Проектирование подстанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Развитие «зеленой энергетики» в Казахстане все более активизируется. Стало известно о том, что дочернее отделение Всемирного банка намерено привлекать частный капитал в возобновляемые источники энергии. Министерство энергетики Казахстана в сотрудничестве с Международной финансовой корпорацией (подразделение Всемирного банка) рассматривают вопрос продвижения инициативы государственно-частного партнерства и вовлечения частного капитала в возобновляемые источники энергии РК. Для обсуждения данных инициатив в Астане была организована дискуссионная площадка, в которой приняли участие потенциальные иностранные инвесторы ближнего и дальнего зарубежья.

Вот уже два года в республике действует Ассоциация возобновляемой энергетики, возглавляемая Султаном Тундукпаевым и объединяющая 25 компаний. Ассоциация принимает участие в разработке правил для возобновляемой энергетики, а также в расчетах тарифов. Кроме того, ведется и работа по совершенствованию законодательства. Тем не менее, по словам Султана Тундукпаева, Казахстану пока не удалось достичь прорыва в сфере возобновляемой энергетики. Причинами этого называют недостаток знаний и скептицизм по отношению к данной сфере. «В Казахстане возобновляемые источники энергии считают просто „дорогой игрушкой“, данью моде, которая пройдет после проведения международной выставки „ЭКСПО-2017“», -- считает генеральный директор Ассоциации возобновляемой энергетики Казахстана.

На конец 2014 года мощность «зеленых» электростанций в республике составила 177 МВт. При этом специалисты отмечают, что в основном это малые гидроэнергетические проекты, несколько малых ветровых станций, и некоторое число солнечных станций. В целом же доля «зеленой» электроэнергии в общем объеме производства электроэнергии в РК составила только 0,6%. Тем не менее, отечественные специалисты ставят себе целью достичь доли в 3% в 2020 году, а к 2030 доля солнечных и ветровых станций доля должна составлять 10%.

Кстати, уже в нынешнем году в Казахстане будут запущены две крупные станции на основе возобновляемых источников энергии. Ими станут 50-мегаваттная солнечная станция в поселке Бурное Жамбылской области и 45-мегаваттная ветровая электрическая станция в городе Ерейментау Акмолинской области. Открытие солнечной электростанции в поселке Бурное состоится уже на следующей неделе и пройдет с участием Главы государства в рамках Дней индустриализации.

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).

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.

ТДЦТН-125000/110-У1-трансформатор трехобмоточный класса 110 кВ, который выпускает компания Тольяттинский Трансформатор.

Трансформаторы 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 трансформаторов ТДЦТН-125000/110-У1, УХЛ1 СТО 15352615-001-2007:

· ТДТН ХХХ/YY У1,УХЛ1

· Т - трёхфазный

· ДЦ - с принудительной циркуляцией масла и 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 трансформатор

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.

Таблица 2.2 Паспортные данные силового трансформатора

Типизделия, обо-значе-ние нормативного документа

Номин альная мощность, кВ А

Номи-нальное напряжение обмоток, кВ

Схема и группа соединения обмоток

Потери, кВт

Напря-жение короткого замыкания, %

Ток холостогохода, %

Габа-ритные размеры, ммдлина х ширина х высота

Масса, кг, не более

ВН

СН

НН

холо о- сто- го хода

короткого замыкания

ВН-СН

ВН- НН

СН-НН

масла

полная

ТДТН-63 000/110-У1, УХЛ1 СТО 15 352 615- 001-2007

63000

115

38,5

6,6; 11,0

Y11 /Y11 /D- 0-11

45,0

270

10,5

18,0

7,0

0,28

7200 x 5250 x 6600

30 190

117 200

3.РАСЧЁТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДО 1000 В

Двигатель серии 4А100L2У1

P_н=5,5кВт

U_н=380 В

Cos ц=0,89

n=КПД=87,5 %

K_i=7,5

Рисунок 3.1 Однолинейная схема

n=2880 мин^-1

Однолинейная схема

Номинальный так двигателя, А

(3.1) [Л 1]

