- •Общие указания
- •Тема 1. Расчет и выбор оборудования и аппаратуры тяговой подстанции постоянного тока электрифицируемого участка железной дороги.
- •Тема 2. Расчет и выбор оборудования и аппаратуры тяговой подстанции переменного тока электрифицируемого участка железной дороги.
- •Тема 3. Расчет и выбор оборудования и аппаратуры трансформаторной подстанции для питания железнодорожного узла.
- •Состав дипломного проекта
- •Глава 1 Разработка однолинейной схемы коммутации электрической подстанции
- •Структурные схемы электрических подстанций
- •1.1.1 Структурная схема тяговой подстанции переменного тока
- •1.1.2. Структурная схема тяговой подстанции постоянного тока
- •1.1.3. Структурная схема трансформаторной подстанции
- •1.1.4. Выбор числа питающих линий (нетяговых) потребителей электрической энергии
- •1.2. Составление однолинейной схемы проектируемой подстанции
- •1.2.1. Схема распределительного устройства питающего (первичного) напряжения опорной подстанции
- •1.2.4. Распределительное устройство первичного напряжения трансформаторных подстанций
- •7.2.5. Схемы распределительных устройств вторичного напряжения
- •1.3. Принципиальная схема подстанции
- •Глава 2 Расчет мощности подстанции
- •2.1. Мощность тяговой нагрузки
- •2.1.1. Тяговые подстанции переменного тока
- •2.1.2. Тяговые подстанции постоянного тока
- •Технические характеристики полупроводниковых преобразователей
- •Электрические параметры трансформаторов преобразовательных агрегаторов
- •2.2. Мощность нетяговых потребителей
- •Расчет активных нагрузок потребителей
- •2.2.1. Коэффициенты, характеризующие режим работы подстанции по электрообеспечению (нетяговых) потребителей электроэнергией
- •2.2.2. Расчет реактивной мощности потребителей
- •2.2.3. Полная мощность потребителей
- •2.3. Мощность собственных нужд. Выбор трансформаторов собственных нужд
- •Электрические параметры трехфазных (т) двухобмоточных масляных (м) трансформаторов на напряжение до 35 кВ
- •2.4. Мощность нетяговых железнодорожных потребителей, питающихся по линии «два провода — рельс» (дпр)
- •2.5. Полная расчетная мощность для выбора главных понижающих трансформаторов
- •2.5.1. Тяговые подстанции переменного тока
- •2.5.2. Тяговые подстанции постоянного тока
- •2.5.3. Трансформаторные подстанции
- •2.6. Выбор главных понижающих трансформаторов
- •Электрические характеристики двухобмоточных трехфазных масляных трансформаторов с высшим напряжением 35 кВ
- •Электрические характеристики двухобмоточных трехфазных масляных трансформаторов с высшим напряжением 110 кВ
- •Электрические характеристики трехобмоточных трехфазных масляных трансформаторов с высшим напряжением 110 кВ
- •Электрические характеристики трехобмоточных трехфазных масляных трансформаторов с высшим напряжением 220 кВ
- •Электрические характеристики трехфазных трехобмоточных трансформаторов на напряжение110, 150 и 220 кВ (старых выпусков)
- •2.7. Полная мощность подстанции
- •Глава 3 Расчет максимальных рабочих токов
- •Глава 4 Расчет параметров короткого замыкания
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Схема внешнего электроснабжения
- •Параметры оборудования и лэп схемы внешнего электроснабжения, представленной на рис. 4.1
- •4.3. Расчетная схема
- •4.4. Базисные условия
- •4.4.1. Базисная мощность
- •4.4.2. Базисное напряжение
- •4.4.3. Базисный ток
- •4.5. Эквивалентная электрическая схема замещения
- •4.6. Расчет относительных сопротивлений элементов цепи короткого замыкания
- •Расчетные выражения для определения значений относительных сопротивлений
- •Средние удельные индуктивные сопротивления линий электропередач
- •Преобразование схем замещения
- •Относительные сопротивления до расчетных точек короткого замыкания
