Краткое обоснование главной схемы коммутации тяговой подстанции

Краткое обоснование тяговой подстанции ОРУ 110 кВ. Схема

ОРУ– 110 кВ промежуточной тяговой подстанции рассчитана на два преобразовательных трансформатора. На такой подстанции ВЛ от которой получает питание данная тяговая подстанция проходит через территорию тяговой подстанции, где секционируется высоковольтным выключателем и разъединителями. Выключатель и разъединитель нормально включены и образуют рабочую цепь, по которой осуществляется передача мощности с одного участка ВЛ на другой. Чтобы не прерывать передачу этой мощности при ревизии и ремонте выключателя, рабочая цепь шунтируется резервной, образованной двумя разъединителями с заземляющими кожухами и участками шин с выносными трансформаторами тока.

ЗРУ–10 кВ. Напряжение 10 кВ используется для питания линий промышленных потребителей. Для питания всех указанных потребителей на тяговой подстанции используется схема с рабочей системой шин секционирующихся выключателем. В целях устранения нежелательных влияний на устройства СЦБ питание этих фидеров производится от источника переменного тока.

ЗРУ-3,3 кВ. Схема РУ имеет рабочую, минусовую и запасную шины. К минусовой шине подключают реакторы для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Рабочую шину соединяют с контактной сетью, а минусовую с рельсом. В цепь каждого фидера контактной сети устанавливают два последовательно включенных выключателя ВАБ-49. Для защиты оборудования ЗРУ-3,3 кВ от перенапряжений на каждом фидере установлены разъединители РНВУ-3,3.

1. Выбор числа, типа силовых и тяговых агрегатов

Электрическая энергия, которая необходима для работы подвижного состава, вырабатывается на различных электростанциях. От электрических станций по трёхфазным ЛЭП высокого напряжения электрическая энергия передаётся к трансформаторным подстанциям, расположенным вдоль электрифицированных железных дорог (тяговым подстанциям). В данном варианте задания тяговые подстанции питаются электроэнергией от внешней энергосистемы по схеме двухстороннего питания, т.е. при выходе из строя одной электростанции, питание тяговых подстанций будет осуществляться от другой электростанции. Согласно заданию необходимо спроектировать тяговую подстанцию постоянного тока, присоединённую к системе внешнего энергоснабжения транзитным способом. Важнейшей задачей проектирования является выбор главного понижающего трансформатора, выпрямительного агрегата. Так как железная дорога является потребителем первой категории (т.е. перерыв в ее электроснабжении может повлечь за собой опасность для жизни людей, срыв графика движения поездов или причинить ущерб железнодорожному транспорту и народному хозяйству в целом), принимаем два выпрямительных агрегата и понижающих трансформатора, из которых один является резервным. Трансформатор вместе с выпрямительной установкой называется преобразовательным агрегатом. В выпрямительных установках используют кремниевые полупроводниковые вентили, соединенные в двенадцатипульсовую схему выпрямления последовательного типа.

Для тяговой подстанции постоянного тока типовым решением является двойная трансформация напряжения с первичной 110 кВ (реже 220 кВ) на напряжение, необходимое для питания районной нагрузки: обычно 10 или 35 кВ при помощи двухобмоточного трансформатора, а затем до напряжения 3,3 кВ постоянного тока посредством преобразовательного агрегата, включающего тяговый трансформатор и выпрямительную установку. Поэтому расчетная мощность для выбора понижающего трансформатора вычислена по выражению:

(1.1)

где S_T –мощность тяговой нагрузки, кВА;

S_СН –мощность трансформатора собственных нужд; Задано 400 кВА;

S_р –мощность районной нагрузки, кВА (принимаем S_р=0 кВ);

k_Р – коэффициент разновременности наступления максимумов тяговой и

нетяговой нагрузки; принимаем 0,95.

Мощность тяговой нагрузки найдена следующим образом:

; (1.2)

S_T =3100*3,3=10395 (кВА).

Тогда расчетная мощность равна:

(кВА).

Таким образом, получена максимальная расчётная мощность, на основании которой по справочным данным произведён выбор главного понижающего трансформатора, основываясь на условии выбора, которое приведено ниже.

Условие выбора:

Согласно этому условию выбран трансформатор типа ТДН-10000/110..

Электрические характеристики этого трансформатора приведены в табл.1.

Электрические характеристики трансформатора

Таблица 1

ТИП	Номинальная мощность, МВА	Напряжение обмоток		Ixx, %	Uk, %
		Px, кВт	Pк, кВт		ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
ТДН - 16000/110	16	18	85	0,9	-	10,5	-

Необходимое число выпрямителей определено по следующей формуле:

(1.3)

где средний ток подстанции, А;

номинальный ток выпрямителя, А.

Применён двенадцатипульсовый выпрямитель типа В-ТПЕД-3150-3,3К-21-У1 с номинальным током 3150 А.

Тогда, количество выпрямителей:

Соответственно число рабочих выпрямителей принято равным 1.

Паспортные данные выпрямителя представлены в табл. 2.

Параметры выпрямительного агрегата.

Таблица 2

Тип выпрямителя	Номинальный выпрямленный ток, А	Номинальное выпрямленное напряжение, В	Тип вентилей	Число вентилей, соединённых		Общее кол. вентилей
				Последо вательно	Парал лельно
В-ТПЕД-3150-3,3К-21-У1	3150	3300	ДЛ153-2000-20	2	2	48

Схема выпрямления двенадцати пульсовая последовательного типа.

По рассчитанной мощности тяговой нагрузки выбран тяговый трансформатор типа ТРДП-12500/10, паспортные данные которого представлены в табл. 3

Параметры тягового трансформатора

Таблица 3

Тип трансформатора	Номинальная мощность, кВА	Потери, кВт		Ixx, %	Uk, %
		Px, кВт	Pк, кВт
ТМРУ-16000/10	11840	33	79		3,18

По номинальной мощности собственных нужд S_н.тсн=250 кВА выбран трансформатор собственных нужд типа ТС-250/10. Его характеристики приведены в табл. 4.

Электрические характеристики трансформатора собственных нужд

Таблица 4

Тип трансформатора	Sном, кВА	Py , Вт	Pк , кВт	Uk, %
ТС-250/10	250	950	3,7	4