Проектирование электрической подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Производство электрической энергии в Казахстане осуществляют 63 электрических станций различной формы собственности. Общая установленная мощность электростанций Казахстана составляет 18 992,7 МВт, располагаемая мощность -- 14 558,0 МВт. Электрические станции разделяются на электростанции национального значения, электростанции промышленного назначения и электростанции регионального назначения. К электрическим станциям национального значения относятся крупные тепловые электрические станции, обеспечивающие выработку и продажу электроэнергии потребителям на оптовом рынке электрической энергии Республики Казахстан:

· ТОО «Экибастузская ГРЭС-1;

· АО «Станция Экибастузская ГРЭС-2»;

· АО «Евроазиатская Энергетическая Корпорация» (Аксуская ГРЭС);

· ТОО ГРЭС «Корпорация Казахмыс»;

· АО «Жамбылская ГРЭС»,

а также гидравлические электростанции большой мощности, используемые дополнительно и для регулирования графика нагрузки ЕЭС РК:

· Бухтарминская ГЭК АО «Казцинк»,

· ТОО «AES Усть-Каменогорская ГЭС»,

· ТОО «AES Шульбинская ГЭС».

К электростанциям промышленного значения относятся ТЭЦ, с комбинированным производством электрической и тепловой энергии, которые служат для электро-теплоснабжения крупных промышленных предприятий и близлежащих населенных пунктов:

· ТЭЦ-3 ТОО «Караганда-Жылу;

· ТЭЦ ПВС, ТЭЦ-2 АО «АрселорМиттал Темиртау»;

· Рудненская ТЭЦ (АО «ССГПО»);

· Балхашская ТЭЦ, Жезказганская ТЭЦ ТОО Корпорация «Казахмыс»;

· Павлодарская ТЭЦ-1 АО «Алюминий Казахстана»;

· Шымкентская ТЭЦ-1,2 (АО «Южполиметал») и другие.

Электростанции регионального значения -- это ТЭЦ, интегрированные с территориями, которые осуществляют реализацию электрической энергии через сети региональных электросетевых компаний и энергопередающих организаций, а так же теплоснабжение близлежащих городов. В соответствии со статьей 15-1 Закона «Об электроэнергетике», системным оператором разработан прогнозный баланс электрической энергии и мощности на предстоящий семилетний период. Данный прогнозный баланс электрической энергии и мощности в соответствии с Законом «Об электроэнергетике» направлен на утверждение в Министерстве индустрии и новых технологий Республики Казахстан.

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.

1.ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

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

1. Назначение подстанций в энергосистеме

2. Перетоки мощностей через подстанцию

3. 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).

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 среднего напряжения резко отличается (составляя не более 15%) от мощности сети низшего напряжения, более 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.

Рисунок 2.1 Силовой трансформатор

АТДТН-8000/110-У1 - Тольяттинский Трансформатор

АТДТН-80000/110-У1- автотрансформатор трехобмоточный класса 110 кВ, который выпускает компания Тольяттинский Трансформатор. Автотрансформаторы силовые масляные трехфазные трехобмоточные стационарные общего назначения с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) на нейтрали обмотки высшего напряжения в диапазоне 16 % 9 ступеней (± 14,24 % ± 8 ступеней) без регулирования напряжения на стороны среднего напряжения с системой охлаждения вида «М», «Д», «ДЦ» предназначены для работы на электрических сетях с глухозаземленной нейтралью.

Расшифровка условных обозначений масляных автотрансформаторов АТДТН-80000/110-У1:

· АТДТН ХХХ/YY У1,УХЛ1

· А - автотрансформатор;

· Т - трёхфазный

· Д - масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха

· Т - Трёх обмоточный

· Н - с регулированием напряжения под нагрузкой

· ХХХ - Номинальная мощность кВА

· YY - Класс напряжения обмотки ВН, кВ

· У1 - вид климатического исполнения.

Рисунок 2.2 Силовой автотрансформатор

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.

