Тяговая подстанция

1,4

-

Аварийное освещение

11,36

-

Привод выключателя ВБН - 27,5

-

100

Итог:

12,76

100

Итог всего:

29,19

100

Всего по тяговой подстанции

129,19

Токи длительной и кратковременной нагрузок на аккумуляторную батарею в аварийном режиме определяются по формуле:

;

,

где - ток, потребляемый наиболее мощным приводом при включении выключателя, А.

(А);

(A);

Определяется расчетная емкость батареи в соответствии с формулой (10.1):

(Ач);

Исходя из условий (10.2) и (10.3) определяется фактическая емкость батареи, а так же ток разряда батареи, по большему из этих значений по справочным характеристикам батареи выбирается необходимая емкость батареи:

, (10.2)

, (10.3)

;

;

При проверке по условию (10.2) и (10.3) подходит батарея немецкой фирмы Sonnenschein типоисполнения OpzV Dryifit A600 (DIN 40742).

Дальнейшие расчеты производятся по выбранной аккумуляторной батареи.

Определяем тип пластин по следующей формуле:

;

;

где - емкость при 10-часовом разряде, =600 .

Емкость батареи определяется через 2 часа его работы. В качестве данной емкости аккумуляторной батареи будем использовать емкость =438 .

Определяем ток разряда через 2 часа по формуле:

A.

Для реализации окончательной проверки аккумуляторной батареи данного типа необходимо выполнение следующего неравенства:

129,19 < 219.

Результат выполненной проверки дает основание на использование аккумуляторной батареи немецкой фирмы Sonnenschein типоисполнения OpzV Dryifit A600 (DIN 40742).

Батареи фирмы Sonnenschein это - стационарные свинцово-кислотные герметичные необслуживаемые аккумуляторные батареи технологии "dryfit " с абсорбированным электролитом, с намазными пластинами предназначены для комплектования батарей, используемых в качестве установок резервного питания в системах телекоммуникаций, производства и распределения электроэнергии в промышленном оборудовании, а также в качестве источника тока в системах безопасности и бесперебойного питания.

Их отличительными особенностями являются:

-полностью необслуживаемые в течении всего срока службы

-низкое газовыделение за счет системы внутренней рекомбинации

-защита от глубокого разряда

-очень малый саморазряд 0.1% в день при температуре 20°С

-пригодны для последующей переработки

-допускается избыточный заряд

-низкие затраты на эксплуатацию

-намазанные пластины

-блочное исполнение

-срок службы 6-7 лет

-хорошие характеристики при разряде высокими токами.

После выбора батареи производиться выбор зарядно - подзарядного устройства. Заряд данного типа батареи производиться по методу IU, из доступного перечня зарядно - подзрядных устройств отвечающих требованиям данного метода подходит только устройство Thyrotnik.



11. Выбор трансформатора собственных нужд

Приемниками электроэнергии собственных нужд подстанции являются:

- Электродвигатели системы охлаждения трансформаторов;

- Устройства обогрева масляных выключателей и шкафов РУ с установленными в них аппаратами и приборами;

- Электрическое освещение и отопление помещений, и освещение территории подстанции.

Наиболее ответственными приемниками собственных нужд подстанции являются устройства системы управления, релейной защиты, сигнализации, автоматики и телемеханики. От этих приемников собственных нужд зависит работа основного оборудования подстанции, прекращение их питания даже кратковременно приводит к частичному или полному отключению подстанции.

Приемники собственных нужд, перерыв в электроснабжении которых не вызывает отключения или снижения мощности электроустановки, относятся к неответственным.

На тяговой подстанции от шин собственных нужд получают электроэнергию устройства СЦБ железных дорог, дежурные пункты районов контактной сети, совмещенные с тяговой подстанцией, а также мастерские тяговой подстанции.

К шинам собственных нужд кроме постоянных потребителей могут подключаться также различные передвижные устройства (подстанции, испытательные станции, установки ).

Для электроснабжения потребителей собственных нужд тяговой подстанции предусматривается трансформаторы собственных нужд со стороны вторичного напряжения 380/220 В, которые получают питание от шин ОРУ - 27,5 кВ.

Для того, чтобы электроснабжение потребителей собственных нужд не прекратилось при повреждении на шинах ОРУ - 27,5 кВ, ТСН следует подключать к выводам низшего напряжения главных понижающих трансформаторов на участках между трансформатором и выключателями.

