основные данные короткозамыкателей

Характеристика	КЗ-110
Амплитуда предельного сквозного тока, кА	51(32)
Ток термической стойкости, кА	20(12,5)
Время включения (до касания контакта), с: без гололеда	0,14(0,18)
с гололедом до 20 мм	0,20(0,28)
Угол отключения ножа, град	73(48)
Допустимое тяжение провода, Н	784
Длина пути утечки, см	190(280)
Габариты без привода, м: высота	1,43(1,34)
глубина (вдоль плоскости ножа)	1,25(1,33)
ширина	0,3
Масса без привода, кг	150(210)

В буквенной части обозначения: КЗ - короткозамыкатель; КРН - короткозамыкатель рубящего типа наружной установки; в цифровой части - номинальное напряжение, кВ, У - усиленная изоляция.

Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения очень мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5-1,0 с. Отделитель отсоединяет поврежденные участки электрической цепи после отключения защитного выключателя. Выключатель срабатывает от искусственного короткого замыкания, создаваемого короткозамыкателем.

Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод. Включение отделителя производится вручную. Отделители, так же как разъединители, могут иметь заземляющие ножи с одной или двух сторон. Недостатком существующих конструкций ОД является довольно большое время отключения (0,5--1 с). Выбирается отделители типа ОД без ножей заземления . Рисунок4.3.2 Отделитель

Система отделитель -- короткозамыкатель применяется в высоковольтных сетях как с большим током замыкания на землю (сети с эффективно заземлённой нейтралью110 кВ), так и в сетях с изолированной нейтралью (в основном сети 35 кВ).

4.4 ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

· Надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

· Быстрота действия, т.е. наименьшее время отключения;

· Пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

· Возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

· Легкость ревизии и осмотра контактов;

· Взрыво- и пожаробезопасность;

· Удобство транспортировки и эксплуатации.

Классификация высоковольтных выключателей:

· Элегазовые выключатели (баковые и колонковые);

· Вакуумные выключатели;

· Масляные выключатели (баковые и маломасляные);

· Воздушные выключатели;

· Автогазовые выключатели;

· Электромагнитные выключатели;

· Автопневматические выключатели.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток Iном и номинальное напряжение Uном. Основными конструктивными частями выключателей являются: контактная система с дугогасительным устройством, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция и приводной механизм. По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые, маломасляные, воздушные, элегазовые, электромагнитные, автогазовые, вакуумные выключатели. Особая группа - выключатели нагрузки - рассчитаны на отключение токов нормального режима. Разъединители предназначены для отключения и включения обесточенных участков цепи, находящихся под напряжением и создания видимой коммутации. Для проектируемой подстанции предполагается установка элегазовых выключателей на всех напряжениях.

К установке на РУ 110 кВ принимается выключатель ВГТ-110.

Таблица 4.4.1 Технические характеристики

Тип выключателя	Iном, А	Sоткл.,МВА	Iоткл, кА	Iуд, кА	tоткл, с	tвкл, с	Ток термической стойкости, кА/ Время, с
ВГТ-110	2000	7600	40	100	0,035	0,08	50/3

4.5 ВЫБОР РЕАКТОРА

Реакторы служат для ограничения токов КЗ в мощных электроустановках, а также позволяют поддерживать на шинах определённый уровень напряжения при повреждениях за реакторами.

Электрический Управляемый шунтирующий реактор трансформаторного типа УШРТ

Управляемый шунтирующий реактор трансформаторного типа (УШРТ) является одним из видов управляемых реакторов и предназначен для установки на подстанциях линий электропередач высокого напряжения 110…500 кВ для реализации следующих функций:

· плавного быстродействующего регулирования реактивной мощности с целью разгрузки оборудования сетей и подстанций от реактивной мощности и снижения потерь в них;

· стабилизации напряжения на шинах подстанции;

· демпфирования качаний активной мощности по линии Рисунок 4.5.1Реактор

· повышения статической и динамической устойчивости энергосистемы.

Управляемый реактор типа УШРТ может обеспечивать снижение колебаний напряжения, а также балансирование (симметрирование) напряжений по фазам, вызванных наличием мощной несимметричной нагрузки (например, при питании тяговых подстанций РЖД) - в этом случае используется пофазное управление реактивной мощностью УШРТ. Управляемый шунтирующий реактор трансформаторного типа (УШРТ) является разновидностью СТК и объединяет в себе понижающий трансформатор и компенсирующий реактор. УШРТ имеет следующие преимущества перед традиционными сетевыми СТК:

· Возможность исполнения на любой требуемый класс напряжения;

· Снижение габаритов, стоимости и потерь в СТК, в целом за счет отсутствия компенсирующего реактора;

· Высокую надежность схемы, так как режим КЗ для УШРТ является номинальным.