- •4.8. Расчет параметров цепи короткого замыкания
- •4.9. Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети переменного тока 27,5 кВ
- •4.10. Расчет токов короткого замыкания в тяговой сети постоянного тока 3,3 кВ
- •Сопротивления контактных подвесок
- •4.11. Расчет токов короткого замыкания на низкой стороне (до 1000 в) трансформатора собственных нужд
- •Сопротивления понижающих трансформаторов, приведенные к вторичному напряжению 400/230 в (схема соединения обмоток «звезда — звезда с выведенной нейтралью»)
- •Сопротивления трехжильных кабелей с поясной изоляцией
- •Средние сопротивления автоматических выключателей и рубильников (разъединителей)
- •Сопротивления первичных обмоток катушечных
- •Глава 5 Выбор токоведущих частей и электрического оборудования подстанций
- •5.1. Выбор и проверка токоведущих частей
- •5.1.1. Гибкие токоведущие части
- •Допустимые токи на неизолированные провода
- •Диаметр гибких неизолированных проводов
- •5.1.2. Жесткие токоведущие части (шины)
- •Допустимые токовые нагрузки на алюминиевые шины прямоугольного сечения
- •Допустимые токовые нагрузки на алюминиевые шины трубчатого сечения
- •Значения коэффициента формы Кф
- •5.1.3. Силовые кабели
- •Рекомендации по применению на подстанциях кабелей с пропитанной бумажной изоляцией
- •Поправочные коэффициенты для выбора токовых нагрузок на кабели при прокладке нескольких кабелей в земле (трубах)
- •Длительно допустимые токи кабелей с пропитанной бумажной изоляцией, прокладываемых в земле
- •5.2. Выбор и проверка изоляторов
- •5.2.1. Подвесные изоляторы
- •5.2.2. Опорные изоляторы
- •Основные технические данные опорных фарфоровых изоляторов внутренней установки
- •5.2.3. Проходные изоляторы
- •Электрические параметры проходных изоляторов
- •5.3. Выбор и проверка высоковольтных выключателей переменного тока
- •Электрические характеристики высоковольтных выключателей переменного тока внутренней установки на напряжение до 10 кВ
- •Электрические характеристики высоковольтных выключателей переменного тока на напряжение 27,5 и 35 кВ
- •Электрические характеристики высоковольтных выключателей переменного тока на напряжение 27,5 и 35 кВ
- •5.4. Выбор быстродействующих выключателей постоянного тока
- •Пример выбора и проверки выключателей согласно условиям п. 5.3
- •Технические данные
- •5.5. Выбор и проверка разъединителей
- •Электрические характеристики разъединителей внутренней установки на напряжение до 10 кВ включительно
- •Электрические характеристики разъединителей внутренней установки на напряжение 35,110,150 и 220 кВ
- •Технические данные разъединителя рс-3000/3,3
- •Пример выбора разъединителей согласно условиям п.5.5
- •5.6. Выбор и проверка измерительных
- •Электрические характеристики трансформаторов тока на напряжение 10 кВ
- •Электрические характеристики малогабаритных трансформаторов тока
- •Электрические характеристики трансформаторов тока наружной установки на напряжения 35, 110 150 и 220 кВ
- •Технические данные трансформатор тока, встроенных в силовые трансформаторы
- •Технические данные трансформаторов тока, встроенных в силовых выключатели
- •Допустимая нагрузка трансформатора тока по предельной кратности
- •Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока
- •5.7. Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения
- •Электрические характеристики трансформаторов напряжения
- •5.8. Выбор реакторов
- •5.9. Выбор высоковольтных предохранителей
- •Технические данные предохранителей на напряжение свыше 1000 в с усиленной мощностью отключения
- •Технические данные предохранителей для защиты трансформаторов напряжения
- •Технические данные выхлопных предохранителей наружной установки
- •5.10. Выбор оборудования для защиты от перенапряжений
