РУ 110 (220) кВ опорных тяговых подстанций

Распределительное устройство обычно имеет одинарную, секционированную выключателем, и обходную систему шин. Линии и главные понижающие трансформаторы подключают к секциям шин через выключатели, которые могут замещаться при ремонте обходным выключателем с помощью обходной системы шин. Для контроля напряжения на обходной системе шин к одной ее фазе подключен трансформатор напряжения. К каждой секции шин присоединено по трехфазному комплекту разрядников (или ограничителей перенапряжений) и трансформаторов напряжения. Понижающие трансформаторы на подстанциях 110В могут работать с заземленными или изолированными нейтралями. Поэтому в цепи заземления нейтрали устанавливают разъединитель.

 

РУ 110 (220) кВ промежуточных подстанций по схеме «мостик с выключателем»

Распределительное устройство имеет ремонтную и рабочую перемычки между вводами. Разъединители ремонтной перемычки включают для обеспечения транзита мощности энергосистемы при отключении выключателя рабочей перемычки. Трансформаторы тока и напряжения устанавливают для подключения релейной защиты линии. Линии 10(220) кВ присоединяют разъединителями с двигательным проводом.

 

 

РУ 110 (220) кВ промежуточных подстанций на отпайке и тупиковых

Схема отпаечной или тупиковой подстанции отличается от рассмотренной выше отсутствием ремонтной перемычки и выключателя в рабочей перемычке.

 

РУ 35 кВ

На тяговых подстанциях с первичным напряжением 110(220) кВ такие РУ применяют для питания нетяговых промышленных и сельскохозяйственных потребителей прилегающего к подстанции района. РУ 35 кВ имеет одинарную секционированную выключателем систему шин, к которой подключают вторичные обмотки понижающих трансформаторов, линии потребителей, трансформаторы напряжения и разрядники (или ограничители перенапряжений).

 

РУ 10 кВ

На тяговых подстанциях переменного тока РУ 10 кВ предназначенного для питания нетяговых районных потребителей. РУ 10 кВ выполняют с одинарной секционированной выключателем системой шин. К шинам 10 кВ подключают вторичные обмотки понижающих трансформаторов, линии потребителей, разрядники (или ограничители перенапряжений) и трансформаторы напряжения, защищаемые предохранителями. РУ 10 кВ выполняется из комплектных камер.

 

РУ 27,5 кВ

Это РУ предназначено для питания тяговой сети переменного тока, нетяговых линейных железнодорожных потребителей по линии ДПР и ТСН. РУ 27,5 кВ имеет двухфазную рабочую, секционированную разъединителями, и запасную систему шин. Третья фаза С обмоток понижающих трансформаторов (РЗФ) соединяется с контуром заземления подстанции (КЗП) и с рельсами подъездного пути (РПП), которые соединены с воздушной отсасывающей линией (ВО). Фидеры, питающие контактную сеть одного направления, присоединяются к одной секции шин, а фидеры другого направления – ко второй секции шин. Запасной выключатель с помощью разъединителей может быть присоединен к любой из секций, обеспечивая питание любого фидера контактной сети при отключении выключателя этого фидера.

Главные понижающие трансформаторы, ТСН и фидеры ДПР присоединяют к шинам РУ с помощью трехфазных выключателей. На фидерах контактной сети используют однофазные выключатели.

 

Расчет токов короткого замыкания, тепловых импульсов и минимально допустимых сечений токоведущих частей

В трехфазных цепях переменного тока напряжением выше 1000 В расчет выполняют по относительным сопротивлениям элементов цепи до точки к.з. при базисной мощности S_б и средних напряжениях U_ср.

За базисную мощность можно принять любую мощность, если мощность понижающей энергосистемы не известна и ее можно считать неограниченно большой. Наиболее удобно принять S_б = 100 МВА.

В целях упрощения расчетов для каждой электрической ступени вместо действительного напряжения принимают его среднее значение U_ср, согласно следующей шкале:

КВ.

Базисную мощность для всех ступеней напряжения цепи к.з. принимают одну и ту же.

 

Расчет токов к.з. выполняют в следующей последовательности:

· составляют расчетную схему цепи к.з.;

· по расчетной схеме составляют электрическую схему замещения одной фазы;

· вычисляют относительные сопротивления элементов цепи к.з., указанные на схеме замещения;

· постепенно преобразуя схему замещения, ее приводят к наиболее простому виду, так чтобы источники питания были связаны с точкой к.з. одним результирующим сопротивлением Х_{* б рез};

· вычисляют токи к.з. для характерных точек проектируемой электроустановки.