Табл.4.5.1 Технические характеристики

Наименование параметра	Значение
Номинальное напряжение, кВ	110, 220, 330, 500
Испытательные напряжения	по ГОСТ 1516.3-96
Номинальная реактивная мощность (потребляемая) при номинальном напряжении, Мвар	25....160
Быстродействие УШРТ: время изменения мощности УШРТ в пределах плавного диапазона регулирования, не более, с	0,03
Отработка скачка напряжения уставки, не более, с до уровня 0,9	0,03
До установившегося значения с точностью 0,05	0,12
Диапазон изменения уставки по напряжению	±10% Uном
Диапазон изменения статизма характеристики	1...10
Пофазное регулирование реактивной мощности	возможно
Суммарные потери в номинальном режиме, % от номинальной мощности, не более	0,55…0,8
В нормальных режимах работы УШРТ содержание высших гармоник в его токе в % от величины тока УШРТ в режимах полного потребления, не более	3

УШРТ подключается к выбранной секции шин ВН подстанции. Управление УШРТ производится ШУ в автоматическом режиме по командам оператора ПС от пульта дистанционного управления (ПДУ) или АРМ оператора и не требует присутствия оперативного персонала. Предусмотрен режим ручного управления УШРТ с лицевой панели ШУ.

4.6 ВЫБОР РАЗРЯДНИКОВ

Разрядник -- электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Первоначально разрядником называли устройство для защиты от перенапряжений, основанный на технологии искрового промежутка. Затем, с развитием технологий, для ограничения перенапряжений начали применять устройства на основе полупроводников и металл-оксидных варисторов, применительно к которым продолжают употреблять термин «разрядник».

Применение

В электрических сетях часто возникают импульсные всплески напряжения, вызванные коммутациями электроаппаратов, атмосферными разрядами или иными причинами. Несмотря на кратковременность такого перенапряжения, его может быть достаточно для пробоя изоляции или p-n переходов полупроводниковых приборов и, как следствие, короткого замыкания, приводящего к разрушительным последствиям. Для того, чтобы устранить вероятность короткого замыкания, можно применять более надёжную изоляцию и высоковольтные полупроводниковые приборы, но это приводит к значительному увеличению стоимости оборудования. В связи с этим в электрических сетях целесообразно применять разрядники.

Разрядник вентильный РВО -10 У1

Разрядники РВО-10 У1 вентильные облегченные предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Изготавливаются разрядники РВО для сетей с любой системой заземления нейтрали. Разрядники РВО-10 У1 вентильные облегченные соответствуют ТУ16-521.232-77 и группе IV по ГОСТ 16357-83.Условное обозначение разрядника РВО-10 У1

Р - разрядник

В - вентильный

О - облегченный Рисунок 4.6.1 Разрядник

10 - класс напряжения в кВ

У - климатическое исполнение

1 - категория размещения

Условия эксплуатации разрядников РВО-10 У1

Разрядники РВО-10 У1 предназначены для эксплуатации в районах с умеренным и тропическим климатом. Температура окружающего воздуха от -45 до +40° С. Высота установки над уровнем моря не более 1000м. Относительная влажность воздуха при температуре +28° С до 100%

Таблица 4.6.1 Технические характеристики

Наименование параметра	РВО-10 У1
Класс напряжения сети, кВ действующее	10
Номинальное напряжение, кВ действующее	12,7
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождем, кВ действующее: - не менее - не более	26 30,5
Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс, кВ - не более	48
Остающееся напряжение при волне импульсного тока 8/20 мкс, кВ, не более - с амплитудой тока 3000А - с амплитудой тока 5000А	43 45
Выпрямленное испытательное напряжение при измерении тока утечки, кВ	10
Ток утечки, мкА	6
Токовая пропускная способность: - 20 импульсов тока волной 16/40 мкс, кА - 20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс, А	5,0 75
Длина пути утечки внешней изоляции, см, - не менее	26
Допустимое тяжение проводов, Н, - не менее	300
Высота, (Н), мм, - не более	411
Масса, кг - не более	4,0

5.ВЫБОР ЖЕСТКИХ ШИН

Согласно ПУЭ§ 1,3,28 жёсткие шины в пределах РУ всех напряжений выбираются по условию нагрева (по допустимому току). При этом учитывается не только нормальные, но и послеаварийные режимы. В закрытых РУ 6-10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. При токах до 3000 А применяются одно -и двухполосные шины. При больших токах рекомендуются шины коробчатого сечения, так как они обеспечивают меньше потери от эффекта близости и поверхностного эффекта, а также лучшее условия охлаждения. Плотность тока в плоских шинах 1,47 А/мм² ,в коробчатых 1,92 А/мм².