- •5.10.1. Защита от грозовых перенапряжений и волн, набегающих с линии
- •Электрические характеристики вентильных разрядников
- •Электрические характеристики ограничителей перенапряжения на напряжение 0,38 – 110 кВ
- •5.10.2. Защита электрических подстанций от прямых ударов молнии
- •5.11. Расчет заземляющих устройств
- •5.12. Выбор аккумуляторной батареи
- •5.13. Выбор сглаживающего устройства
- •Глава 6 Релейная защита
- •Формулы для расчета коэффициента чувствительности защит
- •6.1. Защита вводов подстанции
- •6.1.1. Опорные подстанции
- •6.1.2. Промежуточные транзитные подстанции
- •6.1.3. Промежуточные подстанции на отпайках
- •6.1.4. Расчет сопротивлений срабатывания дистанционной защиты
- •6.1.5. Максимальная направленная защита нулевой последовательности
- •6.2. Защита сборных шин первичного напряжения
- •6.3. Защита главных понижающих трансформаторов
- •6.3.1. Газовая защита
- •6.3.2. Продольная дифференциальная защита трансформатора
- •6.3.3. Максимальная токовая защита трансформатора
- •6.3.4. Токовая отсечка трансформатора
- •6.3.5. Защита от перегрузок трансформаторов
- •6.3.6. Термическая защита трансформатора
- •6.4. Защита вводов в распределительные устройства среднего и низшего напряжений 10, 27,5 и 35 кВ
- •6.4.1. Вводы в ру-10 и 35 кВ
- •6.4.2. Вводы в ру – 27,5 кВ
- •6.5. Защита сборных шин вторичного напряжения 10 и 35 кВ (цепь секционного выключателя)
- •6.6. Защита линии (нетяговых) потребителей
- •6.6.1. Максимальная токовая защита линий с независимой выдержкой времени
- •6.6.2. Токовая отсечка
- •Сопротивление воздушных линий с алюминиевыми а
- •6.6.2. Защита линий продольного электроснабжения 10 кВ, дпр 27,5 кВ и линии 6 (10) кВ питания устройств сцб
- •6.7. Защита фидеров контактной сети
- •6.7.7. Тяговые подстанции постоянного тока
- •6.7.2. Тяговые подстанции переменного тока
- •6.8. Защита трансформаторов собственных нужд
- •6.8.1. Токовая отсечка
- •6.8.2. Максимальная токовая защита
- •6.8.3. Защита от перегрузок
- •6.9. Защита преобразовательных агрегатов
- •6.10. Защита районных трансформаторов 35/(6—10) кВ трансформаторных подстанций
- •6.11. Примеры расчета релейных защит
- •6.11.1. Тяговая транзитная подстанция переменного тока 110/27,5/10 кВ
- •6.11.2. Релейная защита понижающих трансформаторов и вводов понижающей подстанции 10/0,4 кВ
- •Глава 7
- •Показатели работы тяговых подстанций для определения суммы баллов по группам оплаты труда
- •Штатное расписание по тяговым подстанциям дистанции электроснабжения
- •Расчет фонда заработной платы
- •7.1.2. Стоимость материалов и запасных частей
- •7.1.3. Стоимость электрической энергии, расходуемой на собственные нужды
- •7.1.4. Амортизационные отчисления
2.5.3. Трансформаторные подстанции
Расчетная полная мощность для выбора главных понижающих трансформаторов определяется нагрузкой вторичных цепей (рис. 2.4). В случае двухобмоточного трансформатора, кВА
Smax = Sп 10 + Sс.н , (2.26)
и трехобмоточного, кВА
Smax = (Sп 10 + Sс.н + Sп 35) , (2.27)
В этих выражениях входящие в формулу значения величин те же, что и выше.
В случае установки на опорных подстанциях трансформаторов подогрева их мощность приплюсовывается к мощности на шинах 10 кВ тяговых подстанций постоянного тока и 27,5 кВ тяговых подстанций переменного тока (для определения полной максимальной мощности). На трансформаторных подстанциях трансформаторы подогрева обычно подключаются к тем же шинам, что и трансформаторы собственных нужд.
2.6. Выбор главных понижающих трансформаторов
Число главных понижающих трансформаторов на подстанциях определяется категорией потребителей и, как правило, их устанавливается два (количество может быть задано) с учетом надежного электроснабжения при аварийном отключении одного из трансформаторов.
