Электрический энергосистема трансформатор напряжение

Введение

Электрический энергосистема трансформатор напряжение

Техническое перевооружение железнодорожного транспорта осуществляется на базе широкой электрификации линий, которая проводится с использованием новейших достижений техники, нового прогрессивного оборудования. Одним из перспективных направлений решения этой задачи является применение системы электроснабжения 2× 25 кВ. С использованием этой системы в десятой и одиннадцатой пятилетках электрифицировано около 1100 км линий Московской, Белорусской, Целинной, Горьковской дорогах, в двенадцатой пятилетки было электрифицировано ещё не менее 1700 км на Горьковской, Целинной, Алма-атинской и Байкало-Амурской дорогах.

Система электроснабжения 2× 25 кВ имеет ряд достоинств по сравнению с обычной системой переменного тока 25 кВ: меньшие нагрузки на провода контактной сети и потери напряжения и энергии в тяговой сети, уменьшенные влияния на линии связи. Снижение потерь позволяет значительно увеличить расстояние между тяговыми подстанциями, что даёт определённый экономический эффект, и располагать их в наиболее удобных для эксплуатации местах.

Положительные свойства системы электроснабжения 2× 25 кВ дают возможность применять её для усиления устройств электроснабжения при возросшем грузопотоке без увеличения числа тяговых подстанций. Такой вид усиления можно производить на отдельных лимитирующих межподстанционных зонах и даже на части их около подстанций, где особенно велика нагрузка проводов и потери напряжения.

При системе электроснабжения 2× 25 кВ в пять раз по сравнению с системой 25 кВ уменьшается зона, в которой требуется реконструкция существующих воздушных линий связи и других коммуникаций по условиям электромагнитного влияния.

 

Исходные данные

 

Исходными данными для курсового проекта являются:

1. Вариант схемы питания (рисунок 1);

 

Рисунок 4. Двухцепная ЛЭП-110 кВ

2. Номер проектируемой тяговой подстанции - 4;

3. Род тока – переменный (2× 25 кВ);

4. Характеристика источников питания (таблица 1);

 

Таблица 1. Параметры питающей энергосистемы

№ варианта	Параметры системы
	ИП1		ИП2
	Sкз1, МВА	Sс1, МВА	Sкз2, МВА	Sс2, МВА
14	1700	∞	2200	760

 

5. Данные по подстанции (таблица 1).

 

Таблица 2. Данные по понизительным трансформаторам (ТП), трансформаторам районной нагрузки (ТРН), фидерам районной нагрузки и количеству перерабатываемой электроэнергии.

№ варианта

ТП

ТРН

Sф 35кВ / кол-во

Sф 10кВ / кол-во

Wгод, кВтч× 106

Sн, МВА

UВН, кВ

UСН, кВ

UНН, кВ

кол-во

Sн, МВА

UВН, кВ

UСН, кВ

UНН, кВ

кол-во

16

110

2*25

10

3

10

110

-

10

1

-

800/8

85

 

 

Таблица 3. Длины ЛЭП

№ варианта	Длина, км
	l1	l2	l3	l4	l5	l6	l7
14	79	72	75	70	72	79	75

 

Таблица 4. Данные по цепям собственных нужд

Наименование потребителя	ku	cosφ	№ варианта
			7
			Мощность, кВт
Рабочее освещение	0, 7	1, 0	25
Аварийное освещение	1, 0	1, 0	2, 3
Моторные нагрузки	0, 75	0, 8	32
Печи отопления и калориферы	0, 65	1, 0	23
Потребители СЦБ	0, 75	0, 8	43
Цепи управления, защиты и сигнализации	0, 7	1, 0	2, 5
Зарядно-подзарядный агрегат	0, 7	1, 0	9, 5

 

Таблица 5. Данные для расчёта заземляющих устройств

№ варианта	Расчётный параметр
	Сопротивление верхнего слоя земли, ρ 1, Ом× м	Сопротивление нижнего слоя земли, ρ 2, Ом× м	Толщина верхнего слоя земли, h, м	Время протекания , с
7	400	80	2, 0	0, 4