Таблица 2.1 Технические характеристики

Тип трансформатора, обозначение нормативного документа	Номинал мощность, кВА	Номинальн напряжение обмоток, кВ	Схема и группа соедин обмоток	Потери, Вт	Напряж короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %
		ВН	НН		холостого хода	коротк замык
ТРДЦН- 80000/110-У1	100 000	230	11,0-11,0	Yh/D-D-11- 11	102	340	12,5	0,65

3. РАСЧЁТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДО 1000 В

Двигатель серии 4АР160S4У1

P_н=15 кВт - Номинальная мощность

U_н=380 В - Номинальное напряжение

cos ц=0,87 - Коэффициент мощности

?=КПД=87,5 % - Коэффициент полезного действия

K_i=7,5 - Кратность пускового тока

n=1465 мин^-1 - Частота вращения

Однолинейная схема

Рисунок 3.1 Однолинейная схема двигателя

Номинальный ток двигателя, А

А (3.1) [Л 1]

I_н ==30 А

Пусковой ток двигателя

I_п =K_i*I_н А (3.2)

I_пуск=7,5*30=225 А

Ток плавкой вставки

I_п.в.= А (3.3)

I_п.в.== 90А

ыбор предохранителя

Рисунок 3.3 Предохранитель

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-33, габарит 0 I_п.в.=100А

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.=30 А

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

Номинальный ток теплового расцепителя 32 А

Диапазон регулировки (23ч32)

I_эмр=10*32=320 А (3.4)

I_эмр ?1,25*I_пуск

I_эмр ?1,25*225=281 А

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 32 6

Тепловое реле серии РТИ

РТИ 2353

Диапазон регулировки (28ч36)

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 специального исполнения типа РЛНДС предназначены для включения и отключения под напряжением обесточенных участков цепи высокого напряжения, а также заземления отключенных участков стационарными заземлителями посредством двигательного или ручного оперирования главными ножами и ручного -- заземлителями. Разъединитель выполнен в виде трехполюсного (на одной раме) аппарата горизонтально-поворотного типа, каждый полюс имеет один поворотный и один неподвижный изоляторы, на которых расположена контактная система.Разъединитель может иметь один стационарный заземлитель или два заземлителя. Разъединители выполнены на базе хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации разъединителей серии РЛНД-I-10. 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.Для двигательного управления главными ножами разъединителя применяются электродвигательный привод ПД14-УХЛ1. Блок управления может быть расположен в любом удобном для эксплуатации месте. Для ручного управления главными ножами и заземлителями используются приводы серии ПР-2.Имеется механическая блокировка между главными ножами и заземлителями.

Табл.4.1 Технические характеристики

Наименование и тип изделия	Назначение, краткая техническая характеристика
	Ток термостойкости, кА	Предельный сквозной ток, кА	Масса, кг
РЛНДС- I.2-10. IV/400Н	10	25	42

Рисунок 4.1.1 Разъединитель

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.



Рисунок 4.2.1Высоковольтный предохранитель серии ПКН

Предохранители серии ПК с мелкозернистым наполнителем выполняются на напряжения 3, 6, 10, 35 кВ и номинальные токи 400, 300, 200 и 40 А соответственно. Эти предохранители обладают токоограничивающим эффектом, полное время отключения при токах КЗ составляет 0,005 -- 0,007 с. Патрон предохранителя состоит из фарфоровой трубки, армированной латунными колпачками. Внутри патрона размещены медные или серебряные плавкие вставки. Для обеспечения нормальных условий гашения дуги плавкие вставки должны иметь значительную длину и малое сечение. Это достигается применением нескольких параллельных плавких вставок, намотанных на ребристый керамический сердечник , или при больших токах нескольких спиральных плавких вставок . После того как трубка заполнена кварцевым песком, торцевые отверстия закрываются крышками и тщательно запаиваются. Нарушение герметичности, увлажнение песка могут привести к потере способности гасить дугу. Для уменьшения температуры плавления плавкой вставки использован металлургический эффект.

