- •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 трансформаторов напряжения
Тип |
Напряжение, В |
Номинальная мощность, ВА, в классе точности |
Предельная мощность, ВА |
Схема и группа соединения обмоток |
||||
первичное |
вторичное |
Дополнительной обмотки НН |
||||||
U1н |
U2н |
0,5 |
1 |
3 |
||||
НОС-0,5 |
380 |
100 |
- |
25 |
50 |
100 |
200 |
|
НОС-0,5 |
500 |
100 |
- |
25 |
50 |
100 |
200 |
|
НТС-0,5 |
380 |
100 |
- |
50 |
75 |
200 |
400 |
|
НТС-0,5 |
500 |
100 |
- |
50 |
75 |
200 |
400 |
|
НОСК-6-66 |
6000 |
100; 127 |
- |
50 |
75 |
200 |
400 |
|
НОМ-6 |
6000 |
100 |
- |
50 |
75 |
200 |
400 |
|
НТМК-6 |
6000 |
100 |
- |
75 |
150 |
300 |
640 |
|
НТМИ-6-66 |
6000 |
100 |
100 : 3 |
75 |
150 |
300 |
640 |
|
ЗНОЛТ-6 |
6000 : |
100 : |
100 : 3; 100 |
50 |
75 |
200 |
400 |
|
НОМ-10 |
10000 |
100 |
- |
75 |
150 |
300 |
640 |
|
НОМК-10 |
10000 |
100 |
- |
120 |
200 |
500 |
960 |
|
НТМИ-10-66 |
10000 |
100 |
103 : 3 |
120 |
200 |
500 |
960 |
|
ЗНОЛТ-10 |
10000 : |
100 : |
100 : 3; 100; 127 |
75 |
150 |
300 |
640 |
|
НАМИ-10 |
10000 |
100 |
100 : |
150 |
300 |
600 |
1000 |
|
НОМ-35-66 |
35000 |
100 |
- |
150 |
250 |
600 |
1200 |
|
ЗНОМ-35-65 |
27500 |
127 |
100 |
150 |
250 |
600 |
1200 |
|
ЗНОМ-35-65 |
35000 : |
100 : |
100 : 3 |
150 |
250 |
600 |
1200 |
|
ЗНОЛТ-35 |
35000 : |
100 : |
100: |
150 |
250 |
600 |
1200 |
|
НКФ-110-57 |
110000 : |
100 : |
100 |
400 |
600 |
1200 |
2000 |
|
НКФ-110-58 |
110000 : |
100 : |
100 : 3 |
400 |
600 |
1200 |
2000 |
|
НКФ-150 |
150000 : |
100 : |
100 |
400 |
600 |
1200 |
1200 |
|
НКФ-220-58 |
220000 : |
100 : |
100 |
400 |
600 |
1200 |
2000 |
|
Примечание.
Знаком (*) отмечены схемы соединения обмоток в «звезду» с выведенной нулевой точкой.
Буквы в типе трансформатора обозначают: Н – трансформатор напряжения; О – однофазный; С – сухой; Т – трехфазный; К – с компенсирующей обмоткой; М – масляный; З – с заземленным выводом первичной обмотки; И – пятистержневой; А – антирезонансный; К – каскадный (на 110 кВ и выше); Ф - в фарфоровом корпусе; Л – литой.
По расчетной схеме определяется количество всех приборов, которые заносятся в таб. 5.33 для расчета суммарной активной и реактивной мощности подключенных приборов.
Мощность, потребляемая измерительными приборами и реле, подключенными к вторичной обмотке, ВА
,
(5.36)
Где
и
–
сумма активных и реактивных мощностей
приборов и реле, подключаемых к наиболее
загруженной фазе, которая определяется
по расчетной схеме, Вт и вар соответственно.
Для каждого прибора в паспорте задаются значения полной мощности, потребляемой параллельной обмоткой, и значения коэффициента мощности прибора. Активная и реактивная мощности каждого прибора, изображенного на расчетной схеме и подключенного к вторичной обмотке измерительного трансформатора тока определяются:
;
,
где Sпр – полная
мощность, потребляемая прибором, ВА;
–
коэффициент мощности прибора;
.
Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения целесообразно производить в табличной форме (табл. 5.33) на основании расчетной схемы. При выборе типа приборов и их полной мощности можно воспользоваться данными табл. 5.28.
Таблица 5.33
Приборы, подключаемые к трансформатору напряжения |
Тип прибора |
Число катушек напряжения в при-боре на одну фазу |
Число приборов на одну фазу |
Потребляемая мощность, ВА |
|
|
Суммарная мощность, ВА |
||
Одного прибора |
Всех приборов |
Рпр, Вт |
Qпр, вар |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
|
|||||||
После определения по таблице результирующих значений и производится расчет нагрузки всех приборов, присоединенных к трансформатору напряжения по формуле (5.36).