I_н ==10,7 А

Пусковой ток двигателя, А

I_п =K_i*I_н (3.2) [Л 1]

I_пуск=7,5*10,7=80 А

Ток плавкой вставки, А

I_п.в.= (3.3) [Л 1]

I_п.в.==32 А

Рисунок 3.2 Предохранитель ППНИ - 37

К установке принимается предохранитель ППНИ - 37 габарит 2 40 Ампер

Выбор автоматического выключателя осуществляется по условиям:

Рисунок 3.3 Автоматический выключатель

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.=12,5 А

К установке принимается автоматический выключатель серии АП-50 с номинальным током 63 ампера, номинальный ток теплового реле 12,5 А

Выбор магнитного пускателя и теплового реле

Рисунок 3.4 Магнитный пускатель

Выбирается пускатель серии КМИ нереверсивного исполнения с тепловым реле без оболочки КМИ 1 12 2

Магнитный пускатель - предназначен для дистанционного пуска, остановки и защиты электроустановок и реверсирования трехфазного асинхронного двигателя.

Тепловое реле без оболочки РТИ-1316

Диапазон регулировки 9-13

Рисунок 3.5 Тепловое реле без

Тепловое реле -- это электрический коммутационный аппарат, который предназначен для защиты трехфазных двигателей от токовой перегрузки недопустимой продолжительностью (например, при заклинивании ротора или механической его перегрузки), а также от обрыва любой из фаз питающего напряжения (по функции аналогично реле контроля фаз).

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 РДЗ-35; РДЗ-110 кВ;

Наружные разъединители РДЗ предназначены для включения и отключения обесточенных участков электрической сети высокого напряжения, а также заземления отключённых участков при помощи стационарных заземляющих ножей. Разъединители РДЗ состоят из отдельных полюсов, которые могут использоваться в однополюсном и трёх полюсном варианте установки на горизонтальной плоскости. Разъединители РДЗ-35 и Разъединители РДЗ-110 на класс напряжения 35 и 110 кВ на номинальный ток 1000 А допускают установку на вертикальной плоскости. Полюс разъединителя выполнен в виде двухколонкового аппарата с разворотом главных ножей в горизонтальной плоскости и состоит из цоколя, изоляционных колонн, токоведущей системы и заземляющего устройства. Контактные ножи разъединителя на 1000А выполнены из двух медных параллельных шин, установленных "на ребро", один конец которых гибкими связями соединён с контактным выводом, а на другом образован разъёмный контакт. Контактные ножи разъединителей РДЗ на 2000 и 3150 А состоят из двух контактных ножей на 1000 А. В заземляющее устройство разъединителя входят ножи заземления, стационарно установленные на цоколе разъединителя РДЗ и неподвижный контакт, установленный на главном контактном ноже. Основные части разъединителей РДЗ, выполненные из чёрных металлов, имеют стойкое антикоррозийное покрытие - горячий или гальванический цинк.

Условия эксплуатации наружных разъединителей РДЗ

Температура окружающей среды от +40С до -60С - для исполнения УХЛ1; и от -10С до +45С - для исполнения Т1; Относительная влажность воздуха до 100% при температуре +25С; Толщина корки льда до 10мм - для разъединителей 35 и 110кВ; до 20мм - для разъединителей 150 и 220кВ;

Скорость ветра без гололёда 40 м/с;

Скорость ветра с гололёдом не более 15 м/с;

Категория изоляции - "А" или "Б";

Климатическое исполнение - УХЛ1 и Т1.

Привод разъединителей РДЗ

Разъединители РДЗ приводятся в действие ручными приводами ПРГ-2Б УХЛ1 (разъединители 35 и 110 кВ), а также двигательными приводами типа ПДГ-5 (разъединители 110, 150, 220 кВ). Двигательный привод имеет блок исполнительный и блок управления. Ручные и двигательные приводы имеют электромагнитную и механическую блокировки между главными и заземляющими ножами.

В структуре условного обозначения разъединителя РДЗ принято:

Р - разъединитель;

Д - двухполюсный;

З - наличие заземлителей;

2 - количество заземлителей;

35;110 - номинальное напряжение;

Б - усиленное исполнение изоляции;

1000 - номинальный ток;

Н - повышенной надежности

УХЛ - климатическое исполнение;

1 - категория размещения;

Технические данные разъединителей РДЗ

Параметр	РДЗ - 35 / 1000 НУХЛ1	РДЗ - 110 / 1000 НУХЛ1
Номинальное напряжение, кВ	35	110
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	40,5	126
Номинальный ток, А	1000	1000
Ток электроди-намической стойкости, кА	63	80
Ток термической стойкости, кА	25	31,5
Длина пути утечки внешней изоляции, см	70	190
Масса, кг	56,5	166
Длина, мм	1030	2010
Ширина, мм	540	950
Высота, мм	765	1510

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 ПКЭН 006-10 У2

Марка:ПКЭН 006-10 У2

Класс напряжения:10 кВ

Климатическое исполнение:У2

Диаметр:55 мм

Длина:312 мм

Высоковольтные предохранители ПКЭН 006-10 У2 предназначены для защиты трансформаторов напряжения экскаваторов и передвижных электростанций на номинальное напряжение 10 кВ.

Предохранители ПКЭН 006-10 У2 с кварцевым наполнителем являются токоограничивающими. Отключение тока короткого замыкания в предохранителях с кварцевым песком обеспечивается за счет интенсивной деионизации дуги, возникающей на месте пролегания плавкой вставки, в узких щелях между песчинками наполнителя. Срабатывание патрона определяется в предохранителях ПКЭН 006-10 У2 по отсутствию показаний на приборах трансформатора напряжения.

Высоковольтный предохранитель ПКЭН 006-10 У2 является комплектом, который состоит из следующих элементов и поставляется в разобранном виде:

- Патрон (заменяемый элемент) ПЭН 0.1-10 У2 - 1 шт.
- Контакт (др. названия: губка, пинцет) К06-10 У2 - 2 шт.
- Опорный изолятор ИОР-10-3,75 II УХЛ2 - 2 шт

Рисунок 4.2.1. Предохранители типа

Изоляторы устанавливаются на специальном цоколе или непосредственно на элементах конструкции распределительного устройства. Не допускается применение высоковольтных предохранителей ПКЭН в сетях с напряжением, меньшим номинального напряжения предохранителя. Маркировка патрона наносится на середину фарфоровой трубки, маркировка изолятора наносится на боковую поверхность, маркировка контактов наносится на поверхность стальной планки контакта. Маркировка выполняется аппликационными этикетками.

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.

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.

Основные данные короткозамыкателей

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.

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 .

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

Высоковольтный выключатель -- коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Выключатели типа ВЭВ-6Б-16-630.УХЛ5 трехполосные, со встроенным пружинным приводом, электромагнитами управления и элементами защит предназначены для установки в оболочки рудничных нормальных и взрывобезопасных комплектных распределительных устройств трехфазного переменного тока частотой 50 Гц на напряжение 6 кВ.

Выключатели предназначены для работы в следующих условиях:

· в части воздействия климатических факторов внешней среды - исполнение УХЛ категории размещения 5 по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70, но при верхнем рабочем значении температуры воздуха при эксплуатации +35 °C и нижнем -10 °C-

· окружающая среда - не содержит едких паров и газов в концентрациях, разрушающих металл и изоляцию-

· рабочее положение в пространстве - вертикальное (допустимое отклонение от вертикального положения составляет 10° в любую сторону).

Технические характеристики

Номинальный ток, А	400
Коммутационная способность:
номинальный ток отключения, кА	4
ток включения, кА:	15
Частота включений в час номинального тока в цикле ВО, не более	300
Режим работы	Прерывисто-продолжительный
	или повторно-кратковременный
Стойкость при сквозных токах короткого замыкания:	4,5
амплитуда предельного сквозного тока, кА	15
Род тока цепи динамического торможения	Постоянный или выпрямленный
Номинальное напряжение цепи динамического торможения, В	220

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.

Реакторы токоограничивающие сухие на 10,35,110 кВ.

Сухие токоограничивающие реакторы производства ООО "ЭМЗ";обеспечат надежность и долговечность электросистемы. При возникновении коротких замыканий (соединении точек электрической цепи с различными потенциалами через малое сопротивление), ток может достичь 9000 ампер.В результате может произойти:

1. Механическое и термическое повреждение электрооборудования;

2. возгорание в электроустановках;

3. торможение электродвигателей в результате снижения уровня напряжения в сети;

4. выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы и возникновение аварий.

Причины коротких замыканий могут быть различными: удар молнии, перенапряжение, старение и оголение изоляции, механические повреждения изоляции из-за некорректных действий обслуживающего персонала. Чтобы не произошло короткого замыкания, в электрическую цепь понижающих трансформаторов подстанций устанавливают токоограничивающий реактор, который ограничивает ударный ток короткого замыкания и отключает выпрямительные установки от источника питания до того, как этот ток достигнет опасного значения.

Сухие токоограничивающие реакторы - принцип действия реакторов "ЭМЗ"

Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи и нагрев, каждый проводник в проводе эмалируется электроизоляционным кремнеорганическим лаком. Это позволяет снизить добавочные потери на вихревые токи от 20 до 40%. 2. В кабеле используется прямоугольное сечение. Это уменьшает габариты реактора; увеличивает его механическую прочность при электродинамическом воздействии и срок службы.3. Экономия расходов на 10-20% в год на непроизводительные потери электроэнергии. Сухие реакторы это новая разработка в производстве токоограничивающих реакторов. Обмотки выполняются из алюминиевого или медного многожильного провода намотанного на диэлектрический каркас. Конструкция и особенности производства существенно снижают массу и габаритные размеры реактора, а так же повышают прочность на механические повреждения при воздействии ударных токов. Основной выбор наших заказчиков. Сухие реакторы можно использовать в сетях от 6 до 330 кВ. Они экологичны, с минимальными масса-габаритными характеристиками и наиболее привлекательны по цене.

Реакторы, в зависимости от места установки в РУ, делятся на; линейные, секционные и групповые. Токоограничивающие реакторы также могут классифицироваться и на основе показателей номинального тока:

· Одинарные токоограничивающие реакторы предназначены на токи до 4000 А,

· Сдвоенные токоограничивабщие реакторы - на токи до 2 x 2500 А.

· Реакторы на напряжение выше 500 кВ оборудованы газовой защитой для

4.6 ВЫБОР РАЗРЯДНИКОВ

Разрядник -- предназначены для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Изготавливаются для сетей с эффективно заземленной нейтралью.

Условия эксплуатации разрядников РВС-110, РВС-220 кВ

Разрядники РВС предназначены для эксплуатации в районах с умеренным и тропическим климатом при температуре окружающего воздуха:

от -45 до +40° С - для исполнения У1;

от -10 до +50° С - для исполнения Т1;

Высота установки над уровнем моря не более 1000 м;

Относительная влажность воздуха:

при температуре +25° С до 100% - для исполнения У1;

при температуре +35° С до 100% - для исполнения Т1.

Разрядник РВС состоит из нескольких элементов, каждый из которых содержит блок многократных искровых промежутков и рабочих нелинейных резисторов, заключенных в герметично закрытой фарфоровой покрышке. Рабочий резистор разрядника РВС изготовлен из спецмассы "Вилит" и обладает нелинейной вольтамперной характеристикой. Разрядник РВС устанавливается на изолированном от земли основании для удобства присоединения регистратора срабатывания и для измерения токов проводимости. К крышке верхнего элемента разрядника крепится экранирующее кольцо.

В структуре условного обозначения разрядников РВС-110, РВС-220 принято:

Р- разрядник;

В- вентильный;

C- станционный;

ХХ- номинальное напряжение;

У; Т- климатическое исполнение;

1-категория размещения;

Технические данные разрядников РВС-110, РВС-220

Параметр	РВС-110М	РВС-220М
Класс напряжения сети, кВ	110	220
Номинальное напряжение, кВ	102	198
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц в сухом состоянии и под дождём, кВ
· не менее	200	400
· не более	250	500
Импульсное пробивное напряжение при предразрядном времени от 2 до 20 мкс при полном ипмульсе 1,2/50 мкс, не более, кВ	285	530
Остающееся напряжение при импульсном токе с длиной фронта волны 8 мкс, кВ
· с амплитудой тока 3000А	315	630
· с амплитудой тока 5000А	335	670
· с амплитудой тока 10000А	367	734
Токовая пропускная способность
· 20 импульсов тока волной 16/40 мкс, кА	10.0	10
· 20 импульсов тока прямоугольной волной длительностью 2000 мкс, А	150	150
Длина пути утечки внешней изоляции, не менее, см	345	690
Высота, не более, мм	3100	4620
Масса, не более, кг	175	497

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-125000 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*=5056,8 А

Выбирается 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 ]

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 алюминевых шин табл.3.14 [ Л.1 ]

q_min==53,6 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

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=0,23 м

Определяем силу взаимодействия между полосами по (4.23):

Где b=10 мм=0,01м.

Напряжение в материале полос по (4.24)

д=0,132 МПа,

Где W_п1,7 см³

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз по(4.20)

*10^-80,012342 МПа

Где W_ф 33,3333 см³

+0,01=0,14342 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.

Трансформаторы тока ТГМ-110 УХЛ1 представляют собой масштабный измерительный преобразователь, предназначенный для питания измерительных приборов и защитных устройств в электрических системах переменного тока с заземленной нейтралью. Номинальный коэффициент безопасности приборов обмоток для измерения должен быть не более 10. Стандартно выпускаются для работы на высотах, не превышающих 1000 м. По запросу возможно изготовление трансформаторов для работы на высоте от 1000 до 3500 м. 1. Класс напряжения 110 кВ, взрывобезопасные, герметичные.2. Длина пути утечки внешней изоляции - 2,5 см/кВ.3. Пятиобмоточные, обмотка измерительная "1" с классом точности 0,1- 0.2 S (для АИИС КУЭ), обмотка измерительная "2" с классом точности 0,2S - 0.5S; обмотки для релейной защиты 3,4,5 с классом точности (5Р, 10Р).4. Коэффициент безопасности приборов не менее 10. *)Трехсекундная термическая стойкость**)По требованию заказчика допускается изготовление трансформаторов с другими техническими характеристиками.

Трансформаторы должны быть рассчитаны на суммарную механическую нагрузку от ветра скоростью 40 м/с, гололеда с толщиной стенки льда 20 мм и от тяжения проводов в соответствии с таблицей.

Таблица

Тип трансформат	Номинальный коэффициент трансформации А/А	Номиналь-ные первичные Ампервитки AW	Номинальная нагрузка защитных обмоток в классах точности ВА cos	Предельная кратность обмоток для защиты не менее
ТГМ-110	1000-2000/1;5	2000	30	22

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 ТОГ- 110кВ представляет собой конструкцию, в верхней части которой расположен металлический корпус, закрепленный на опорном изоляторе. Изолятор в свою очередь закреплен на основании, в котором находится коробка выводов вторичных обмоток. На металлическом корпусе закреплена первичная обмотка и ее выводы, внутри корпуса размещаются вторичные обмотки. Внутренняя полость корпуса и изолятора заполнена изолирующим газом. Конструкция первичной обмотки позволяет получите различные коэффициенты трансформации при измерения количества витков путем последовательно -параллельного соединения секций первичной обмотки. Вторичные обмотки помещены в электростатические экраны, которые выравнивают внутреннее электрическое поле. Активная часть магнитопровода вторичной обмотки для измерения изготовлена с применением нанокристаллического сплава на основе железа, обмоток для защиты - из холоднокатаной анизотропной электрической стали.

