- •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
Технические данные трансформаторов тока, встроенных в силовых выключатели
Тип |
Номинальное напряжение, кВ |
Первичный ток, А |
Вторичный ток, А |
Номинальная вторичная нагруз-ка, Ом, в классе точности |
Выключатели, с кото- рыми применяется трансформатор тока |
Масса, кг |
|||
0,5 |
1 |
3 |
10 |
||||||
ТВ-35/10-150/5 |
35 |
150 |
5 |
- |
- |
- |
0,8 |
С-35 |
11,1 |
ТВ-35/10-300/5 |
|
300 |
5 |
- |
- |
1,2 |
1,6 |
|
11,5 |
ТВ-35/10-600/5 |
|
600 |
5 |
- |
1,2 |
1,2 |
1,6 |
|
12,5 |
ТВ-35/25-200/5 |
35 |
200 |
5 |
- |
- |
20,0 |
20,0 |
МКП-35 |
15,5 |
ТВ-35/20-300/5 |
|
300 |
5 |
- |
10,0 |
20,0 |
20,0 |
ВМО-35 |
15,5 |
ТВ-35/20-600/5 |
|
600 |
5 |
10,0 |
10,0 |
20,0 |
- |
|
16,5 |
ТВ-35/20-600/5 |
|
1500 |
5 |
30,0 |
- |
- |
- |
|
20,0 |
ТВ-110/20-1500/5 |
110 |
200 |
5 |
- |
- |
- |
1,2 |
МКП-110 |
93,0 |
ТВ-110/18-300/5 |
|
300 |
5 |
- |
- |
- |
2,0 |
МКП-110М |
95,0 |
ТВ-110/18-600/5 |
|
600 |
5 |
0,6 |
0,8 |
- |
- |
|
95,0 |
ТВ-110/18-1000/5 |
|
1000 |
5 |
0,6-1,2 |
0,8 |
0,8 |
- |
|
97,0 |
ТВ-110/52-200/5 |
110 |
200 |
5 |
- |
- |
- |
- |
У-110 |
97,0 |
ТВ-110/52-300/5 |
|
300 |
5 |
- |
- |
- |
- |
|
96,0 |
ТВ-110/52-600/5 |
|
600 |
5 |
- |
- |
- |
- |
|
97,0 |
ТВ-110/52-1000/5 |
|
1000 |
5 |
0,8-1,2 |
1,0 |
1,2 |
- |
|
100,0 |
ТВ-110/52-2000/5 |
|
2000 |
5 |
1,6 |
2,0 |
1,2 |
- |
|
103,0 |
ТВ-110/52-1000/1 |
110 |
1000 |
1 |
2,0 |
1,2-2,0 |
- |
- |
|
104,0 |
ТВ-110/52-2000/1 |
|
2000 |
1 |
2,0 |
- |
- |
- |
|
109,0 |
ТВ-220/26-600/5 |
220 |
600 |
5 |
10 |
- |
50 |
40 |
У-220 |
145,0 |
ТВ-220/26-1000/5 |
|
1000 |
5 |
20 |
50 |
30 |
- |
|
146,0 |
ТВ-220/26-2000/5 |
|
2000 |
5 |
50 |
30 |
50 |
- |
|
146,0 |
ТВ-220/26-2000/1 |
|
1000 |
1 |
30 |
40 |
30 |
- |
|
149,0 |
ТВ-220/26-2000/1 |
|
2000 |
1 |
50 |
20 |
- |
- |
|
155,0 |
Примечание.
Номинальная вторичная нагрузка трансформаторов тока ТВ-35/25 и ТВ-220 дана в ВА.
Буквы в типе трансформаторов тока обозначают: Т – трансформатор тока; В – встроенный в выключатель; первая цифра – класс изоляции ввода выключателя, на котором устанавливается трансформатор тока, кВ; вторая цифра – ток 5-секундной термической устойчивости, кА; третья и четвертая цифры – номинальные первичный и вторичный токи, А.
Выбранные трансформаторы тока проверяют по следующим условиям:
по электродинамической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока, кроме шинных)
,
(5.32)
где I1н – первичный номинальный ток выбранного трансформатора тока, кА; КД – кратность электродинамической стойкости по паспорту трансформатора. Электродинамическая стойкость шинных трансформаторов тока определяется устойчивостью самих шин распределительного устройства, вследствие чего такие трансформаторы по этому условию не проверяются;
по термической стойкости (для отдельно стоящих трансформаторов тока)
,
(5.33)
где КТ – кратность термической стойкости по паспорту трансформатора тока; tТ – время прохождения тока термической стойкости, с (по паспорту); I1н – первичный номинальный ток выбранного трансформатора тока, кА.
Встроенные трансформаторы тока в силовые трансформаторы и высоковольтные выключатели по этим условиям не проверяют, так как токоведущие части их вводов являются их же первичными обмотками.
В условиях выбора и проверки трансформаторов тока обозначения Uн, Ip.max, Uраб, tТ, Вк – те же, что и в условиях выбора и проверки выключателей (см.п. 5.3).
Если в результате проверки на динамическую и термическую стойкость оказалось, что выбранный трансформатор тока не удовлетворяет этим условиям (или одному из них), то выбирают ближайший, больший по первичному номинальному току, который этим условиям удовлетворяет.
Проверка по классу точности (по нагрузке вторичных цепей).
Для выполнения этой проверки необходимо вначале составить расчетную схему, на которой нужно указать количество подключаемых приборов и способ их подключения. Проверка производится по одной наиболее загруженной фазе.
Рекомендуется совместное подключение счетчиков, измерительных приборов и релейной защиты, если трансформатор тока не выходит из класса 0,5.
Рис.5.1.