В нормальном режиме в работе могут находиться один или два трансформатора в зависимости от величины нагрузки. При этом «Правила устройств электроустановок» допускают аварийную перегрузку на 40 % во время максимума общей суточной нагрузки продолжительностью не более шести часов в сутки в течение не более пяти суток.
Как правило, на подстанциях оба трансформатора находятся в работе. Мощность их целесообразно принять такой, чтобы при отключении одного из них электроснабжение обеспечивалось оставшимся в работе трансформатором с учетом допустимой перегрузки.
Поэтому мощность главных понижающих трансформаторов рекомендуется определять исходя из условий аварийного режима, кВА
,
(2.28)
где Smax — суммарная полная нагрузка первичной обмотки трансформатора. Значение для соответствующего типа подстанции берется из п. 2.5; Кав — коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности,
Рис. 2.4. Расчетная схема для определения максимальной полной мощности
первичной обмотки главного понижающего трансформатора
трансформаторной подстанции
Кав =1,4; птр — количество главных понижающих трансформаторов, принятое или заданное к установке на подстанции.
По расчетной мощности выбирается тип главного понижающего трансформатора по условиям:
для двухобмоточных
для трехобмоточных
Некоторые типы трансформаторов и их параметры приведены в табл. 2.5—2.9.
Таблица 2.5
Электрические характеристики двухобмоточных трехфазных масляных трансформаторов с высшим напряжением 35 кВ
Тип
|
Номинальная мощность
|
Номинальное напряжение обмоток |
Потери
|
Ток холостого хода
|
Напряжение короткого замыкания |
Схема и группа соединения обмоток
|
||
высшего напряжения
|
низшего напряжения |
холостого хода
|
короткого замыкания
|
|||||
Sн , кВА |
U1н, кВ |
U2н, кВ |
ΔРх.х,кВт |
ΔРк.з,кВт |
IХ.Х, % |
uк, % |
||
ТМ- 1000/35 |
1000 |
35 |
10,5 |
2,35 |
11,6 |
1,5 |
6,5 |
Y/Δ -11 |
ТМН- 1000/35 |
1000 |
35 |
11,0 |
2,1 |
11,6 |
1,4 |
6,5 |
Y/Δ -11 |
ТМ-1600/35 |
1600 |
35 |
10,5 |
2,75 |
16,5 |
1,3 |
6,5 |
Y/Δ -11 |
ТМН-1600/35 |
1600 |
35 |
11,0 |
2,9 |
16,5 |
1,3 |
6,5 |
Y/Δ -11 |
ТМ-2500/35 |
2500 |
35 |
11,0 |
4,35 |
23,5 |
1,1 |
6,5 |
Y/Δ -11 |
ТМН-2500/35 |
2500 |
35 |
11,0 |
4,1 |
23,5 |
1,0 |
6,5 |
Y/Δ -11 |
ТМ-4000/35 |
4000 |
35 |
11,0 |
5,7 |
33,5 |
1,0 |
7,5 |
Y/Δ -11 |
ТМН-4000/35 |
4000 |
35 |
11,0 |
5,6 |
33,5 |
0,9 |
7,5 |
Y/Δ -11 |
ТМ-6300/35 |
6300 |
35 |
11,0 |
8,0 |
46,5 |
0,9 |
7,5 |
Y/Δ -11 |
ТМН-6300/35 |
6300 |
35 |
11,0 |
9,25 |
46,5 |
0,6 |
7,5 |
Y/Δ -11 |
ТД-10000/35 |
10000 |
38,5 |
10,5 |
12,3 |
65,0 |
0,8 |
7,5 |
Y/Δ -11 |
ТД-16000/35 |
16000 |
38,5 |
10,5 |
17,8 |
90,0 |
0,6 |
8,0 |
Y/Δ -11 |
Примечание.
1. Трехфазные масляные трансформаторы типа ТМН, мощностью от 1000 до 6300 кВА, на стороне 35 кВ имеют РПН, позволяющие изменять напряжение относительно номинального на ± 9 % ступенями по 1,5 %.
2. Условные обозначения схемы соединения обмоток:
- Y — «звезда»;
- Δ — «треугольник».
Таблица 2.6