Предохранители серии ПКН:П- предохранитель, К- с кварцевым песком, Н- наружнего исполнения. Номинальные напряжения: 10 кВ; 20 кВ; 35 кВ. Предохранители типа ПКН -10 могут применяться для цепей с номинальным напряжением 3 кВ и 6 кВ. Допустимое предельное значение тока в длительном режиме не должно быть более 0,5 А. Номинальный ток отключения - не нормируется

4.3 ВЫБОР ОТДЕЛИТЕЛЕЙ И КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛЕЙ

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

1 - полюс короткозамыкателя; 2 - опорная колонна; 3 - привод; 4 -трансформатор тока

Рисунок 4.3.1 Короткозамыкатель

Короткозамыкатель КЗ-110 - предназначен для создания искусственного короткого замыкания на землю (межфазное к.з. в сети 35 кВ) с целью вызвать отключение от защиты выключателя, установленного на питающем конце линии. Короткозамыкатели устанавливаются на трансформаторных подстанциях без выключателя на стороне высшего напряжения в сетях наружных установок на номинальное напряжение 35 кВ, 110 кВ переменного тока частоты 50 Гц. Короткозамыкатели совместно с приводом ПРК-1, ШПК(М) обеспечивают автоматическое включение и ручное отключение при:

· высоте установки над уровнем моря не более 1000 м;

· верхнем рабочем значении температуры окружающего воздуха плюс 40°С;

· нижнем рабочем значении температуры окружающего воздуха минус 60°С.

Таблица 4.3.1 Технические характеристики

Сопротивление изоляции тяги, МОм	1000
Вытягивающие усилие подвижных контактов из неподвижных (для пары ламелей), Н (кгс)	200-300
Полное время включения, с, не более	0,4 (0,35)
Зазор между ножом и упором контакта (в положении включено), мм	15-20
Угол поворота ножа (в положении отключено), град	60
Расстояние между крайней точкой ножа и контакта (в положении отключено), мм	880-920
Ход штока буфера (в положении отключено), мм	19-22

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.

Рисунок4.3.2 Отделитель

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). Выбираем отделители типа ОД без ножей заземления .

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.

Выключатель вакуумный ВБЭМ -10

Выключатели предназначены для частых коммутационных операций в ячейках КРУ, устанавливаемых в энергосистемах трехфазного тока частотой 50 Гц с изолированной или компенсированной нейтралью , а также в шкафах управления приемниками электрической энергии промышленных предприятий. Допускается применение выключателей для пуска и отключения асинхронных двигателей с короткозамкнутым или фазным ротором, а также торможения указанных двигателей противотоком и отключения медленно вращающихся электродвигателей. В случае необходимости эксплуатации выключателей в условиях непредусмотренных в ТУ, завод имеет возможность модернизации выключателя по заявке заказчика.

Таблица 4.4.1 Технические характеристики

Номинальное напряжение , кВ	10
Наибольшее рабочее напряжение , кВ	12
Номинальный ток , А	1000
Номинальный ток отключения , кА	20
Полное время включения , мс , не более	150
Собственное время отключения , мс , не более	40
Токи потребления электромагнита включения : - при номинальном напряжении -220 В ,	не более 40 А
- при номинальном напряжении -110 В ,	не более 80 А
- при номинальном напряжении ~220 В ,	не более 40 А
Токи потребления электромагнита отключения : - при номинальном напряжении -220 В ,	не более 3,0 А
- при номинальном напряжении -110 В ,	не более 1,5 А
- при номинальном напряжении ~220 В ,	не более 2,0 А

Структура условного обозначения выключателя

Выключатель состоит из трех дугогасительных полюсов и привода, закрепленных на общем основании. Каждый полюс содержит вакуумную дугогасительную камеру (КДВ), механизм дополнительного поджатия контактов КДВ и токовыводы, конструктивно расположенные в корпусе. Выключатель оснащен тремя пневматическими демпферами. Электромагнитный привод через рычаг замыкает и размыкает контакты КДВ . Общее основание, корпус полюса, рычаг привода изготовлены из изоляционного прессматериала АГ -4 В. Электрическая схема блока питания и управления собрана на панели, закрепленной на корпусах дугогасительных блоков. Выключатель имеет в своем составе аварийные расцепители максимального тока, минимального напряжения и расцепитель от независимого источника

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.