Наименование параметра	Значение
Номинальное напряжение Uном., кВ	110
Номинальная частота fном., Гц	50
Номинальный первичный ток типоисполнения I1 ном., А	1000; 1200; 1500; 2000
Номинальный вторичный ток I2 ном., А	1 или 5
Класс точности вторичных обмоток:
- для измерения и учета	0,2S; 0,2; 0,5S; 0,5; 1; 3; 5
Масса, кг, не более	692
Трансформатор взрывобезопасен при токе короткого замыкания между токоведущими и заземленными частями, протекающем в течение 3 с, кА, не менее	40
Срок эксплуатации, лет	30

7.РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ

подстанция трансформатор заземление

Рисунок 7.1 - Заземляющая сетка ОРУ 500/220 кВ

Заземляющая сетка состоит из:

а) 16 полос, l = 352 м - продольные полосы;

б) 4 полосы, l = 112 м - продольные полосы;

в) 23 полосы, l = 146,4 м - поперечные полосы;

г) 12 полосы, l= 186 м - поперечные полосы.

Площадь заземляющего устройства:

(1)

Общая длина полос по плану:

Горизонтальные заземлители расположены на глубине t = 0,7м, вертикальные заземлители расположены по периметру сетки на расстоянии

а = 10м друг от друга.

Периметр сетки:

Число вертикальных заземлителей

где Р - периметр сетки, м²;

а - расстояние между заземлителями,м.

В месте сооружения ОРУ грунт супесок с удельным сопротивлением верхнего слоя = 125 Ом м, нижнего слоя = 34 Ом м.

С учётом промерзания грунта расчетное удельное сопротивление верхнего слоя находится по формуле:

,

где К_с = 1,15 - 1,45 - коэффициент сезонности.

Расчёт заземляющего устройства производится по допустимому напряжению прикосновения, которое определяется временем отключения однофазных коротких замыканий на землю на территории ОРУ.

В связи с работой резервных релейных защит t_от = 0,5 сек, тогда U_пр.доп.=200В.

Ток однофазного короткого замыкания на землю:

,

где I_по⁽³⁾ принимается из расчётов токов короткого замыкания.

Коэффициент напряжения прикосновения:

,

где l_в = 5 м - длина вертикального заземлителя;

S = 55968 м² - площадь заземляющего устройства;

А = 10 м - расстояние между вертикальными заземлителями;

М = 0,72 - параметр, зависящий от ;

- коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека

R_чел = 1000 Ом и сопротивлению растекания тока от ступней R_c по формуле

=;

где R_чел=1000 Ом - сопротивление тела человека;

R_с - сопротивление растекания тока от ступней, Ом

из формулы (8):

Потенциал на заземлителе:

Допустимое сопротивление заземляющего устройства:

Сторона модели:

Число ячеек сетки на стороне квадрата:

(15)

где L_r - общая длина полос,м

Принимаем m=26 шт.

Длина полос в расчётной модели:

Длина сторон ячеек модели:

Число вертикальных заземлителей модели:

Общая длина вертикальных заземлителей модели:

Относительная глубина заземлителей:

Так как t_отн =0,024<0,1, то

Определим эквивалентное удельное сопротивление слоёв:

где - удельное сопротивление нижнего слоя

Сопротивление заземляющего устройства:

(25)

где А - общее сопротивление сложного заземлителя,Ом м

Сопротивление заземляющего устройства с учётом естественных заземлителей:

(27)

где R_e - сопротивление естественных заземлителей, которое зависит от вида естественного заземлителя (для стальной трубы R_e =2.4 Ом

Напряжение прикосновения:

что меньше допустимого 220В.

Заземляющее устройство отвечает требованиям безопасности

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

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

2. Эксплуатация электрооборудования: Учебник для ВУЗов. Г. П. Ерошенко, Н. П. Кондратьева 2013 г.

3. Интернет.

4. ПУЭ 2000г.

5. ПТБ 2012г.

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

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

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

Размещено на Allbest.ru