Таблица 6. Время выдержки защит

№ варианта	Время выдержки, t, с
	Место установки защиты
	Вводы 220 кВ	Вводы 35 кВ	Вводы 2× 27, 5 кВ	Вводы 10 кВ	Фидер 35 кВ	Фидер 2× 27, 5 кВ	Фидер 10 кВ
4	2, 0	1, 5	1, 0	1, 0	1, 0	0, 5	0, 5

 

 

 

Выбор типа трансформатора районной нагрузки

 

Выбираем районный трансформатор типа – ТДН -16000/110- 86. Обозначение типа трансформатора расшифровывается следующим образом: Т – трёхфазный, М – естественная циркуляция воздуха и масла, Н – наличие системы регулирования напряжения под нагрузкой; номинальная мощность – 16000 кВА; класс напряжения обмотки ВН 110 кВ.

 

Таблица 9. Основные технические данные трансформатора ТМН-10000/110

Номинальная мощность, кВА	Номинальное напряжение обмоток, кВ		Схема и группа соединения	Напряжение к.з., %	Потери, кВт		Ток х.х., %	Масса, кг	Габаритные размеры, мм
	ВН	НН		ВН-НН	холостого хода	короткого замыкания
10000	110	10	/ - 11	10, 5	5, 6	33, 5	0, 9	12900	4020× 3350× 3800

Предохранители

 

Предохранители на напряжение свыше 1000 В используют для защиты трансформаторов напряжения (ТН) в РУ-10 кВ. При этом применяют предохранители типа ПКН, ПК и ПКТ (трубчатые с кварцевым заполнителем).

Предохранители выбирают:

- по номинальному напряжению кВ:

- по номинальному току А:

Выбираем предохранитель марки: ПКН 001-10 У3.

Маркировка предохранителей: П – предохранитель; К – кварцевый; Т – для защиты силовых трансформаторов и линий; Н – для трансформаторов напряжения; цифры после букв: первая – наличие ударного устройства (1) или его отсутствие (0), вторая и третья – конструкция контактов, в которых установлен патрон предохранителя. Число после дефиса – номинальное напряжение, кВ. Климатическое исполнение: У – для районов с умеренным климатом. Категория размещения: 3 – в закрытом помещении с естественной вентиляцией.

 

Выбор трансформаторов тока

 

Рисунок 4. Схемы соединения трансформаторов тока с приборами

 

Выбор ТТ выполняем:

- по напряжению установки (2.3.1.1);

- по номинальному току первичной обмотки:

 

,

(2.4.3.1)

 

где I_1ном – номинальный ток первичной обмотки ТТ, А; его значение должно быть как можно ближе к значению I_{раб max}, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешности измерения.

- по виду установки: внутренняя или наружная;

- по классу точности: при питании расчётных счётчиков – 0, 5; щитовых приборов и контрольных счётчиков – 1; релейной защиты – 10(Р).

Выбор ТТ сводим в таблицу 18.

Маркировка ТТ: Т – трансформатор тока; В – встроенный; К – для КРУ; П - проходной; Л – с литой изоляцией. Числа после букв – номинальное напряжение, кВ; римская цифра – вариант конструктивного исполнения; в числителе – номинальный ток, А, в знаменателе – номинальный вторичный ток, А. Буква после чисел: У – для работы в районах умеренного климата. Последняя цифра: 2 – для работы в помещениях со свободным доступом наружного воздуха; 3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

 

Таблица 18.Выбор ТТ

Наименование присоединения	Тип трансформатора	Условия выбора
		- по напряжению установки, кВ	- по номинальному току, А	- по виду установки	- по классу точности
РУ-110 кВ	ТВ-110-I-1500/5 У2	110 110	1500 341, 162	наружная	0, 5 и 10(Р)
Фидера к/сети 2× 25 кВ	ТВ-27, 5-III-750/5 У2	35 27, 5	750 400	наружная	0, 5 и 10(Р)
Ввод СН силового трансформатора	ТВ-27, 5-III-750/5 У2	27, 5 27, 5	750 618, 59	наружная	0, 5 и 10(Р)
Сборные шины СН	ТВ-27, 5-III-750/5 У2	27, 5 27, 5	750 400	наружная	0, 5 и 10(Р)
РУ-10 кВ	2× ТПЛК-10-400/5 У3	10 10	400 346, 41	внутренняя	0, 5 и 10(Р)
Фидера районных потребителей 10 кВ	2× ТПЛК-10-200/5 У3	10 10	200 180, 133	внутренняя	0, 5 и 10(Р)

 

Проверка изоляторов

 

Опорные и проходные изоляторы проверяются по допускаемой нагрузке:

 

,

(4.3.1)

 

где F_доп – разрушающая нагрузка на изгиб изолятора, Н;

F_расч – сила, действующая на опорный изолятор при к.з., Н:

 

,

(4.3.2)

 

i_у – ударный ток 3^-х фазного к.з., кА;

l - расстояние между соседними опорными изоляторами, м (для РУ-10 кВ l=1 м);

а – расстояние между осями шин соседних фаз, м.