 

Расчетная схема представляет упрощенную электрическую схему с указанием тех элементов электрической цепи и их параметров, которые влияют на к.з. В курсовом проекте требуется определить только максимальные токи к.з., необходимые для проверки выбираемого оборудования.

В расчетную схему для максимальных токов к.з. вводят все элементы, через которые осуществляется электроснабжение при нормальном режиме.

При составлении схемы замещения все элементы расчетной схемы заменяют соответствующими относительными сопротивлениями. Каждое сопротивление обозначают дробью, в числителе которой порядковый номер, а в знаменателе числовое значение относительного сопротивления. При этом учитывают обычно лишь индуктивные сопротивления элементов.

 

Сопротивления отдельных элементов в относительных единицах, приведенные к единым базисным условиям, вычисляют по расчетным выражениям, указанным в таблице 1.

 

 

Таблица 1- Относительные сопротивления элементов

Элемент электроустановки	Расчетные выражения
Энергосистема   Трансформатор   Воздушная или кабельная линия	Х* бс = Sб/Sк   Х* б тр = (uк/100) · (Sб/S н.тр)   Х* бл = x0 l · Sб/Uср 2

 

В таблице 1 приняты следующие обозначения:

S_б - базисная мощность, МВА;

S_н - мощность к.з. системы, МВА;

S _н.тр - номинальная мощность трансформатора, МВА;

U_к - напряжение к.з. трансформатора, %;

U_ср - среднее напряжение в месте установки данного элемента, кВ;

x₀ - индуктивное сопротивление 1 км линии, Ом/км;l – длина линии, км.

 

Для трехобмоточных трансформаторов в каталогах задают напряжение к.з. для каждой пары обмоток (рис.7а): U_{К В-С}, U_{К В-Н} , U_{К С-Н}. Каждую обмотку такого трансформатора представляют в схеме замещения как самостоятельное индуктивное сопротивление (рис.7б) с напряжением к.з. U_{К В}, U_{К С} , U_{К Н}, которые приближенно определяют по выражениям:

U_{К В} = 0,5 (U_{К В-С} + U_{К В-Н} - U_{К С-Н} );

U_{К С} = 0,5 (U_{К В-С} + U_{К С-Н} - U_{КВ -Н} );

U_{К Н} = 0,5 (U_{К В-Н} + U_{К С-Н} - U_{КВ -С} ).

Относительные сопротивления каждой обмотки трехобмоточного трансформатора определяют по выражению из таблицы 1.

Расчетная схема (а) и схема замещения (б) трехобмоточного трансформатора

а) б)

Рисунок 1

 

При расчете сопротивления линий индуктивное сопротивление 1 км фазы трехфазной воздушной линии можно в среднем принять 0,4 Ом/км.

Преобразование схемы замещения выполняют в направлении от источника питания к месту к.з. При этом используют известные правила последовательного и параллельного сложения сопротивлений, преобразования треугольника в звезду и т.д. Основные из этих правил приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 - Преобразования схем замещения

Выполняемое преобразование	Схемы	Формула сопротивления преобразованной схемы
до преобразования	после преобразования
Последовательное соединение			ХΣ = Х1 + Х2 + …+ Хn
Параллельное соединение			ХΣ = ---------------------------- 1/Х1 +1/Х2 + …+1/ Хn
Преобразование треугольника в эквивалентную звезду

 

По вычисленным значениям результирующих относительных сопротивлений до точек к.з. выполняют расчет токов к.з. Расчет выполняют аналитическим методом по расчетным выражениям, приведенным в таблице 3.

Таблица 3 - Параметры режима короткого замыкания

Вычисляемая величина	Исходные параметры	Расчетные выражения
Базисный ток, кА	Базисная мощность Sб, МВА Среднее напряжение в точке к.з., Uср, кВ	Iб = Sб /√3 Uср
Периодическая составляющая трехфазного тока к.з., кА	Базисный ток Iб , кА Результирующее относительное сопротивление до точки к.з. Х* бΣ	Iк = Iб / Х* бΣ
Мощность трехфазного к.з., МВА	Базисная мощность Sб, МВА Результирующее относительное сопротивление до точки к.з. Х* Σ	Sк = Sб / Х* бΣ
Ударный ток к.з., кА	Периодическая составляющая тока к.з., Iк, кА	iу = 2,55 Iк