- •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
Электрические характеристики высоковольтных выключателей переменного тока на напряжение 27,5 и 35 кВ
Тип выключателя |
Напряжение, кВ |
Номинальный ток, А |
Номинальный ток отключения, кА |
Предельный сквозной ток, кА |
Ток термической стойкости, кА |
Время прохождения тока термической стойкости, с |
Собственное время отключения, с |
Привод |
|||
номинальное |
наибольшее рабочее
|
Эффективное зна- чение периодичес-кой составляющей |
Амплитудное значение |
тип |
Ток включе-ния, А |
||||||
Uн |
Up.max |
Iн |
Iн.откл |
Iпр.с |
Iпр.с |
Iт |
tт |
tс.в. |
Iс.в. |
||
воздушные |
|||||||||||
ВВУ-110Б-40/2000 У1 |
110 |
126 |
2000 |
40 |
40 |
102 |
40 |
3 |
0,06 |
ШРНА |
|
ВВБМ-110Б-31,5/2000 У1 |
110 |
126 |
2000 |
31,5 |
40 |
102 |
40 |
3 |
0,05 |
ШРНА |
|
ВВБК-110Б-50/3150 У1 |
110 |
126 |
3150 |
50 |
50 |
128 |
56 |
3 |
0,045 |
ШР |
|
ВНВ-220А-63/3150 У1 |
220 |
252 |
3150 |
63 |
63 |
162 |
63 |
3 |
0,025 |
ШР |
|
ВВБ-220Б-31,5/2000 У1 |
220 |
252 |
2000 |
31,5 |
40 |
102 |
40 |
3 |
0,05 |
ШР |
|
ВВД-220Б-40/2000 У1 |
220 |
252 |
2000 |
40 |
40 |
102 |
40 |
3 |
0,05 |
ШР |
|
масляные баковые |
|||||||||||
МКП-110Б-630-20 У1 |
110 |
126 |
630 |
20 |
20 |
52 |
20 |
3 |
0,05 |
ШПЭ-33 |
488/244 |
МКП-110-1000-20 У1 |
110 |
126 |
1000 |
20 |
20 |
52 |
20 |
3 |
0,05 |
ШПЭ-33 |
488/244 |
У-110А-2000-40 У1 |
110 |
126 |
2000 |
40 |
40 |
102 |
40 |
3 |
0,06 |
ШПЭ-44 |
480/240 |
У-110А-2000-50 У1 |
110 |
126 |
2000 |
50 |
50 |
135 |
50 |
3 |
0,05 |
ШПЭ-44 |
480/240 |
У-220А-1000-25 У1 |
220 |
252 |
1000 |
25 |
25 |
64 |
25 |
3 |
0,05 |
ШПЭ-44 |
480/240 |
У-220А-2000-25 У1 |
220 |
252 |
2000 |
25 |
25 |
64 |
25 |
3 |
0,05 |
ШПЭ-44 |
480/240 |
У-220А-2000-40 У1 |
220 |
252 |
2000 |
40 |
40 |
102 |
40 |
3 |
0,045 |
ШПЭ-46 |
–/450 |
Маломасляные |
|||||||||||
ВМТ-110Б-20/1000 УХМ |
110 |
126 |
1000 |
20 |
20 |
52 |
20 |
3 |
0,05 |
ППК |
|
ВМТ-110Б-25/1250 УХЛ1 |
110 |
126 |
1250 |
25 |
25 |
65 |
25 |
3 |
0,035 |
ППК |
|
ВВТ-220Б-20/1000 УХЛ1 |
220 |
252 |
1000 |
20 |
20 |
25 |
20 |
3 |
0,05 |
ППК |
|
ВМТ-220Б-25/1250 УХЛ1 |
220 |
252 |
1250 |
25 |
25 |
65 |
25 |
3 |
0,035 |
ППК |
|
Элегазовые |
|||||||||||
ЯЭ-110Л-23 У4 |
110 |
126 |
1250 |
40 |
50 |
125 |
50 |
3 |
0,04 |
|
|
ЯЭ-220Л-11 У4 |
220 |
252 |
1250 |
40 |
50 |
125 |
50 |
3 |
0,04 |
|
|
Примечание.
В типе выключателя приняты буквенные обозначения: В – выключатель; В (вторая) – воздушный; У – серия «Урал»; М – масляный; К – камерный; Т – трехполюсный; Д – с повышенным давлением; Я – ячейка; Э – элегазовая; первое число – номинальное напряжение, кВ, буквы А и Б после этого числа – категория изоляции, второе и третье число – номинальный ток, А, и номинальный ток отключения, кА; У, УХЛ1 – климатическое исполнение и категория размещения.
В графе «Ток привод» первое число для питания от аккумуляторной батареи 10 В и второе – 220 В.
Типы приводов: ШРНА, ШР – ручные; ППК – пружинный (пневматический); ШПЭ – электромагнитный.
С другими типами выключателей переменного тока можно ознакомиться по справочной литературе.
На электродинамическую стойкость выключатель проверяется:
а) по предельному периодическому току короткого замыкания
,
(5.24)
где
– эффективное значение периодической
составляющей предельного сквозного
тока короткого замыкания по паспорту,
кА;
– установившееся значение тока
трехфазного короткого замыкания в цепи,
где установлен выключатель, кА.
б) по ударному току
,
(5.25)
где
– амплитудное значение предельного
сквозного тока по паспорту, кА.
На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока короткого замыкания
,
(5.26)
где
– среднеквадратичное значение тока за
время его протекания (ток термической
стойкости) по паспорту, кА;
– длительность протекания тока
термической стойкости по паспорту, с;
Вк – тепловой импульс тока
короткого замыкания, кА2с.
В справочной литературе для ряда выключателей не приводятся значения номинальной отключаемой мощности. В этом случае ее необходимо рассчитать по формуле
,
МВА.
Отключающая способность выключателей
напряжением выше 1000 В характеризуется
отключаемым током
и отключаемой мощностью
,
которые являются паспортными данными.
По этим двух параметрам производится
проверка выключателей по отключающей
способности:
по номинальному периодическому току отключения
,
(5.27)
где
– номинальный предельно отключаемый
ток выключателя по паспорту при его
номинальном напряжении, кА;
–
ток трехфазного короткого замыкания,
кА.
по предельно отключаемой мощности
,
(5.28)
где
– номинальная предельно отключаемая
мощность выключателя по паспорту, МВА;
– мощность трехфазного короткого
замыкания по расчету, МВА.
Если выключатели отвечают требованиям электродинамической стойкости, то он, как правило, отвечают также требованиям термической стойкости, поэтому для них не обязательна проверка на термическую стойкость.
Проверка выключателей по параметрам восстанавливающегося напряжения на контактах выключателя в учебном проектировании обычно не производится, так как в большинстве энергосистем реальные условия восстановления напряжения соответствуют условиям испытания выключателя.
Если возникает необходимость проверки выключателя по параметрам восстанавливающегося напряжения, то по конкретным данным электроустановки: мощности источников, реактивным сопротивлениям, емкостям трансформаторов, сборных шин и электрических аппаратов производят расчет и построение кривой переходного процесса восстанавливающегося напряжения, при этом она не должна пересекаться с нормированной кривой.
Выбор и проверку выключателей целесообразно свести в таблицу. В столбцах против каждого типа выключателя пишется дробь, в числителе которой проставляются номинальные параметры выключателя, которые должны быть больше или равны знаменателям дробей, соответствующих расчетным параметрам рабочего и аварийного режимов. Пример выбора и проверки выключателей согласно условиям п. 5.3 приведен в табл. 5.19.