На проектируемой тяговой подстанции будет два ТСН. Мощность каждого ТСН должна обеспечивать питание всех потребителей собственных нужд.

В общем случае мощность ТСН выбирается из стандартного ряда значений, исходя из условия:

(11.1)

где Sрасч.сн - расчетная мощность собственных нужд подстанции, которая находится по формуле:

ВА (11.2)

где Р2расч.сн и Q2расч.сн - активная и реактивная расчетные мощности собственных нужд подстанции соответственно.

Для определения расчетных активной и реактивной мощности собственных нужд проектируемой тяговой подстанции составим таблицу (24) присоединения мощностей потребителей собственных нужд к подстанции.

Таблица 24.

Наименование потребителей	Количество потребителей	Р, кВт	cos ц	Pрасч, кВт	Qрасч, кВАр
Подогрев приводов выключателей: ВГТ - 220 ВБН - 27,5 ВБЦ - 35	3 11 6	1,5 1,5 1,5	1 1 1	4,5 16,5 9	- - -
Подогрев шкафов СН	2	6	1	12	-
Освещение ОРУ ТП	3	5	1	15	-
Отопление здания подстанции	1	40	1	40	-
Освещение здания подстанции	1	4	1	4	-
Отопление аккумуляторной	1	8	1	8	-
Вентиляция аккумуляторной	1	3	1	3	-
Стойки ТМ и ТУ	1	3,5	1	3,5	-
Зарядно - подзардное устройство	2	23	0,85	39,1	24,2
Моторные нагрузки	1	25	0,8	20	15
Слесарная мастерская	1	3	1	3	-
Сумма:	177,6	39,2

Тогда расчетная мощность собственных нужд подстанции по формуле (11.2):

кВА

На основе произведенного расчета выберем трансформатор собственных нужд серии ТМГ - 250/35-74У1 с мощностью Sтсн =250 кВА.



12. Расчет заземляющих устройств

При расчете заземляющих устройств выбирают тип заземлителей, их количество и место размещения, а также сечение заземляющих проводников в зависимости от удельного сопротивления грунта и от наибольшего допустимого сопротивления заземляющего устройства в соответствии с ПУЭ.

При контурном заземлении заземлители располагаются по периметру защищаемой территории. При большой величине территории заземлители закладываются также и внутри контура. В установках напряжением свыше 1 кВ контурное заземление является обязательным и рекомендуется во всех остальных случаях.

Для искусственных заземлителей и устройств выравнивания потенциала следует применять, как правило, оцинкованную сталь, а также они не должны иметь окраски.

В случае опасности повышенной коррозии для заземлителей следует использовать оцинкованную сталь круглого профиля и повышенного сечения.

Не следует располагать заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов и т.п. Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполняться однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного материала.

Сопротивление вертикальных и горизонтальных заземлителей следует рассчитывать по эмпирическим формулам. Эти формулы учитывают сложно рассчитываемые особенности заземлителей, т.е. неоднородность грунта, различное сопротивление при разных атмосферных условиях, взаимного экранирования заземлителей т.п.

ь Контур заземления подстанции

Длина контура заземления подстанции КЗП, т.е. его периметр был получен практическим методом, т.е. непосредственным измерением периметра тяговой подстанции. Условный план подстанции и КЗП показан на рисунке 21.

Определим периметр подстанции по представленному рисунку 21.

Вычислим площадь подстанции (площадь, покрываемая сеткой) по представленному рисунку 20.

Рис. 20 Условный план опорной подстанции

При выполнении контура заземления на территории электроустановки электроды располагают по периметру подстанции, на небольшом расстоянии друг от друга, которое равно длине вертикального электрода, т.е. не более 1м, рекомендуемое 2,5-3м. Верхний конец вертикальных заземлителей должен быть заглублен, как правило, на 0,5-0,7м. Тогда количество вертикальных электродов расположенных по периметру:

где - длина вертикального электрода,

Полная длина проводников, образующих горизонтальную сетку определится как сумма длин полос располагающихся в четырёх прямоугольных фигурах.

Определим число полос располагающиеся по ширине подстанции.

, шт

, шт

Вычислим число полос располагающиеся по длине подстанции.

, шт

, шт

Найдем длину полос по ширине подстанции.

, м

Рассчитаем длинауполос по длине подстанции

, м

Определим полную длина проводников образующих горизонтальную сетку.

, м

ь Сопротивление растеканию горизонтальной сетки

Горизонтальные заземлители используют для связи вертикальных заземлителей или в качестве самостоятельных заземлителей.

Глубина прокладки горизонтальных заземлителей должна быть не менее 0,5-0,7м.

Меньшая глубина прокладки допускается в местах их присоединений к оборудованию, при вводе в здания, при пересечении с подземными сооружениями и в зонах многолетнемёрзлых и скальных грунтах. Горизонтальные заземлители из полосовой стали следует укладывать на дно траншеи.

Ом

где - удельное сопротивления грунта, которое зависит от характера грунта, его влажности, температуры, наличия растворимых солей и прочее. Удельное сопротивления грунта составляет .

- ширина полосы горизонтального проводника, образующего сетку,

- глубина заложения горизонтальной сетки, .

ь Сопротивление растеканию вертикальных электродов

, Омм

где - диаметр вертикального электрода,

ь Взаимное сопротивление заземлителей

Взаимное сопротивление растеканию заземляющего устройства между горизонтальной сеткой и вертикальными электродами, выполненного в виде контурного заземлителя, рассчитывается по формуле:

, Ом

ь Сопротивление заземлителя

, Ом

Ом

ь Проверка заземлителя по допустимому сопротивлению

Согласно с ПУЭ заземляющие устройства можно выполнять с соблюдением требований либо к их сопротивлению, либо к напряжению прикосновения. Заземляющие устройства электроустановок напряжением выше 1кВ с заземленной нейтралью должно иметь сопротивление в любое время года не более 0,5 Ом.

, Ом

Ом

Приведённое неравенство выполняется, следовательно, рассчитанное заземление применимо к установке.



13. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств

Распределительное устройство (РУ) представляет собой комплекс аппаратов и устройств, используемых для управления потоком энергии в энергосистеме и для обеспечения надежности ее работы путем создания узла, в котором могут быть установлены автоматические защитные устройства и средства для изменения потоков энергии по различным направлениям.

Любое РУ состоит из подходящих и отходящих присоединений, подключенных к общим шинам. Главным элементом каждого присоединения являются выключатели, разъединители и измерительные трансформаторы.

Элементы РУ соединяются между собой по принятой схеме. Имеются широкие возможности разнообразной компоновки отдельных элементов оборудования по отношению друг к другу, даже для одной и той же схемы электрических соединений. Компоновка РУ заключается в оптимальном размещении аппаратов, согласно их назначению и требованиям действующих правил, и соединении их электрически между собой в соответствии с принятой схемой.

Распределительные устройства обычно состоят из ряда аналогичных ячеек, каждая из которых подключена к сборным шинам и содержит выключатель, разъединители и измерительные трансформаторы. Поэтому в большинстве случаев достаточно рассмотреть одну типовую ячейку для РУ каждого напряжения.

Все электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения и несущие конструкции РУ должны быть выбраны и установлены таким образом, чтобы усилия, нагрев, электрическая дуга или иные сопутствующие явления, вызываемые нормальными условиями работы электроустановки, не могли бы причинить вреда обслуживающему

персоналу, а при аварийных условиях не могли повредить окружающие предметы и вызвать К3 или замыкание на землю. Кроме того, необходимо,

чтобы при снятии напряжения с какой-либо цепи относящиеся к ней токоведущие части, аппараты и конструкции могли быть подвергнуты безопасному осмотру, смене и ремонту без нарушения нормальной работы соединённых цепей и была обеспечена возможность удобного транспортирования оборудования.

При разработке компоновки РУ должны соблюдены минимальные расстояния от токоведущих частей до различных элементов ОРУ и ЗРУ, которые регламентируются табличными данными (Приложение 3, 4).

Как правило, компоновка РУ должна предусматривать возможность поэтапного развития. При разработке компоновок РУ крайне важно предусматривать наличие ремонтных зон. Компонируя РУ, необходимо ясно представлять, как будут сгруппированы различные элементы оборудования, как они будут изолированы друг от друга, на каком расстоянии от частей, находящихся под напряжением, могут оказываться те или иные элементы и, наконец, насколько принятое размещение оборудования обеспечивает безопасность обслуживающего персонала.

Отделение обесточенного оборудования в ремонтной зоне от соседнего, находящегося под напряжением, возможно либо соблюдением ремонтных расстояний, либо применением заземлённых стационарных защитных ограждений. Первый способ применяется в основном в ОРУ, второй - в ЗРУ.