Расчет и выбор шин установленных в цепи трансформатора ТДТН-100000 со стороны 10 кВ. Производится для следующих условий:

Расчетные токи

I_п.0.=4,2 кА

I_у=10,6 кА

B_к=70,8*10⁶ кА²*с

40%-перегрузка трансформатора

25^° С-температура расчетная

Ток в продолжительном режиме

I_норм =(5.1) [Л.1]

I_норм =

Максимальный ток

I_max=1,4*I_норм (5.1)

I_max=1,4*2890,2=4046, А

Выбираем сечение алюминиевых шин по допустимому току, так как шинный мост, соединяющий трансформатор с КРУ, небольшой длины и находиться в пределах подстанции. По допустимому току принимаются коробчатые шины с сечением 2(125х55х6,5) с допустимым током I_доп=4640 А [ Л.1 ]

Проверка на механическую прочность

Электродинамические силы при К.З. имеют составляющие которых изменяются с частотой 50 и 100 Гц. Если собственные частоты колебательной системы шины изолятора совпадут , то нагрузка может привести к разрушению. Если чистота колебания до 30 и свыше 200 Гц то резонанс не возникает.

Минимальное сечение проводника отвечающего требованиям тeрмической стойкости q_min

q_min=

С=91 для алюминиевых шин табл.3.14 [ Л.1]

q_min==92,5 мм²-что меньше принятого сечения.

Проверяем шины на механическую прочность. Шины коробчатого сечения обладают большим моментом инерции, поэтому расчет производится без учета колебательного процесса в механической конструкции. Принимаем, что швеллеры шин соеденены жестко по всей длине сварным швом, тогда момент сопротивления W_y0-y0=167 см². При расположении шин в вершинах прямоугольного треугольника расчетную формулу принимаем по табл. 4.3. l-принято 2 м. [ Л.1]

д_ф.max=2.210^-8=2,2=0,034 МПа

Что меньше Таким образом, шины механически прочны.

6.ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Измерительный трансформатор -- электрический трансформатор, предназначенный для измерения и контроля, например, в системах релейной защиты сетей, напряжения, тока или фазы электрического сигнала, обычно переменного тока промышленной частоты (50 или 60 Гц) в контролируемой цепи. Применяется в тех случаях, когда непосредственное подключение измерительного прибора неудобно или невозможно, например, при измерении очень больших токов или напряжений. Также применяется для обеспечения гальванической изоляции первичной цепи от измерительной или контролирующей цепи.

Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь и минимизировать искажения формы сигнала и фазы измеряемого сигнала первичной цепи, пропорционально отображаемого во вторичную измерительную цепь.

Трансформатор напряжения -- один из разновидностей трансформатора, предназначенный не для преобразования электрической мощности для питания различных устройств, а для гальванической развязки цепей высокого (6 кВ и выше) от низкого (обычно 100 В) напряжения вторичных обмоток.

Трансформаторы напряжения бывают следующих видов:

· заземляемый трансформатор напряжения -- однофазный трансформатор напряжения, один конец первичной обмотки которого должен быть заземлен, или трехфазный трансформатор напряжения, нейтраль первичной обмотки которого должна быть заземлена;

· незаземляемый трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, у которого все части первичной обмотки, включая зажимы, изолированы от земли до уровня, соответствующего классу напряжения;

· каскадный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, первичная обмотка которого разделена на несколько последовательно соединенных секций, передача мощности от которых к вторичным обмоткам осуществляется при помощи связующих и выравнивающих обмоток;

· ёмкостный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, содержащий ёмкостный делитель;

· двухобмоточный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, имеющий одну вторичную обмотку;

· трехобмоточный трансформатор напряжения -- трансформатор напряжения, имеющий две вторичные обмотки: основную и дополнительную.

Основные электрические параметры трансформаторов типа ТН приведены в таблицах 1 и 2. Напряжения на вторичных обмотках трансформаторов ТН всех типов и исполнений составляют: между выводами обмоток без отводов -- 6,3 В; между началом обмотки, обозначенной на схеме точкой, и отводом -- 5 В; между отводом и концом обмотки -- 1,3 В.

Тип трансформатора.	Мощность, ВА.	Ток первичной обмотки, А.	Допустимые токи вторичных обмоток, А.	Тип и размеры сердечника, мм.
ТН1-220/380-50	8,8	0,11/0,06	0,6	0,8	ШЛ16Х16
ТН2-220/380-50	13,3	0,15/0,09	0,1	2	ШЛ16X20

Трансформатор тока -- трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная обмотка замыкается на измерительные или защитные приборы, имеющие малые внутренние сопротивления.

