- •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 вентильных разрядников
переменного тока на напряжение 3 – 220 кВ
Тип |
Номинальное напряжение, кВ |
Наибольшее допустимое напряжение на разряднике, кВ (эфф.) |
Пробивное напряжение при частоте 50 Гц, кВ (эфф.) |
Импульсное пробивное напряжение (при пред-разрядном времени от 2 до 20 мкс), кВ, не более |
Остающееся напряжение, кВ, не более, при импульсном токе с длиной фронта волны 8 мкс и амплитудой |
||
3000 А |
5000 А |
10000 А |
|||||
РВП-3 |
3 |
3,8 |
9 – 11 |
21,0 |
15,0 |
16,0 |
- |
РВП-6 |
6 |
7,6 |
16 – 19 |
35,0 |
28,0 |
30,0 |
- |
РВП-10 |
10 |
12,7 |
26 – 30 |
50,0 |
47,0 |
50,0 |
- |
РВО-3У1 |
3 |
3,8 |
9 – 11 |
21,0 |
15,0 |
16,0 |
- |
РВО-6У1 |
6 |
7,6 |
16 – 19 |
35,0 |
25,0 |
27,0 |
- |
РВО-10У1 |
10 |
12,7 |
26 – 30 |
50,0 |
47,0 |
50,0 |
- |
РВВМ-3 |
3 |
3,8 |
7,5 – 9,5 |
11,0 |
- |
11,0 |
12,0 |
РВВМ-6 |
6 |
7,6 |
15,0 – 18,0 |
21,0 |
- |
21,0 |
22,5 |
РВВМ-10 |
10 |
12,7 |
25,0 – 30,0 |
35,0 |
- |
35,0 |
37,5 |
РВМ-3 |
3 |
3,8 |
7,5 – 9,5 |
8,0 |
9,0 |
9,5 |
11,0 |
РВМ-6 |
6 |
7,6 |
15,0 – 18,0 |
15,5 |
17,0 |
18,0 |
20,0 |
РВМ-10 |
10 |
12,7 |
25,0 – 30,0 |
25,5 |
28,0 |
30,0 |
33,0 |
РВМ-15 |
15 |
19,0 |
35,0 – 43,0 |
57,0 |
47,0 |
51,0 |
57,0 |
РВМ-35 |
35 |
40,5 |
75,0 – 90,0 |
116,0 |
97,0 |
105,0 |
116,0 |
РВТ-3 |
3 |
3,8 |
7,5 – 9,0 |
7,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
РВТ-6 |
6 |
7,6 |
15,0 – 18,0 |
14,0 |
14,0 |
16,0 |
18,0 |
РВТ-10 |
10 |
12,7 |
25,0 – 30,0 |
23,5 |
23,5 |
26,5 |
30,5 |
РВТ-110 |
110 |
100,0 |
150,0 – 175,0 |
240,0 |
- |
215,0 |
240,0 |
РВТ-150 |
150 |
138,0 |
210,0 – 245,0 |
330,0 |
- |
295,0 |
330,0 |
РВТ-220 |
220 |
200,0 |
300,0 – 350,0 |
460,0 |
- |
430,0 |
480,0 |
РВРД-3У1 |
3 |
3,8 |
7,5 – 9,0 |
7,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
РВРД-6У1 |
6 |
7,6 |
15,0 – 18,0 |
14,0 |
14,0 |
16,0 |
18,0 |
РВРД-10У1 |
10 |
12,7 |
25,0 – 30,0 |
23,5 |
23,5 |
26,5 |
30,5 |
РВРД-110У1 |
110 |
100,0 |
150,0 – 175,0 |
240,0 |
- |
215,0 |
240,0 |
РВРД-150У1 |
150 |
138,0 |
210,0 – 245,0 |
330,0 |
- |
295,0 |
330,0 |
РВРД-220У1 |
220 |
200,0 |
300,0 – 350,0 |
460,0 |
- |
430,0 |
480,0 |
РВ-25 |
25 |
29,0 |
58 – 70 |
100,0 |
91,0 |
- |
- |
РВМЭ-25 |
25 |
29,0 |
48 – 55 |
60 – 80 |
70,0 |
- |
- |
РВО-35 |
35 |
40,5 |
78 – 98 |
150,0 |
- |
150,0 |
- |
РВМ-1-35 |
35 |
36,0 |
73 – 84 |
108,0 |
80,0 |
- |
- |
РВС-15 |
15 |
19,0 |
38 – 48 |
70,0 |
57,0 |
61,0 |
67,0 |
РВС-35 |
35 |
40,5 |
78 – 98 |
125,0 |
122,0 |
130,0 |
143,0 |
РВС-110 |
110 |
100,0 |
200 – 250 |
285,0 |
315,0 |
335,0 |
367,0 |
РВС-110К |
110 |
126,0 |
245 – 312 |
340,0 |
380,0 |
405,0 |
445,0 |
РВС-150 |
150 |
138,0 |
275 – 345 |
375,0 |
435,0 |
465,0 |
510,0 |
РВС-220 |
220 |
200,0 |
400 – 500 |
530,0 |
630,0 |
670,0 |
734,0 |
РВМГ-110М |
110 |
100,0 |
170 – 195 |
265,0 |
245,0 |
265,0 |
295,0 |
РВМГ-150М |
150 |
138,0 |
235 – 265 |
370,0 |
340,0 |
370,0 |
410,0 |
РВМН-220М |
220 |
200,0 |
340 – 390 |
515,0 |
475,0 |
515,0 |
570,0 |
Примечание.