Ремонтная зона в первую очередь должна быть создана около выключателя и трансформатора тока. Ремонтные зоны создаются для каждой системы сборных шин (включая обходную) и присоединённых к ней разъединителей, а также для оборудования, присоединённого непосредственно к ВЛ (конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, разрядники). Рациональная разбивка на ремонтные зоны приводит к более лёгкому пониманию компоновки, улучшению условий безопасности при ремонте и позволяет уменьшить площадь РУ.

На компоновку ОРУ существенное влияние оказывают конструктивные особенности устанавливаемых в них аппаратов и способы выполнения ошиновки.

Трансформаторы тока устанавливаются на фундаментах, обеспечивающих нормированное расстояние до нижней кромки фарфора, а при наличии проезда ремонтных механизмов между выключателем и трансформатором тока - нормируемый габарит по вертикали от механизмов до ошиновки.

Трансформаторы напряжения применяются двух основных типов: электромагнитные и емкостные. Электромагнитные трансформаторы напряжения устанавливаются аналогично трансформаторам тока. Емкостные трансформаторы напряжения состоят из емкостного делителя напряжения, в качестве которого обычно используются конденсаторы связи, и устройства отбора напряжения. Устройства отбора напряжения до 220 кВ устанавливаются на стойках фундаментов конденсаторов связи. Отбор напряжения от конденсаторов связи 330 и 500 кВ осуществляется устройством, установленном на отдельном фундаменте.

Аппаратура высокочастотной связи состоит из конденсаторов, заградителей и фильтров присоединения. Конденсаторы, присоединённые непосредственно к ВЛ, устанавливаются на изолирующей подставке и заземляются через фильтр присоединения, укреплённый на стойке фундамента. Заградители, которые выполнены в виде многовитковых катушек, включённых последовательно в ВЛ, в зависимости от компоновки ОРУ устанавливаются на конденсаторе связи или на отдельном опорном изоляторе либо подвешиваются на выходных порталах ОРУ.

Разъединители используются в основном только для размыкания цепи без нагрузки, хотя они могут отключать незначительные зарядные токи сборных шин и присоединений, токи холостого хода трансформаторов (при соблюдении ряда ограничивающих условий), а также токи нагрузки, проходящие по параллельным цепям (операции при переводе присоединения с одной системы шин на другую в схеме "две системы шин" или перевод фидера контактной сети на запасной выключатель). Полюс (фаза) разъединителя имеет два зажима, изолированных от земли и удаленных друг от друга на необходимое изоляционное расстояние, которые при включении соединяются ножом.

Конструкции разъединителей отличаются друг от друга в основном только формой выполнения этого ножа и его кинематикой. Он может состоять из одной или двух частей, которые могут вращаться или совершать возвратно-поступательные движения в горизонтальной или вертикальной плоскости.

Наибольшее распространение получили разъединители рубящего типа для напряжений до 20 кВ включительно, а для напряжений 35…500 кВ горизонтально-поворотного типа. Все три фазы разъединителей до 220 кВ включительно обычно устанавливаются на одной общей конструкции и управляются одним общим приводом, исключение составляет ступенчато- килевая установка разъединителей для ОРУ по схеме "две системы шин". Разъединители 330 кВ и выше устанавливаются пофазно, каждая фаза разъединителя имеет свой самостоятельный привод.

Ошиновка РУ, как правило, выполняется из алюминиевых, сталеалюминевых и стальных проводов, труб и шин профильного сечения.

Гибкая ошиновка выполняется алюминиевыми и сталеалюминевыми проводами. В зависимости от пролёта, провода либо подвешивают между порталами (сборные шины, ячейковые перемычки), либо крепят непосредственно к аппаратам и опорным изоляторам (перемычки между аппаратами с пролетом до 10-15 м). Ответвления и присоединения проводов

к аппаратам осуществляются прессуемыми зажимами.

Жёсткая ошиновка выполняется шинами прямоугольного и профильного сечения или трубами. Шины прямоугольного и профильного сечений используются только в РУ 6…20 кВ. Крепление шин к опорным изоляторам осуществляется шинодержателями. Компенсация температурного удлинения шин осуществляется с помощью шинных компенсаторов. Для ошиновки РУ 110 кВ и выше применяются трубы. При выполнении трубчатой ошиновки, кроме компенсации температурного расширения, должны применяться меры, исключающие вибрацию конструкций. Одним из наиболее распространённых способов устранения вибрации является закладка в трубу свободно лежащего многожильного провода. Соединения и ответвления от жёстких шин выполняются сваркой.