Трансформатор тока типа TG

В этих трансформаторах магнитопроводы с вторичными обмотками расположены в верхней (головной) части трансформатора. В качестве высоковольтной изоляции вместо бумаги и масла применен элегаз (SF6).

Благодаря этому решению достигаются следующие преимущества:

· Качество высоковольтной изоляции не зависит от сложных и длительных процедур пропитки бумажной изоляции маслом и последующих испытаний. В частности, измерение уровня частичных разрядов теряет необходимость, т.к. теперь, единственны твердым диэлектриком, который подвержен старению является наружный фарфоровый изолятор;

· Внутренние частичные разряды практически отсутствуют из-за правильной координации изоляции и того, что в качестве изоляционной среды применяется газ;

· Наличие предохранительной мембраны защищает трансформатор от чрезмерного повышения давления;

· Состояние внутренней изоляционной среды может постоянно контролироваться при помощи плотномера с блок-контактами, с двумя уровнями сигнализации по давлению элегаза.

Таблица 6.1Технические характеристики

Доступные типы	Ном. напряжение сети
TG 145	110 кВ

7.РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ

Расчет заземления производится для того чтобы определить сопротивление сооружаемого контура заземления при эксплуатации, его размеры и форму. Как известно, контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, горизонтальных заземлителей и заземляющего проводника. Вертикальные заземлители вбиваются в почву на определенную глубину.

Горизонтальные заземлители соединяют между собой вертикальные заземлители. Заземляющий проводник соединяет контур заземления непосредственно с электрощитом.

Размеры и количество этих заземлителей, расстояние между ними, удельное сопротивление грунта - все эти параметры напрямую зависят на сопротивление заземления.

Расчетный ток замыкания на землю:

(10.1) [Л-1]

где U-напряжение сети, кВ

?-суммарная длина всех сетей данного напряжения

В установках 6 - 35кВ с незаземленной или резонансно-заземленной нейтралью, сопротивление заземляющего устройства в любое время года должно быть :

(10.2) [Л-1]



где Iз - расчетный ток замыкания на землю, А

Rе^I = 3Ом - сопротивление трос -опоры

Rе^II = 3Ом - сопротивление оболочек кабелей

Rе^II = 4Ом - сопротивление неизолированного металлического трубопровода

(10.3) [Л-2]

Сопротивление искусственных заземлителей:

(10.4) [Л-2]

Определяем расчетное удельное сопротивление грунта. В качестве грунта применяют суглинок (с=150 Ом·м)

с_расч=k_с·с (10.5) [Л-2]

где k_с-коэффициент сезонности учитывающий промерзание и просыхание грунта, для горизонтальных электродов и он равен 1,4

с_расч=1,4·150=210 Ом·м

Определяем сопротивление растекание тока вертикального электрода по формуле:

(10.6) [Л-2]

где с_расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м

k - числовой коэффициент вертикального заземлителя: для уголков k=2,1

? - длина электрода, м

d - внешний диаметр трубы или диаметр стержня

h_ср - глубина заложения, равна расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня, м

Расчетное сопротивление полосы связи:

(10.7) [Л-2]

где ? - длина горизонтального заземлителя, м

k-коэффициент формы горизонтального заземлителя: для прямоугольного k=2

d - диаметр круглой стали или ширина полосы прямоугольного сечения

h - глубина заложения горизонтального зеземлителя, м

Для полосы связи горизонтальных заземлителей:

k_с = 4,5; k₁ = 1,6; с_расч= 4,5·1,6·60 = 430 Ом·м

Теоретическое число уголков:

(10.8) [Л-2]

Расстояние между уголками:

(10.9) [Л-2]

Расчетное сопротивление заземляющего устройства:

(10.10) [Л-2]

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

электрический подстанция трансформатор

1.Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин «Электрооборудование станций и подстанций» Москва Энергоатомиздат 1987г.

2.И.Л. Каганов «Курсовое и дипломное проектирование» Москва ВО «Агропромиздат» 1990г.

3.ПУЭ 2000г.

4.ПТБ 2012г.

5.Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для ВУЗов. - М.: Энергоатомиздат, 1989г.

6.Электрические системы, т. 2 Электрические сети. / Под ред.. Под ред. В.А. Веникова. - М.: Высшая школа, 1999г.

7.Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях. / В.А. Строева. - М.: Энергоатомиздат 1999г.

Размещено на Allbest.ru