Реактор состоит из магнитопровода с обмотками (рабочей и сигнальной),помещенными в бак с трансформаторным маслом. Обмотки реактора, выполненные из медного провода, охватывают магнитный стержень. Для плавного регулирования зазора (тока реактора в заданных пределах) на крышке бака реактора расположен электропривод с односторонней муфтой ограничения крутящего момента, связанный с валом стержня. Двигатель электропривода питается от трехфазной сети напряжением 380 В. Вводы рабочей обмотки (А, Х) и вводы сигнальной обмотки (а, х) расположены на крышке бака. Шкаф управления соединяется с реактором при помощи кабеля. Управление осуществляется РКМ101 - Регулятор дугогасящей Катушки с Моторным приводом, модель 101. Регулятор предназначен для автоматической настройки индуктивности дугогасящего реактора к значению, отвечающему условию компенсации емкостной составляющей тока через место замыкания на землю в электрической сети. Номинальное значение климатических факторов - по ГОСТ 15150-69 для категории размещения 1, исполнения У (шкафа У3). Высота установки над уровнем моря ? не более 1000 м. Рабочий диапазон температур от -40 °С до +45 °С.

Реакторы сухие токоограничивающие с естественным воздушным охлаждением, являющиеся катушками индуктивности, предназначены для последовательного включения в электрические сети с целью ограничения токов короткого замыкания и сохранения уровня напряжения в электроустановках в случае короткого замыкания. Токоограничивающие реакторы изготавливаются из прямоугольного провода АППТСД со стекловолокнистой и полиимидной изоляцией. В процессе намотки в несколько жил применяется транспонирование проводов для обеспечения равного контакта всех жил с магнитным полем рассеивания и равномерной плотности тока в реакторе. Для достижения требуемых характеристик изоляции и её охлаждения укладка провода в радиальной и осевой плоскостях производится с образованием изоляционных каналов. Дополнительная изоляция обмоток для стойкости к внешним загрязнениям и влаге достигается путем вакуумной пропитки обмоток реактора кремнийорганическим лаком КО-916 или МЛ92 и последующей их сушки в электропечи.

Таблица 4.5.1 Технические характеристики

Тип реакторов	Номинальное напряжение, кВ	Напряжение сигнальной обмотки, В	Предельные токи, А	Испытательное напряжение кВ
РЗДПОМ-760/10 У1	11/v3	100	135 -- 18	35

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». Рисунок 4.6.1 Разрядник

Разрядники РВС-35предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Изготавливаются для сетей с любой системой заземления нейтрали. Условное обозначение разрядника РВС-35

Р - разрядник

В - вентильный

С - станционный

35 - класс напряжения в кВ

У - климатическое исполнение

Разрядники РВС-35 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 +25° С до 100%.

Разрядник РВС-35 состоит из блока многократных искровых промежутков (1) и рабочих нелинейных резисторов (2), заключенных в герметично закрытой фарфоровой покрышке (3). Рабочий резистор разрядника изготовлен из спецмассы "Вилит" и обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой. Разрядник РВС-35 устанавливается на изолированном от "земли" основании (4) для удобства присоединения регистратора срабатывания и для измерения токов проводимости.

Многократный искровой промежуток соединен последовательно с рабочим резистором, закрыт герметическим армированным фарфоровым кожухом и сжат пружиной. Герметизация осуществляется уплотнением озоностойкой резиной с целью сохранения внутренних деталей и стабильности электрических параметров разрядника. Элемент устанавливается на изолированном от земли основании.

Последнее делается для удобства измерения токов проводимости разрядника при профилактических испытаниях. Изоляция осуществляется фарфоровыми втулками. Основание разрядника жестко крепится к фундаментам или конструкциям подстанции.

Элемент закрыт крышкой, защищающей верхний торец элемента от атмосферных осадков. Провод фазы линии высокого напряжения подключается к контактной пластине, а заземляющий проводник - к болту стальной плиты основания непосредственно. Разрядник РВС-35 включается между проводом защищаемой фазы и землей. В нормальных рабочих условиях сети он не пропускает тока, так как снабжен искровым промежутком, который разобщает находящийся под рабочим напряжением провод сети от земли. Искровой промежуток подобран так, что пробивается всякий раз, как только напряжение на защищённом участке превысит предельно допустимый уровень. Защитное действие разрядника обусловлено тем, что при появлении опасного для изоляции напряжения происходит пробой искрового промежутка разрядника, а протекающий через разрядник импульсный ток вследствие нелинейности рабочего сопротивления не создает опасного для изоляции повышения напряжения.

Следующий за пробоем искрового промежутка разрядника ток, протекающий под действием напряжения промышленной частоты, так называемый сопровождающий ток, прерывается искровым промежутком при первом переходе через нулевое значение. При этом работа разрядника закончена и он снова готов к действию. Величина импульсного перенапряжения, от воздействия которого разрядник защищает изоляцию, определяется вольт-секундой характеристикой.

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. Согласно ПУЭ шину в РУ выбираются по допустимому нагреву т. е. по току. Выбираются алюминевые , в редких случаях медные, одно-, двух- и трёхполюсные при токах свыше 3000 А коробчатого сечения.

Плотность тока в плоских шинах 1,47 А/мм² ,в коробчатых 1,92 А/мм².

Расчет и выбор шин установленных в цепи трансформатора ТДТН-63000 со стороны 10 кВ. Производится для следующих условий:

Расчетные токи

I_п.0.=2,4 кА

I_у=6,1 кА

B_к=23,8*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*1820,8=2549 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 двухполосные шины с сечением 2(100х10) с допустимым током I_доп=2860 А [ Л.1 ]

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 алюминевых шин табл.3.14 [ Л.1 ]

q_min==85,2 мм²-что меньше принятого сечения

что меньше принятого сечения.

Проверяем шины на механическую прочность. Определяем пролет l из (4.18) при условии, что частота собственных колебаний будет больше 200 Гц:



откуда

Если шины расположены на ребро, а полосы в пакете жестко связаны между собой, то по табл. 4.1 [ Л.1 ]

тогда

Определяем расстояние между прокладками по (4.21) и (4.22) [ Л.1 ]

Где Е = Па по табл. 4.2; по рис. 4.5;

Масса полосы m_п на 1 м определяется по справочникам или по сечению q, плотности материала шин ( для алюминия 2,7*10^-3 кг/см³) и длине 100 см:

m_п= 2,7*10^-3*10*1*100= 2,7 кг/м.

Принимаем меньшее значение l_п=0,5 м, тогда число прокладок в пролете Принимаем n=2.

При двух прокладках в пролете расчетный пролет

l_п=

Определяем силу взаимодействия между полосами по (4.23):

Где b=10 мм=0,01м.

Напряжение в материале полос по (4.24)

=0,83 МПа,

Где

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз по(4.20)

Где

+0,83=0,859 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 110, 220 кВ серии НКФ. Однофазные масляные трансформаторы напряжения серии НКФ наружной установки предназначены для электрических систем с номинальным напряжением от 66 до 500 кВ включительно, с заземленной или изолированной нейтралью, и применяются для питания измерительных приборов, цепей защиты, автоматики и сигнализации. Трансформаторы имеют класс точности 0,5 при нагрузке от 100 до 400 ВА. Предусмотрены исполнения трансформаторов для умеренного, холодного и тропического климатов. Трансформаторы выполнены по каскадной схеме, т. е. из нескольких трансформаторов с последовательно соединенными первичными обмотками, имеющих изоляцию, соответствующую только части общего напряжения. Трансформаторы до 132 кВ состоят из одного блока, на 220 и 330 кВ - соответственно из двух и трех блоков, на 400 и 500 кВ - из четырех блоков, установленных друг на друга и электрически соединенных между собой перемычками между вводами на крышке маслорасширителя нижнего блока и на днище вышестоящего блока.

Тип трансформатора.	Мощность, ВА.	Ток первичной обмотки, А.	Допустимые токи вторичных обмоток, А.	Тип и размеры сердечника, мм.
НКФ -220	8,8	0,11/0,06	0,6	0,8	ШЛ16Х16

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

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. Рисунок 6.2 Трансформатор тока

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

подстанция трансформатор заземление

1.ПУЭ 2000г.

2.ПТБ 2012г.

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

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

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

Размещено на Allbest.ru