Многоамперные токопроводы для соединения обмоток 6…20 кВ трансформаторов и автотрансформаторов, а также синхронных компенсаторов с РУ соответствующего напряжения могут осуществляться с помощью подземных кабелей, шинных мостов (открытых или закрытых), подвесных токопроводов или с помощью закрытых однофазных токопроводов. Кабельные соединения применяются при сравнительно низкой нагрузке, обычно не превышающей 1000 А, когда по пропускной способности достаточно проложить три-четыре кабеля. Шинные мосты применяются для многоканальных соединений внутри РУ как открытых, так и закрытых при токах до 10 кА. В зависимости от тока нагрузки используются плоские шины или шины коробчатого сечения.

Наибольшее распространение на подстанциях получили гибкие подвесные токопроводы, отличающиеся простотой конструкции, минимальным расходом изоляции и экономичностью. Закрытые токопроводы применяются в установках, где есть опасность загрязнения или увлажнения изоляторов и возникновение КЗ приводит к тяжёлым последствиям. Закрытые токопроводы собираются на месте монтажа из секций заводского изготовления.

Изоляция ошиновки и многоамперных токопроводов осуществляется натяжными или подвесными гирляндами изоляторов, а также опорными изоляторами. Натяжные гирлянды изоляторов применяются для крепления гибкой ошиновки и гибких токопроводов к порталам. Как правило, используются одиночные гирлянды изоляторов. Сдвоенные гирлянды применяются лишь в случаях, когда одиночные гирлянды не удовлетворяют условиям механических нагрузок. Подвесные гирлянды изоляторов применяются для подвески заградителей, фиксации шлейфов и в ряде других

случаев. В гирляндах используются, как правило, стеклянные изоляторы.

Опорные изоляторы (шинные опоры) применяются для крепления жёсткой ошиновки и небольших пролётов гибкой ошиновки. Для напряжения 110 кВ и выше шинные опоры собираются из нескольких штыревых или стержневых изоляторов. Нормированная удельная эффективная длина пути утечки изоляции приведена в таблице (Приложение 5). Количество изоляторов в гирлянде и элементов в опорных изоляторах для различных классов напряжения ОРУ, расположенных в районах с незагрязнённой атмосферой (Приложение 6).



Заключение

При выполнении курсового проекта была спроектирована тяговая подстанция. Были изучены современные проблемы проектирования тяговых подстанций.

Разработана однолинейная схема подстанции, которая определяет состав необходимого оборудования и аппаратуры.

Произведены расчёты токов рабочего и аварийного режима работы подстанции. На основании значений этих токов были выбраны и проверены токоведущие элементы, сборные шины, изоляторы подстанции, а также коммутационная аппаратура и измерительные трансформаторы. Были выбраны разрядники как средство защиты от перенапряжений для ОРУ. Была выбрана аккумуляторная батарея и зарядно-подзарядное устройство к ней, разработан план подстанции. Также был произведён расчёт заземляющего устройства графоаналитическим методом.



Список литературы

Фоков К.И. Выбор проектных решений при разработке подстанций 10…500 кВ.Учебное пособие.- Хабаровск ,2001.

Прохорский А.А. Электрические станции и подстанции.- М.: Транспорт, 1972.

Справочник по электроснабжению железных дорог. Под. ред. Марквардта К.Г. т.2. - М.: Транспорт,1981.

Бей Ю.М. и др. Тяговые подстанции. - М.: Транспорт, 1986.

Гринберг-Басин И.П. Тяговые подстанции. Пособие к дипломному проектированию. - М.: Транспорт, 1986.

Справочник "Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог"



Приложение 1

200

100

Рис.1 Кривые для определения температуры нагрева проводов при коротких замыканиях, выполненных из материалов проводов: 1 - сплавы АЖ и АЖКП; 2 - сплавы АН и АНКП; 3 - алюминий марок А, АКП, АКП и сталеалюминий марок АС, АСКП, АСКС, АСК, АпС, АпСКС, АпСК



Приложение 2

Рис.1. Кривая для определения



Приложение 3

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 1, 2 Наименьшее расстояние от токоведущих частей до различных элементов ОРУ



Приложение 4

Таблица 1 Наименьшее расстояние от токоведущих частей до различных элементов ОРУ



Приложение 5

Таблица 1 Нормированная удельная эффективная длина пути утечки изоляции электрооборудования



Приложение 6

Таблица 1 Количество изоляторов для крепления шин в районах с незагрязненной атмосферой

Размещено на Allbest.ru