Находим силу, действующую на опорный изолятор при к.з., Н:

.

Проверяем условие (4.3.1):

.

Для проходных изоляторов:

.

(4.3.3)

Находим силу, действующую на проходной изолятор при к.з., Н:

.

Проверяем условие (4.3.1):

.

Разъединители

 

Выбранные разъединители проверяются:

- на электродинамическую устойчивость (4.4.1.1).

- на термическую устойчивость (4.4.1.2).

Для ввода РУ-110 кВ выбрали разъединитель марки: РНДЗ.1-110/1000 УХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость, кА:

.

Проверка на термическую устойчивость, кА²× с:

.

Для ввода ВН силового трансформатора выбрали разъединитель марки: РНДЗ.1-110/1000 УХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость, кА:

.

Проверка на термическую устойчивость, кА²× с:

.

Для сборных шин ВН выбрали разъединитель марки: РНДЗ.1-110/1000 УХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость, кА:

.

Проверка на термическую устойчивость, кА²× с:

.

Для РУ-10 кВ выбрали разъединитель марки: РЛНД.1-10/400 ХЛ1.

Проверка на электродинамическую устойчивость, кА:

.

Проверка на термическую устойчивость, кА²× с:

.

4.4.3 Предохранители

Предохранители проверяют по номинальному току отключения:

 

.	(4.4.3.1)

Для РУ-10 кВ выбрали предохранитель марки: ПКН 001-10 У3.

Проверяем предохранитель по номинальному току отключения, кА:

.

Проверка измерительных трансформаторов

Проверка трансформаторов тока

Выбранные трансформаторы тока проверяются:

- на электродинамическую стойкость:

 

,

(4.5.1.1)

 

где k_дин – кратность электродинамической стойкости:

 

,

(4.5.1.2)

 

где I_1ном – номинальный ток первичной обмотки ТТ, А.

- на термическую стойкость:

 

,

(4.5.1.3)

 

где k_Т – кратность термической стойкости:

 

.

(4.5.1.4)

 

- на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

 

,

(4.5.1.5)

 

где z₂ – вторичная нагрузка наиболее нагруженной фазы ТТ.

Для РУ-110 кВ выбрали ТТ марки: ТВ-110-I-1500/5 У2.

Проверка ТТ на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Для класса точности 0, 5: z _{2 ном}=1, 2 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- амперметр марки Э377: r _А=0, 02 Ом;

- счётчик активной энергии марки СА4-И672: r _СА=0, 1 Ом;

- счётчик реактивной энергии марки СР4-И673: r _СР=0, 1 Ом.

Рассчитываем суммарное активное сопротивление всех подключенных приборов, Ом:

.

(4.5.1.9)

 

Рассчитываем сопротивление медных проводов (для РУ-220 кВ l _{пр расч}=125 м), Ом:

.

Расчёт вторичной нагрузки наиболее нагруженной фазы ТТ, Ом:

.

Проверка условия (4.5.1.5):

.

Для класса точности 10(Р): z _{2 ном}=1, 2 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- реле максимального тока марки РТ-40/100: r _РТ=0, 003 Ом;

- реле времени марки РВМ-12: r _РВМ=0, 1 Ом.

Рассчитываем суммарное активное сопротивление всех подключенных приборов, Ом:

.

Расчёт вторичной нагрузки наиболее нагруженной фазы ТТ, Ом:

.

Проверка условия (4.5.1.5):

.

Для ввода 10 кВ районного трансформатора выбрали ТТ марки: 2× ТПЛК-10-400/5 У3.

Проверка на электродинамическую стойкость, кА:

.

