Составление схем главных электрических соединений электрических подстанций

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для курсового проектирования

учащихся

специальности 2-37 02 33

«Электроснабжение

на железнодорожном транспорте»

 

 

Разработала: В.К. Кудрявцева, преподаватель

УО «Оршанский государственный колледж железнодорожного транспорта Белорусской железной дороги»

 

Методические указания разработаны на основании типовой учебной программы________________________

утверждённой __

 

Методические указания обсуждены и рекомендованы к использованию на заседании цикловой комиссии

 

______ Протокол №____

 

Председатель цикловой комиссии __________ В.А. Булай

(подпись)

 

Содержание

 

Введение 4

 

1. Расчет мощности подстанции, выбор понижающих трансформа-

торов и трансформаторов собственных нужд (ТСН) 5

 

2. Составление схем главных электрических соединений

электрических подстанций 8

 

3. Расчет токов короткого замыкания, тепловых импульсов и

минимально допустимых сечений токоведущих частей 10

 

4. Расчет максимальных рабочих токов основных присоединений

Подстанции 20

 

5. Выбор токоведущих частей и электрических аппаратов

подстанции 22

6. Выбор типов релейной защиты присоединений подстанции 29

 

7. Проектные мероприятия по технике безопасности,

противопожарной защите и охране окружающей среды 31

 

Литература 35

 

Приложения 1 – 5 36

 

 

Введение

Цель курсового проектирования – закрепление, систематизация и углубление знаний, умений и навыков, полученных при изучении дисциплины «Электрические подстанции», а также приобретение навыков применения теоретических знаний при расчете и выборе оборудования и аппаратуры электроустановок и при оформлении технической документации в соответствии с требованиями.

Проектные решения должны предусматривать эксплуатационную надежность электротехнических установок и быть технически обоснованными.

Курсовой проект должен состоять из пояснительной записки и чертежа.

На чертеже выполняется однолинейная схема первичных цепей электрических соединений проектируемой подстанции.

Пояснительная записка включает все описательные и расчетные материалы курсового проекта.

Во введении должны быть указаны задачи в области электрификации железнодорожного транспорта, назначение подстанций и требования к ним.

Общая часть содержит расчеты мощности проектируемой подстанции, токов короткого замыкания, максимальных рабочих токов присоединений подстанции, выбор оборудования, типов релейной защиты. Также приводятся проектные мероприятия по технике безопасности, противопожарной защите и охране окружающей среды.

Специальная часть состоит из разработки теоретического вопроса или практического задания по указанию руководителя.

 

1 Расчет мощности подстанции, выбор понижающих трансформаторов и трансформаторов собственных нужд (ТСН)

1.1 Мощность районных (нетяговых) потребителей.

 

Необходимую мощность на шинах проектируемой подстанции, требующуюся для питания районных потребителей, определяют в следующей последовательности:

 

1.1.1 максимальная активная мощность потребителя, кВт,

 

P _max = P_у К_с,

 

где P_у – установленная мощность потребителя электроэнергии, кВт, по заданию;

К_с - коэффициент спроса, учитывающий режим работы, загрузку и к.п.д. оборудования, по заданию;

 

1.1.2 максимальная полная мощность всех потребителей с учетом потерь в сетях выше 1000 В и понижающих трансформаторах потребителей, кВА,

 

S _{max р.н.} = ,

 

где р _пост и р _пер – постоянные потери в стали трансформаторов и переменные потери в сетях и трансформаторах, принимаемые соответственно равными 1-2% и 6-10%;

 

(ΣP)_max - максимальное значение суммарной активной нагрузки, кВт;

 

(ΣQ)_max - сумма реактивных мощностей всех n потребителей в час максимума суммарной активной нагрузки, квар.

 

= P_max1 К_ум1 + P_max2 К_ум2 +…+ P_{max n} К_{ум n} ,

 

= P_max1 К_ум1 tg φ₁+ P_max2 К_ум2 tg φ₂+…+ P_{max n} К_{ум n} tg φ_n,

 

где К_ум – коэффициент участия в максимуме; для потребителей железнодорожного транспорта и других потребителей с неравномерным графиком нагрузки К_ум ≈ 0,75 ÷ 0,8; для предприятий с механическим оборудованием, насосными установками и других потребителей с непрерывным технологическим процессом и с равномерным графиком К_ум ≈ 0,9 ÷ 0,95;

 

tg φ - определяется по заданному для потребителя значению cos φ.

 

1.2 Мощность тяговых обмоток трансформаторов (шин 27,5 кВ).

 

Необходимую мощность тяговых обмоток трансформаторов определяют в следующей последовательности:

 

1.2.1 мощность для питания тяговой нагрузки, кВА,

 

S_т = 27,5 (2I_ЭА + 0,65 I_ЭВ) 0,83 К_м,

 

где 27,5 – напряжение на шинах, кВ;

 

I_ЭА и I_ЭВ – эффективные значения тока по фазам, А, по заданию;

 

К_м - коэффициент, учитывающий влияние внутрисуточной неравномерности движения на износ изоляции обмоток трансформатора, принимаемой для двухпутных участков 1,45, для однопутных участков 1,25;

 

1.2.2 мощность для питания фидеров ДПР, кВА,

 

S _{max ДПР} = ,

 

где Р_у - установленная мощность фидера ДПР, кВА, по заданию;

К_с – коэффициент спроса фидера ДПР по заданию;

cosφ - коэффициент мощности фидера ДПР по заданию.

 

1.2.3 мощность собственных нужд (СН) подстанции и выбор ТСН.

Мощность СН переменного тока (без учета нагрузки устройств автоблокировки) можно принять равной (0,5 0,7)% мощности S_т.

Мощность устройств S _а.б. автоблокировки принимается по заданию.

 

S _СН = · S_т + S _а.б.

 

На тяговых подстанциях устанавливают по два ТСН с вторичным напряжением 380/220 В, работающих с глухозаземленной нейтралью. На подстанциях переменного тока ТСН присоединяют к шинам РУ 27,5 кВ.

При определении мощности ТСН исходят из того, что один трансформатор должен обеспечить всю нагрузку СН:

 

S _н.тр. ≥ S _СН

 

Типы ТСН и их электрические характеристики приведены в приложении 1.

 

1.2.4 мощность для питания шин 27,5 кВ, кВА,

 

S _{max т} = S _т + S _{max ДПР} + S _ТСН .

 

1.3 Наибольшая полная мощность первичной обмотки понижающего трансформатора, кВА,

 

S _{max 110} = (S _{max р.н.} + S _{max т} ) К_р,

 

где К_р – коэффициент разновременности максимальных нагрузок тяговых и нетяговых потребителей, равный 0,95 – 0,98.

 

1.4 Выбор понижающих трансформаторов.

На тяговых подстанциях устанавливают два главных понижающих трансформатора. Мощность понижающего трансформатора определяется исходя из условий аварийного режима:

 

S _н.тр. ≥

 

где К_ав – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности в аварийном режиме, равный 1,4;

n – количество трансформаторов, n = 2.

Типы понижающих трансформаторов и их характеристики приведены в приложении 1.

 

1.5 Полная мощность тяговой подстанции, кВА.

Полная мощность тяговой подстанции зависит от количества и мощности понижающих трансформаторов и схемы электроснабжения подстанции, определяющей ее тип (опорная, промежуточная – транзитная или на отпайке, тупиковая).

Для отпаечной и тупиковой тяговой подстанции:

 

S _тп = n S _н.тр.

 

Для транзитной и опорной тяговой подстанции:

 

S _тп = (n S _н.тр + Σ S _транз) К_р ΄,

 

где Σ S _транз - сумма мощностей подстанций, питающихся транзитом через шины проектируемой подстанции, кВА,

Σ S _транз = n S _н.тр;

К_р ΄- коэффициент разновременности максимальных нагрузок проектируемой и соседних подстанций, для однопутных участков К_р ΄= 0,6 ÷ 0,7; для двухпутных – К_р ΄= 0,7 ÷ 0,8.

 

В курсовом проекте необходимо указать типы и привести электрические характеристики выбранных ТСН и понижающих трансформаторов.

 

 

Составление схем главных электрических соединений электрических подстанций

Присоединение подстанций к электрической сети должно быть осуществлено таким образом, чтобы обеспечить бесперебойное питание этих подстанций при нормальном и аварийном режимах работы. Для этого обычно тяговые подстанции имеют двустороннее питание. Тяговые подстанции переменного тока питаются от сетей 110 (220) кВ. В зависимости от способа присоединения к электрической сети тяговые подстанции могут быть опорными, промежуточными (транзитные и отпаечные) и тупиковыми. Для указанных типов подстанций характерны особенности выполнения схем главных электрических соединений. На опорных подстанциях к шинам 110 (220) кВ присоединяют не менее трех питающих линий электропередачи (ВЛ). Промежуточные подстанции могут быть включены в рассечку одной цепи ВЛ 110 (220) кВ по схеме «мостика с выключателем», обеспечивая секционирование ВЛ. По шинам таких подстанций, как и опорных, осуществляется передача транзитом электрической энергии питающей системы. Промежуточные подстанции другого вида присоединяются глухими ответвлениями (отпайками) к двум цепям ВЛ 110(220) кВ. Тупиковые подстанции обычно получают питание от разных секций сборных шин опорных тяговых подстанций.