Схемы соединения измерительных
трансформаторов тока и приборов:
а – включение в одну фазу, lрасч
= 2
;
б – неполная звезда, lрасч
=
;
в – полная звезда, lрасч = l; г – треугольник, lрасч = l
Условие проверки
,
(5.34)
Где Z2 – вторичная нагрузка трансформатора тока, Ом; Z2н – номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности, Ом.
Индуктивное сопротивление токовых
цепей невелико, поэтому с допустимой
погрешностью можно принять
.
Вторичная нагрузка состоит из сопротивления
приборов
,
соединительных проводов Rпр
и переходного сопротивления контактов
Rк:
.
Сопротивление одного прибора определяется по выражению
,
где Sприб – мощность, потребляемая прибором, ВА; I2н – вторичный номинальный ток прибора, А.
Значение Sприб и Rпр для некоторых типов приборов приведены в табл. 5.22 и в [1, табл. 3.7].
Таблица 5.28
Мощность и сопротивление катушек измерительных приборов и реле
Наименование |
Тип |
Мощность катушки тока, ВА |
Сопротивление катушки тока, Ом |
Мощность катушки напряжения, ВА |
Амперметры |
Э377 и 378 Э8021 Э140 |
0,5 1,5 1,2 |
0,02 0,06 0,05 |
|
Вольтметры |
Э-377 и Э378 Э 8021 Э-140 |
|
|
2,0 4,0 4,5 |
Ваттметры и варметры |
Д-305 Д-312 Д-335 |
0,5 0,5 0,5 |
0,02 0,02 0,02 |
2,0 1,5 1,5 |
Счетчики активной энергии |
САЗУ-И670 СА4-И672 |
2,5 2,5 |
0,1 0,1 |
4,0 4,0 |
Счетчик реактивной энергии |
СР4-И673 |
2,5 |
0,1 |
7,5 |
Реле максимального тока |
РТ-40/2* РТ-40/6-20* РТ-40/50* РТ-40/100* РТ-80** |
0,2 0,5 0,8 1,8 10 |
0,8 0,2-0,08-0,002 0,005 0,003 |
|
Реле мощности |
РБМ-171 |
10 |
0,4 |
35 |
Реле напряжения |
РН-50 |
- |
0 |
1,0 |
Реле промежуточное |
РП-341*** |
10 |
0,1 |
|
Реле времени |
ЭВ-2000 РВМ-12*** |
- 10 |
- 0,1 |
20 |
Электронные реле защиты фидера 27,5 кВ |
УЭЗФ |
2,5 |
0,1 |
4,0 |
Определитель места КЗ на контактной сети |
ОМП |
1,0 |
0,04 |
1,0 |
Реле дифференци- альной защиты |
ДЗТ-11 РНТ-565 |
7,0 7,0 |
0,28 0,28 |
|
Примечание.
Катушки напряжения счетчиков имеют
;
у прочих приборов
.Звездочками обозначают:
* потребляемая мощность и сопротивление катушек реле даны при минимальной установке;
** сопротивление определяется при токе
уставки:
$
***
потребляемая мощность и сопротивление
катушки даны при двойном токе срабатывания.
Переходные сопротивления контактов Rк принимаются равными 0,05 Ом при числе приборов 1 – 3 и 0,1 Ом при большем числе приборов.
Сопротивление соединительных проводов
зависит от их длины, удельной проводимости
материала и сечения. Чтобы трансформатор
тока работал в выбранном классе точности,
необходимо выдержать условие
,
Откуда
.
Зная сопротивление соединительных проводов, можно определить их необходимое сечение
,
где
- удельное сопротивление материала
провода, Ом м;
-
расчетная длина соединительных проводов,
зависящая от схемы соединения
трансформаторов тока (см. рис. 5.1).
Провода и кабели с медными жилами
(
Ом
м) обязательно применяют во вторичных
цепях подстанции с питающим напряжением
220 кВ, а провода и кабели с алюминиевыми
жилами (
Ом
м) применяют во всех остальных случаях;
Длину соединительных проводов от трансформатора тока до приборов, если не известна точная длина, можно принять для разных присоединителей приблизительно равной, м:
РРУ – 10 кВ при использовании КРУН ………………………………………………….. 4 – 6
РУ – 10 кВ при расположении РУ в здании подстанции ……………… ……………. 30 – 50
РУ – 27,5 и РУ – 35 кВ ………………………………………………………………….. 60 – 75
РУ – 110 кВ …………………………………………..………………………………… 75 – 100
РУ – 220 кВ …………………………………………………………...………………. 100 – 150
По условию механической прочности сечение проводов и жил кабелей должно быть не менее 2,5 мм2 для медных и 4 мм2 для алюминиевых. Проверку на соответствие класса точности следует производить, начиная с наименьшего допустимого сечения провода или кабеля. Если эти сечения не удовлетворяют нагрузке вторичной обмотки трансформатора тока, то принимают следующие стандарты сечения провода – 2,5; 4; 6; 10 мм2, однако сечение провода выше 10 мм2 не рекомендуется и следует разгрузить трансформатор тока от части приборов, приняв для их подключения дополнительный комплекс.
Проверка на 10-процентную погрешность
Порядок проверки 10-процентную погрешность следующий.
Определяют расчетную кратность тока
, (5.35)
где Iрасч –
расчетный ток (для токовых защит
);
Iсз – ток срабатывания
защиты (см.гл. 6); I1н
– номинальный ток первичной обмотки
трансформатора тока.
По расчетной кратности тока m и кривой предельной кратности при 10-процентной погрешности [1, рис. 3.16] или по табл. 5.29 находят допустимое сопротивление вторичной цепи Zдоп и сравнивают его с расчетным значением нагрузки Zрасч вторичной обмотки трансформатора тока.
Таблица 5.29