Проверка на термическую стойкость, кА²× с:

,

Проверка ТТ на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Для класса точности 0, 5: z _{2 ном}=0, 4 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- амперметр марки Э378: r _А=0, 02 Ом;

- счётчик активной энергии марки СА4-И672: r _СА=0, 1 Ом;

- счётчик реактивной энергии марки СР4-И673: r _СР=0, 1 Ом.

Рассчитываем суммарное активное сопротивление всех подключенных приборов, Ом:

.

Рассчитываем сопротивление алюминиевых проводов (для РУ-10 кВ l_{пр расч}=30 м), Ом:

.

Расчёт вторичной нагрузки наиболее нагруженной фазы ТТ, Ом:

.

Т.к. выбрали два вместе соединённых ТТ, то z _{2 ном}=2× 0, 4=0, 8 Ом

Проверка условия (4.5.1.5):

.

Для класса точности 10(Р): z _{2 ном}=0, 6 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- реле максимального тока марки РТ-40/100: r _РТ=0, 003 Ом;

- реле времени марки РВМ-12: r _РВМ=0, 1 Ом.

Для фидеров районных потребителей 10 кВ выбрали ТТ марки: 2× ТПЛК-10-200/5 У3.

Проверка на электродинамическую стойкость, кА:

.

Проверка на термическую стойкость, кА²× с:

,

Проверка ТТ на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Для класса точности 0, 5: z _{2 ном}=0, 4 Ом.

Подключенные приборы к ТТ:

- амперметр марки Э378: r _А=0, 02 Ом;

- счётчик активной энергии марки СА4-И672: r _СА=0, 1 Ом;

- счётчик реактивной энергии марки СР4-И673: r _СР=0, 1 Ом.

Рассчитываем суммарное активное сопротивление всех подключенных приборов, Ом:

.

Проверка трансформаторов напряжения

Выбранные трансформаторы напряжения проверяются:

- на соответствие классу точности по вторичной нагрузке:

 

,

(4.5.2.1)

 

где S _2ном – номинальная мощность ТН в выбранном классе точности;

S ₂ - суммарная мощность, потребляемая подключенными к ТН приборами, ВА:

 

,

(4.5.2.2)

 

где S_приб – мощность, потребляемая всеми катушками прибора, ВА;

cosφ _приб – коэффициент мощности прибора.

Для шин ТП выбрали ТН марки: 3× ЗНОГ-220-82 У1.

Для шин РУ-2× 25 кВ выбрали ТН марки: 4× ЗНОМ-35-72 У1.

Проверка на соответствие классу точности по вторичной нагрузке, ВА:

,
,

т.к. обмотки ТН соединены по схеме открытого треугольника.

Проверка условия (4.5.2.1), ВА:

.

Для шин районных РУ-10 кВ выбрали ТН марки: 3× НОМ-10-66 У3.

Проверка на соответствие классу точности по вторичной нагрузке, ВА:

,
.

Проверка условия, ВА:

.

 

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте предполагался расчет транзитной ТП, состояний из ОРУ-110 кВ, ОРУ-2*27, 5 и КРУН-10 кВ. Я рассчитал максимальные рабочие токи, рассчитал токи короткого замыкания. После этого мною были выбраны изоляторы, выключатели, разъединители, предохранители, ТТ, ТВ и устройства защиты от перенапряжения.

После выбора я проверил оборудования. Далее я произвел расчет параметров и выбор источников питания собственных нужд, заземляющего устройства.

Я выполнил цель курсового проекта т.е. спроектировал тяговую подстанцию и выбрал всю необходимую к ней аппаратуру. Разработал главную схему электрических соединений ТП.

 

 

 

Список литературы

1.Электрические подстанции. С.В. Почаевец. Москва 2001г.

2.Методические указания.

3.Справочник по электроснабжению железных дорог К.Г. Марквардта. Москва 2004г.

4.Электроснабжение ж.д. М.Н.Звездкин. Москва 1985г.

5.Силовое оборудование тяговых подстанций ж.д. Ю.Д.Сапронова. Москва 2004г.

6.Электроснабжение электрофицированых ж.д. А.М. Зиманова.