Буквы в условном обозначении вентильных разрядников: Р – разрядник; В – вентильный; П – подстанционный; О – облегченной конструкции; С – станционный; М – с магнитным дутьем; Т – с токоограничивающими искровыми промежутками; Г – грозовой.
Остающееся напряжение разрядников РВМЭ-25 дано при импульсе тока с длиной фронта волны 8 мкс, амплитудой 1000 А, импульсное пробивное напряжение – при предразрядном времени от 1,5 до 10 мкс.
Разрядники РВС-110, РВС-150, РВС-220 предназначены для защиты электроустановок в сетях с заземленной нейтралью, разрядники РВС-15, РВС-35, РВС-110К – в сетях с изолированной нейтралью.
В качестве рабочего сопротивления в разрядниках РВМГ применены вилитовые диски диаметром 130 мм, а разрядниках РВТ – тервитовые диски диаметром 70 мм.
Защищенный коэффициент по импульсному защитному уровню k = 2 у разрядников РВМГ, k = 1,7 у разрядников РВТ, k = 2,2 – 2,3 у разрядников РВС.
Модернизированный разрядник РВП с уменьшенным диаметром искровых промежутков, со сниженными габаритами и массой выпускают под наименованием РВО.
Разрядники РВВМ предназначены для защиты от перенапряжений вращающихся машин.
У разрядников РВРД магнитное поле создается ферритами.
На тяговых подстанциях постоянного тока в распределительном устройстве 3,3 кВ устанавливаются разрядники двух типов:
РМВУ-3,3 (разрядник с магнитным дутьем, вентильный, униполярный) на каждом фидере контактной сети, дополненный роговым разрядником с плавкой вставкой, которая необходима для защиты вентильного разрядника от взрыва. Они предназначены для того, чтобы не пропустить (срезать) волну перенапряжений из контактной сети в РУ-3,3 кВ.
РВПК-3,3 (разрядник вентильный, поляризованный, коммутационный), подключается к сборным шинам 3,3 кВ предназначен защищать оборудование РУ-3,3 кВ от коммутационных перенапряжений и резервировать разрядники РМВУ-3,3 при прохождении атмосферных перенапряжений с контактной сети в РУ-3,3 кВ.
Кроме того, разрядники устанавливаются для защиты преобразовательных агрегатов на вторичной стороне тягового трансформатора.
Максимальное значение пробивного напряжения при частоте 50 Гц составляет:
7,5 – 8,5 кВ для разрядника РВПК-3,3;
9,5 – 13,0 кВ для разрядника РМВУ-3,3.
Многие годы исследовательской работы позволили существенно изменить применяемые методы защиты от перенапряжений, заменив разрядники ограничителями перенапряжений, способными задавать новые стандарты работ из-за принципиально улучшенных характеристик этих элементов с очень высоким коэффициентом нелинейности.
Электрические параметры некоторых типов ограничителей перенапряжений приведены в табл. 5.42.
В нейтраль главных понижающих трансформаторов напряжением 110 кВ и выше, нормально работающих с заземленной нейтралью, в случае их работы с изолированной нейтралью включают вентильный разрядник с напряжением на одну степень ниже (например, для трансформатора с U1н = 110 кВ включаются разрядники РВС-35 + РВС-15 последовательно (см. рис. 5.7)).
В целях экономии оборудования вентильные разрядники переменного тока подключаются к сборным шинам через разъединители измерительных трансформаторов напряжения.
В распределительных устройствах 110 кВ и выше разрядники подключаются непосредственно к шинам или вводам на подстанцию.
Таблица 5.42