Если вторичная нагрузка превысит номинальную мощность трансформатора напряжения в выбранном классе точности, то устанавливают дополнительный трансформатор напряжения и часть приборов присоединяют к нему, добиваясь выполнения условия (5.36).
Нагрузку однофазных трансформаторов напряжения, соединенных в трехфазную группу, можно вычислить, не разделяя ее по фазам, так же как для трехфазных трансформаторов.
Сечение жил проводов и кабелей, соединяющих трансформаторы напряжения с приборами, определяется по допустимой потере напряжения. Согласно правилам устройств электроустановок, потеря напряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков должна быть не более 0,5% от номинального напряжения, а до щитовых измерительных приборов – не более 1,5% при нормальной нагрузке. При этом, по условию механической прочности, сечение жил проводов и кабелей должно быть не менее 1,5 мм2 для медных жил и не менее 2,5 мм2 для алюминиевых жил.
Измерительные трансформаторы напряжения и подключенные к их вторичным обмоткам приборы на действие токов короткого замыкания не проверяются.
Пример.
Выбрать и проверить измерительные трансформаторы напряжения в РУ – 10 и РУ – 27,5 кВ.
На рис. 5.4 приведена расчетная схема для проверки трансформатора напряжения НТМИ-10 для РУ – 10 кВ на соответствие классу точности. К трансформатору напряжения подключаются вольтметр с переключателем, четыре комплекта счетчиков активной и реактивной энергии линий нетяговых потребителей и три реле напряжения.
Рис. 5.4. Расчетная схема для проверки
трансформатора напряжения НТМИ-10
По расчетной схеме и данным табл. 5.28 определяется нагрузка трансформатора напряжения НТМИ-10 и заносится в табл. 5.34.
Таблица 5.34
Приборы |
Тип |
Число катушек напряжения в приборе, шт |
Число приборов, шт |
Потребляемая мощность одной катушкой, ВА |
|
|
Общая потребляемая мощность |
|
, Вт |
, вар |
|||||||
Счетчик активной энергии |
САЗУ |
2 |
4 |
4 |
0,38 |
0,93 |
12,15 |
29,75 |
Счетчик реактивной энергии |
СР4У |
3 |
4 |
7,5 |
0,38 |
0,93 |
34,2 |
83,7 |
Вольтметр |
ЭЗ78 |
1 |
1 |
2,0 |
1 |
0 |
2,0 |
- |
Реле на- пряжения |
РН-54 |
1 |
3 |
1,0 |
1 |
0 |
3,0 |
- |
Итого |
51,35 |
113,45 |
||||||
Полная мощность, потребляемая от трансформатора напряжения НТМИ-10
ВА
Результат проверки можно признать удовлетворительными, так как
.
К трансформатору напряжения РУ – 27,5 кВ типа ЗНОМ-35 присоединены счетчики электрической энергии для учета энергии на вводах РУ – 27,5 кВ, вольтметр с переключателем, счетчики электрической энергии линии ДПР, реле напряжения, электронные реле защиты фидеров контактной сети и определители места короткого замыкания на контактной сети. Расчетная схема приведена на рис. 5.5.
По расчетной схеме рис. 5.5. и данным табл. 5.28 определяется нагрузка трансформатора напряжения ЗНОМ-35, приведенная в табл. 5.35.
Рис. 5.5. Расчетная схема для проверки трансформатора
напряжения ЗНОМ-35 по классу точности
Таблица 5.35
Приборы |
Тип |
Число катушек напряжения в приборе, шт |
Число приборов, шт |
Потребляемая мощность одной катушкой, ВА |
|
|
Общая потребляемая мощность |
|
, Вт |
, вар |
|||||||
Счетчик активной энергии |
САЗУ |
2 |
4 |
4 |
0,38 |
0,93 |
12,15 |
29,75 |
Счетчик реактивной энергии |
СР4У |
3 |
4 |
7,5 |
0,38 |
0,93 |
34,2 |
83,7 |
Вольтметр |
ЭЗ78 |
1 |
1 |
2,0 |
1 |
0 |
2,0 |
- |
Реле напряжения |
РН-54 |
1 |
3 |
1,0 |
1 |
0 |
3,0 |
- |
Электронное реле защиты фидера 27,5 кВ |
УЭЗФМ |
1 |
4 |
4,0 |
1 |
0 |
16,0 |
- |
Определитель места КЗ на контактной сети |
ОМП-71 |
1 |
2 |
1,0 |
1 |
0 |
2,0 |
- |
Итого |
69,35 |
113,45 |
||||||
Полная мощность, подключенная к двум однофазным трансформаторам ЗНОМ-35, включенным по схеме «разомкнутого треугольника»,
ВА
Условия проверки удовлетворяются,
так как