 

 

Введение

электрический энергосистема трансформатор напряжение

Техническое перевооружение железнодорожного транспорта осуществляется на базе широкой электрификации линий, которая проводится с использованием новейших достижений техники, нового прогрессивного оборудования. Одним из перспективных направлений решения этой задачи является применение системы электроснабжения 2× 25 кВ. С использованием этой системы в десятой и одиннадцатой пятилетках электрифицировано около 1100 км линий Московской, Белорусской, Целинной, Горьковской дорогах, в двенадцатой пятилетки было электрифицировано ещё не менее 1700 км на Горьковской, Целинной, Алма-атинской и Байкало-Амурской дорогах.

Система электроснабжения 2× 25 кВ имеет ряд достоинств по сравнению с обычной системой переменного тока 25 кВ: меньшие нагрузки на провода контактной сети и потери напряжения и энергии в тяговой сети, уменьшенные влияния на линии связи. Снижение потерь позволяет значительно увеличить расстояние между тяговыми подстанциями, что даёт определённый экономический эффект, и располагать их в наиболее удобных для эксплуатации местах.

Положительные свойства системы электроснабжения 2× 25 кВ дают возможность применять её для усиления устройств электроснабжения при возросшем грузопотоке без увеличения числа тяговых подстанций. Такой вид усиления можно производить на отдельных лимитирующих межподстанционных зонах и даже на части их около подстанций, где особенно велика нагрузка проводов и потери напряжения.

При системе электроснабжения 2× 25 кВ в пять раз по сравнению с системой 25 кВ уменьшается зона, в которой требуется реконструкция существующих воздушных линий связи и других коммуникаций по условиям электромагнитного влияния.

 

Исходные данные

 

Исходными данными для курсового проекта являются:

1. Вариант схемы питания (рисунок 1);

 

Рисунок 4. Двухцепная ЛЭП-110 кВ

2. Номер проектируемой тяговой подстанции - 4;

3. Род тока – переменный (2× 25 кВ);

4. Характеристика источников питания (таблица 1);

 

Таблица 1. Параметры питающей энергосистемы

№ варианта	Параметры системы
	ИП1		ИП2
	Sкз1, МВА	Sс1, МВА	Sкз2, МВА	Sс2, МВА
14	1700	∞	2200	760

 

5. Данные по подстанции (таблица 1).

 

Таблица 2. Данные по понизительным трансформаторам (ТП), трансформаторам районной нагрузки (ТРН), фидерам районной нагрузки и количеству перерабатываемой электроэнергии.

№ варианта

ТП

ТРН

Sф 35кВ / кол-во

Sф 10кВ / кол-во

Wгод, кВтч× 106

Sн, МВА

UВН, кВ

UСН, кВ

UНН, кВ

кол-во

Sн, МВА

UВН, кВ

UСН, кВ

UНН, кВ

кол-во

16

110

2*25

10

3

10

110

-

10

1

-

800/8

85

 

 

Таблица 3. Длины ЛЭП

№ варианта	Длина, км
	l1	l2	l3	l4	l5	l6	l7
14	79	72	75	70	72	79	75

 

Таблица 4. Данные по цепям собственных нужд

Наименование потребителя	ku	cosφ	№ варианта
			7
			Мощность, кВт
Рабочее освещение	0, 7	1, 0	25
Аварийное освещение	1, 0	1, 0	2, 3
Моторные нагрузки	0, 75	0, 8	32
Печи отопления и калориферы	0, 65	1, 0	23
Потребители СЦБ	0, 75	0, 8	43
Цепи управления, защиты и сигнализации	0, 7	1, 0	2, 5
Зарядно-подзарядный агрегат	0, 7	1, 0	9, 5

 

Таблица 5. Данные для расчёта заземляющих устройств

№ варианта	Расчётный параметр
	Сопротивление верхнего слоя земли, ρ 1, Ом× м	Сопротивление нижнего слоя земли, ρ 2, Ом× м	Толщина верхнего слоя земли, h, м	Время протекания , с
7	400	80	2, 0	0, 4

Таблица 6. Время выдержки защит

№ варианта	Время выдержки, t, с
	Место установки защиты
	Вводы 220 кВ	Вводы 35 кВ	Вводы 2× 27, 5 кВ	Вводы 10 кВ	Фидер 35 кВ	Фидер 2× 27, 5 кВ	Фидер 10 кВ
4	2, 0	1, 5	1, 0	1, 0	1, 0	0, 5	0, 5

 

 

 

123456Следующая ⇒

Поделиться: