Меню

Выбор коммутационного оборудования тяговой подстанции выполняют по параметрам

ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ

К основному оборудованию тяговых подстанций переменного тока относятся тяговые трансформаторы.

4.1. Число и мощность понизительных трансформаторов

Определено по суммарной мощности на тягу и районные потребители.

где SТ – мощность на тягу, кВА;

SР – мощность районной нагрузки, кВА;

кР – коэффициент, учитывающий разновременность максимумов тяги

и районной нагрузки, принят равным 0,97.

Мощность на районную нагрузку принята в пределах 0,25 мощности на тягу.

Приняты трёхобмоточные понизительные трансформаторы в обоих случаях:

Номинальное напряжение обмоток кВ: ВН – 230, СН – 27,5, НН — 11.0

Потери холостого хода, кВт 66

Потери короткого замыкания, кВт 240

Ток холостого хода, % 1,10

Напряжение короткого замыкания, % ВН-СН. ВН-НН. СН-НН.

Число понизительных трансформаторов:

где SПТ,Н – номинальная мощность трансформатора;

кпре – коэффициент перегрузки трансформатора, принят 1,3 при

длительности перегрузки 2 часа.

Так же на тяговой подстанции устанавливается один резервный трансформатор.

РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ВЫБОР УСТАВОК ТОКОВЫХ ЗАЩИТ

Минимальные токи короткого замыкания рассчитаны для двух точек – на посту секционирования и на шинах соседней подстанции. Расчетная схема и схемы замещения для расчетов токов короткого замыкания представлены на рис.6.

а) Расчетная схема

б) Схемы замещения

Минимальный ток короткого замыкания в точке К1:

где р – возможное снижение напряжения в первичной сети, р=0,05;

UН – номинальное напряжение на тяговой подстанции, равное 27,5 кВ;

сечения подвески, длина фидера принята равной 0,3 км.

lk – расстояние до точки короткого замыкания при расположении поста секционирования посередине L/2;

Sкз – мощность короткого замыкания на шинах высшего напряжения

uкпт% — напряжение короткого замыкания понизительного

Для первого варианта:

Для точки К2 полное сопротивление тяговой сети принято следующее:

Первичный ток уставки максимальных токовых защит должен удовлетворять условиям:

Для поста секционирования ,

Где КН — Коэффициент надёжности, равный 1,3;

КЧ — Коэффициент чувствительности, равный 1,5.

Уставка выключателя фидера тяговой подстанции принята 900 А, а поста секционирования 1000 А.

Для второго варианта:

Для точки К2 полное сопротивление тяговой сети принято следующее:

Уставка выключателя фидера тяговой подстанции принята 700 А, а поста секционирования 1300 А.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ НА ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЯХ

Потери энергии на тяговой подстанции складываются из потерь энергии в понизительных трансформаторах ∆Wпт . Потери энергии вычислены через потери мощности.

где ∆Рпт — средние потери мощности в понизительном трансформаторе;

nпт – число параллельно работающих понизительных трансформаторов;

Тпт — время работы в году, принято 7200 часов.

6.1.Потери мощности в трёхобмоточных понизительных трансформаторах

где ∆Рхх – потери холостого хода трансформатора при номинальном

∆Рк — потери короткого замыкания при номинальном режиме, кВт;

∆Qхх – реактивная мощность намагничивания трансформатора, квар;

∆Qк – реактивная мощность рассеивания трансформатора, квар;

Для трёхобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов, а так же трансформаторов с расщепленными обмотками в паспортных данных приведены значения потерь мощности, измеренные между парами обмоток ∆Рк12, ∆Рк13, ∆Рк23 и падения напряжений между обмотками ∆Uк12%, ∆Uк13%, ∆Uк23%. Значения указанных величин для отдельных обмоток определены из выражений:

ПРОВЕРКА ВЫБРАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПО ГРАНИЧНЫМ

УСЛОВИЯМ

После выбора оборудования проведена проверка его по граничным условиям.

7.1. Проверка контактной сети по уровню напряжения

Проверка произведена путем сопоставления фактического напряжения с допустимым.

где UДОП — уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного

состава . При переменном токе не менее 21000 В.

В обоих случаях уровень напряжения удовлетворяет условию.

7.2. Проверка сечения контактной подвески по нагреву

Проверка произведена по условию:

где IДОП – допустимый ток на контактную подвеску;

IФ,Э – наибольший из среднеквадратичных токов фидеров.

Для подвески ПБСМ-95+НЛОлф-100 IДОП=940 А, для подвески

ПБСМ-95+МФ-100 IДОП =1420 А.

Для первого варианта

Для второго варианта

В обоих случаях подвески по нагреву прошли.

8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ И ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ЭКОНОМИЧНОГО

По каждому варианту определяются приведенные годовые затраты

где Сi — годовые эксплуатационные расходы по варианту;

Кi — капитальные вложения по варианту;

Ен — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, принимаемый для устройств электроснабжения равным 0,25

При расчете капиталовложений и эксплуатационных расходов учитываются только составляющие, меняющиеся по вариантам.

Учитывается, что цены на объекты капитальных затрат с годами меняются, поэтому при пользовании справочными данными необходимо привести цены к году, в котором проводится расчет.

Размер капиталовложений

где Ктп — стоимость всех тяговых подстанций, принимается по /1, табл. 1.5/;

Квл — стоимость присоединений тяговых подстанций к высоковольтным линиям электропередачи, длина таких присоединений принимается равной 0,2 — 2,0 км,а стоимость одного километра по /1, табл. 1.5/;

Квсп — стоимость вспомогательных устройств /1, табл. 1.6/;

Кпп — стоимость подъездных путей ко всем тяговым подстанциям, длину подъездных путей к каждой подстанции можно принять равной 0.6 – 1.8 км, а стоимость в ценах 1984 г. — 100-120 тыс. руб. за 1 км;

Кж — стоимость жилья, при каждой тяговой подстанции должно быть предусмотрено строительство жилья, стоимость которого в ценах 1984 г. следует принять равной 5.0 млн. руб. на одну подстанцию.

Для первого варианта

Ккс = 2∙55∙2∙14∙45 = 138800 тыс.руб.

Ктп = (690∙2+600∙1)∙ 45 = 89100тыс.руб.

Квл = 12∙6∙45 = 2880 тыс.руб.

Квсп = 16∙2∙45 = 1440тыс.руб.

Кпп =100∙3∙45= 13500тыс.руб.

Кж = 416∙3∙45 = 56160 тыс.руб.

К1 = 138800 + 89100 + 2880 + 1440 + 13500 + 56160 = 301880 тыс.руб.

Для второго варианта

Ккс = 2∙45∙3∙14∙45=170100 тыс.руб.

Ктп = (690∙2+600∙2)∙ 45 = 116100 тыс.руб.

Квл = 12∙6∙45= 2880 тыс.руб.

Квсп = 16∙3∙45=2160 тыс.руб.

Кпп =100∙5∙45 = 22500 тыс.руб.

Кж = 416∙5∙40 = 83200 тыс.руб.

К2 = 170100 + 116100 + 2880 + 2160 + 22500 + 83200 = 396960 тыс.руб.

Эксплуатационные расходы

где Стп — суммарные расходы на эксплуатацию тяговых подстанций, принимаемые равными по данным 1998 г. 210 тыс. руб. на одну подстанцию;

å ( ai × Кi ) — сумма амортизационных отчислений, приведенных в /1, табл. 1.5/, для подъездных путей принять aпп = 5.5 %;

DWтп — потери энергии на тяговых подстанциях, равные потерям энергии на одной подстанции, умноженные на число подстанций;

DWтс — потери энергии в тяговой сети;

Ц — стоимость 1 кВт×ч электрической энергии, 0,7 руб.

Потери энергии в тяговой сети определяются через потери мощности на одной межподстанционной зоне DРтс, число таких зон nзон и время работы контактной сети, т. е. DWтс=DРтс×nзон ×8760.

Для первого варианта

å( ai × Кi ) = 0,046∙138800 + 0,055∙89100 + 0,028∙2880 + 0,055∙1440 + 0,055∙13500 + + 0,02∙56160 = 13310,84тыс. руб.

DWтп × Ц =4811161∙3∙0,68= 9814 тыс.руб.

DWтс × Ц = 3∙8760∙270,7 ∙0,68= 3600 тыс.руб.

С = 17,5∙45∙3+13310.8+ 9814 + 3600 = 29086 тыс.руб.

Эпр = 29,086 + 0,25∙301 = 104,2 млн.руб.

Для второго варианта

å( ai × Кi ) = 0,046∙170100 + 0,055∙116100 + 0,028∙2880 + 0,055∙2160 + 0,055∙22500 + + 0,02∙83200 = 16073,5

DWтп × Ц =6605766∙4∙0,68= 17967,5тыс.руб.

DWтс × Ц = 2∙8760∙84,8∙0,68= 1010,3 тыс.руб.

С = 17,5∙45∙4+ 16073,5 +17967,5 + 1010,3 = 38200,4 тыс.руб.

Эпр = 38,200 + 0,25∙397,28 = 137,75 млн.руб.

1 вариант 2 вариант
К млн.руб. 301,880 396,96
С млн.руб. 29,086 38,200
Эпр млн.руб. 104,2 137,74

По результатам расчетов меньшая стоимость получилась у первого варианта, поэтому принимаем его за основной .

9. СХЕМА ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Для наиболее экономичного варианта в соответствии с /2,8/ разрабатывается принципиальная схема присоединения тяговых подстанций к линиям внешнего электроснабжения. Для этого необходимо оговорить тип линии, питающее напряжение и вычертить схему, на которой подробно показать присоединение по одной подстанции каждого типа (опорная, транзитная, отпаечная), а остальные подстанции показываются в виде прямоугольника с отражением только мест установки высоковольтных выключателей.

В данном курсовом проекте производилось ознакомление с методикой расчета систем электроснабжения участков железных дорог, электрифицируемых на переменном токе.

В учебном курсовом проекте нет возможности решить все вопросы проектирования системы электроснабжения, поэтому в нем:

· производился предварительный выбор расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной сети для двух вариантов

Марка и площадь сечения проводов Расстояние между подстанциями
ПБСМ-95+НЛОлф-100
ПБСМ-95+МФ-100

· рассчитывались основные электрические величины: токи поездов, подстанций, падения напряжения до поезда и потери мощности в контактной сети.

· определялась мощность и выбиран тип основного оборудования тяговых подстанций;

Понизительный трансформатор ТДНЭ-40000/220-70У1

· проверка обоих вариантов удовлетворяет по граничным условиям;

· производено технико-экономическое сравнение вариантов;

1 вариант 2 вариант
Эпр млн.руб. 104,2 137,74

По экономическим показателям первый вариант оказался наиболее приемлемым. Для этого варианта составлена схема внешнего электроснабжения. По всем критериям схема имеет хорошие показатели и запас для дальнейшего расширения схемы электроснабжения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т.1/ Под ред. К. Г. Марквардта — М.: Транспорт, 1980. — 392 с.

2. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации (ЦЭ-462). — М.: Полиграфресурсы, 1997. — 78 с.

3. Строительные нормы и правила (СНиП 32-01-95). Железные дороги колеи 1520 мм Российской Федерации. — М.: Минтрасстрой РФ, 1995. — 21 с.

4. Строительно-технические нормы Министерство путей сообщения. (СТН Ц-01-95). М.: МПС РФ, 1995. — 86 с.

5. Бесков Б. А. и др. Проектирование систем электроснабжения железных дорог. — М.: Трансжелдориздат, 1963. – 472 с.

Читайте также:  Оборудование для нейл мастеров

6. Бурков А. Т. и др. Методы расчета систем тягового электроснабжения железных дорог. Учебное пособие. — Л.:ЛИИЖТ, 1985. — 73 с.

7. Марквардт К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. — М.: Транспорт, 1982. – 528 с.

8. Давыдова И. К. и др. Справочник по эксплуатации тяговых подстанций и постов секционирования. — М.: Транспорт, 1978. — 416 с.

9. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т.2/ Под ред. К. Г. Марквардта — М.: Транспорт, 1981. — 392 с.

10. Оформление текстовых документов: Методические указания/ Сост. В. А. Балотин, В. В. Ефимов, В. П. Игнатьева, Н. В. Фролова. — СПб.: ПГУПС, 1998. — 46 с.

Источник



Выбор оборудования тяговых подстанций

4. Выбор оборудования тяговых подстанций

К основному оборудованию тяговых подстанций относятся выпрямительные агрегаты и понизительные трансформаторы тяговых подстанций постоянного тока.

4.1 Число и мощность тяговых агрегатов подстанции постоянного тока

Число агрегатов определяется по мощности на тягу

расчет ведется с использованием значений, полученных при методе сечения графика движения поезда

Pт = 3,3×2402 = 7927 кВт.

Pт = 3,3×2995 = 9884 кВт.

Для обоих вариантов выбирается выпрямительный агрегат типа ТПЕД-3150–3,3кУ1 с двухмостовой (нулевой, мостовой) схемой выпрямления; Idном = 3150 А; Udном = 3300 В; Pвн = 3,3×3150 = 10395 кВт, типы диодов в плече ДЛ133–500–14, установка охлаждения наружная, охлаждение воздушное принудительное.

Число выпрямительных агрегатов без учета резерва

(46)

где Pв,н — номинальная мощность агрегата.

Так как выпрямительные агрегаты поставляются промышленностью комплектно, то необходимо проверить соответствие мощности тягового трансформатора по условиям при двухступенчатой трансформации:

,(47)

где l — коэффициент мощности тяговой подстанции постоянного тока, равный 0,92…0,93;

.

.

Для обоих вариантов выбирается преобразовательный трансформатор типа ТРДП-12500/10ЖУ1 uк = 8,2%; Рхх = 16 кВт; Ркз = 71,5 кВт.

4.2 Число и мощность понизительных трансформаторов

Число и мощность понизительных трансформаторов определяется по суммарной мощности на тягу и районные потребители:

где ;

Sp — мощность районной нагрузки, принимаемая в пределах до 0,25 мощности на тягу;

кр — коэффициент, учитывающий разновременность максимумов тяги и районной нагрузки, принимаемый равным 0,97.

Sпт = (8524 + 0,25×8524)×0,97 = 10335 кВт.

Sпт = (10628 + 0,25×10628)×0,97 = 12886 кВт.

Для обоих вариантов выбирается трехобмоточный понизительный трансформатор типа ТДТН-16000/110–66 UВН = 115 кВ; UСН = 38,5 кВ; UНН = 11 кВ;

Pхх = 26 кВт; Pкз = 105 кВт; uк: ВН-СН = 17%, ВН-НН = 10,5%, СН-НН = 6%;

Число понизительных трансформаторов

,(49)

где Sпт,н — номинальная мощность трансформатора;

кпер — коэффициент перегрузки трансформатора, допускаемый техническими условиями.

.

.

Согласно Правилам устройства системы тягового электроснабжения железных дорог РФ бесперебойность питания нагрузок тяги (кроме слабозагруженных линий) обеспечивается установкой на подстанциях:

– переменного тока напряжением 25 кВ и постоянного тока с двойной трансформацией – не менее двух понижающих трансформаторов;

– системы 2х25 кВ с однофазными трансформаторами – резервного трансформатора с возможностью подключения его к каждому плечу питания;

– постоянного тока — не менее двух выпрямительных агрегатов.

В случае отключения одного понижающего трансформатора или выпрямительного агрегата оставшиеся в работе должны обеспечивать заданные размеры движения при принятых в проекте схеме питания контактной сети и организации движения поездов, а так же питание нагрузок нетяговых электроприемников первой и второй категорий.

Согласно этим требованиям на каждой тяговой подстанции устанавливаются 2 понижающих трансформатора, 2 преобразовательных трансформатора и 2 выпрямительных агрегата.

5. Расчёт токов короткого замыкания и выбор
уставок токовых защит

В тяговых сетях существует опасность того, что токи короткого замыкания могут быть соизмеримы с максимальными рабочими токами, поэтому необходимо рассчитать минимальные токи короткого замыкания для двух точек – на посту секционирования и на шинах соседней подстанции (см. рис. 4, 5, 6).

Расчетная схема для расчетов токов КЗ

Схема замещения для расчетов токов КЗ в точек К1

Для тяговой сети постоянного тока минимальный ток короткого замыкания в точке К1

,(50)

где Ud0 — напряжение холостого хода на шинах тяговой подстанции, равное 3650 В;

Схема замещения для расчетов токов КЗ в точек К2

р — возможное снижение напряжения в первичной сети, р = 0,05;

uд — падение напряжения в дуге в месте короткого замыкания, принимаемое равным 150…200 В;

Iнагр — ток нагрузки неповрежденных фидеров;

r — внутреннее сопротивление тяговой подстанции;

Rо — сопротивление линии отсоса определяется из условия, что сечение отсоса должно быть не менее трех сечений тяговой сети, а длина отсоса в пределах от 0,2 до 0,5 км;

Rп — сопротивление питающего фидера, может быть рассчитано из условия, что сечение фидера не менее сечения подвески обоих путей, а длина — в пределах от 0,2 до 0,5 км;

— расстояние до точки короткого замыкания, равное при расположении поста секционирования посередине ½L.

Питающие и отсасывающие линии:

вариант 1: 6´А-185,

.

вариант 2: 9´А-185,

.

Ток нагрузки неповрежденных фидеров для обоих вариантов

Внутреннее сопротивление тяговой подстанции

,(51)

где Sкз— мощность короткого замыкания на шинах высшего напряжения тяговой подстанции, кВА;

nпт -число параллельно работающих понизительных трансформаторов;

Sпт,н – мощность понизительного трансформатора, кВА;

Sвт,н – мощность преобразовательного трансформатора, кВА;

uкпт% — напряжение короткого замыкания понизительного трансформатора;

uквт% — напряжение короткого замыкания преобразовательного трансформатора;

nвт — число параллельно работающих преобразовательных трансформаторов;

Idн — номинальный ток агрегата, А;

U — номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции, равное 3300 В;

А — коэффициент наклона внешней характеристики агрегата, равный 0,5 для шестипульсовых схем выпрямления и 0,26 для двенадцатипульсовых;

nв — число параллельно работающих выпрямительных агрегатов.

для обоих вариантов:

При коротком замыкании в точке К2 отключится фидер подстанции Б3 и место к.з. будет питаться по трем фидерам. В этом случае минимальный ток короткого замыкания:

,(53)

где Rк – общее сопротивление до точки к.з.

;(54)

(55)

(56)

При выполнении условия Iкз,мин>Iф,м выбираются уставки защит.

При постоянном токе уставка быстродействующего выключателя фидера тяговой подстанции должна соответствовать условию:

1945 + 100 £ Iу £ 2161 – 200;

Т.к. установка одного быстродействующего выключателя с током уставки Iу =2000 А будет приводить к ложным срабатываниям защиты, то рекомендуется в данном случае, кроме МТЗ, применить еще один вид дополнительной защиты, например, потенциальную.

2400 + 100 £ Iу £ 2774 – 200;

принимается Iу = 2500 А.

Уставка быстродействующего выключателя поста секционирования должна соответствовать условию:

Источник

Тяговая подстанция

Проектирование тяговой подстанции транзитного типа. Расчет токов аварийного и нормального режимов. Выбор коммутационного оборудования и токоведущих частей, контрольно-измерительной аппаратуры, ограничителей перенапряжений. Расчет заземляющего устройства.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 15.05.2016
Размер файла 2,3 M
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Иркутский государственный университет путей сообщения

Забайкальский институт железнодорожного транспорта

по дисциплине: «Тяговые трансформаторные подстанции»

Тяговая подстанция

Страниц 87 рисунков 20 таблиц 24 литература 6 приложения 6

Ключевые слова: трансформатор, тяговая подстанция, ток, напряжение, мощность, сопротивление, короткое замыкание, потребители, распределительные устройства, оборудование.

В данной работе произведено проектирование тяговой подстанции. Тип подстанции — транзитная. Для этого проведен расчет токов аварийного и нормального режимов. На основе расчетов осуществлен выбор коммутационного оборудования и токоведущих частей, выбор контрольно-измерительной аппаратуры, выбор ограничителей перенапряжений, выбор аккумуляторной батареи, выбор трансформатора собственных нужд. Произведена компоновка оборудования открытых и закрытых распределительных устройств подстанции, осуществлен расчет заземляющего устройства.

1. Однолинейная схема главных электрических соединений тяговой подстанции

1.1 Структурная схема подстанции

1.2 Разработка однолинейной схемы тяговой подстанции

1.3 Описание назначения основных элементов схемы тяговой подстанции

2. Расчет токов короткого замыкания

2.1 Определение параметров схемы

2.1.1 Сопротивление линии электропередач

2.1.2 Определение сопротивления трансформаторов и автотрансформаторов

2.1.3 Определение сопротивления генераторов

2.2 Преобразование схемы замещения

2.2.1 Последовательное сложение

2.2.2 Параллельное сложение

2.2.3 Преобразование: «звезда»-«треугольник»

2.3 Определение тока короткого замыкания

3. Расчет максимальных рабочих токов

4. Выбор и проверка гибких шин

5. Проверка изоляторов

6. Выбор и проверка высоковольтных выключателей

6.1 Выбор высоковольтных выключателей

6.2 Проверка выключателей

6.3 Расчет термических параметров выключателей

6.4 Расчет отключающих способностей выключателей

6.5 Проверка отключающих способностей

6.6 Проверка по полному току отключения

7. Выбор и проверка разъединителей

7.1 Выбор разъединителей

7.2 Проверка разъединителей

8. Выбор контрольно измерительной аппаратуры

8.1 Выбор объема измерений

8.2 Разработка схем измерений

8.3 Выбор трансформаторов тока

8.4 Выбор трансформаторов напряжения

9. Выбор ограничителей перенапряжения

10. Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного устройства

11. Выбор трансформатора собственных нужд

12. Расчет заземляющих устройств

13. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств

Современные тяговые подстанции электрифицированных железных дорог представляются в виде важнейших устройств систем тягового электроснабжения. Их питание осуществляется от системы внешнего электроснабжения. Тяговые подстанции предназначены для комплексного электроснабжения электроподвижного состава (электрической тяги поездов), нетяговых железнодорожных потребителей включая потребителей устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ), и не железнодорожных промышленных и сельскохозяйственных потребителей, условно называемых районными потребителями. Каждая тяговая подстанция является ответственным электротехническим сооружением (электроустановкой), оснащенной мощной современной силовой (трансформаторы, автотрансформаторы, батареи конденсаторов), коммутационной (выключатели, разъединители, короткозамыкатели), и вспомогательной аппаратурой, большая часть которой работает в режиме автотелеуправления. Насыщенность тяговых подстанций разнообразной по назначению аппаратурой существенно выше, чем равных по мощности и классу первичного питающегося напряжения подстанции энергосистем. К схемам и конструкциям тяговых подстанций предъявляют определённые технические требования. Так, установленная мощность их трансформаторов и преобразователей должна соответствовать спросу потребителей электроэнергии (электрических поездов, районных и нетяговых потребителей), коммутационная и вспомогательная аппаратура должна обеспечивать бесперебойное питание потребителей электроэнергией на требуемом уровне надёжности. Очень важно также, чтобы качество электрической энергии соответствовала установленным нормам.

Читайте также:  Регистратура оборудование и оснащение

Грамотно эксплуатировать оборудование тяговой подстанции, уметь наблюдать и анализировать происходящие в нем процессы, при необходимости наметить пути усовершенствования отдельных узлов и иметь уверенность в их осуществимости можно только после тщательного и целенаправленного изучения принципа действия и устройства всего того единого целого, что объединяется названием тяговая подстанция.

Исходные данные

Номер подстанции — 12. Длины ЛЭП

Данные по автотрансформаторам

Данные по двухобмоточным трансформаторам

Данные по генераторам

Данные по тяговому трансформатору подстанции.

Данные по фидерам (ТП)

Кол-во фидеров районной нагрузки

Мощность одного фидера, МВА

Кол-во фидеров контактной сети

Данные по релейной защите

Место релейной защиты

Рис.№1 Исходная электрическая схема

1. Однолинейная схема главных электрических соединений тяговой подстанции

1.1 Структурная схема подстанции

Подстанция получает питание по вводам от сети внешнего электроснабжения. Вводы от линий электропередачи к подстанции присоединяют к распределительному устройству (РУ) питающего напряжения открытого типа (рис.№2). Питающее напряжение подается на первичные обмотки главных понижающих трехобмоточных трансформаторов (ГТП — 1 и ГТП — 2). Вторичные обмотки трансформаторов напряжением 27,5 кВ запитывают РУ — 27,5 кВ, которое служит для обеспечения электрической энергией железной дороги по фидерам контактной сети, питания нетяговых линейных железнодорожных потребителей по системе «два провода — рельс» (ДПР) и подключения трансформаторов собственных нужд (ТСН — 1 и ТСН — 2). От третьей обмотки главного понижающего трансформатора запитывается РУ — 35 кВ для питания нетяговых потребителей.

Силовые трансформаторы служат для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения. Они являются основным оборудованием электрических подстанции.

Число главных понижающих трансформаторов на подстанциях определяется категорией потребителей и, как правило, их устанавливается два с учетом надежного электроснабжения при аварийном отключении одного из трансформаторов.

В нормальном режиме в работе могут находиться один или два трансформатора в зависимости от величины нагрузки.

В соответствии с исходными данными был выбран трансформатор ТДТНЖ — 40000/220.

1.2 Разработка однолинейной схемы тяговой подстанции

На основании составленной структурной схемы производится разработка однолинейной схемы, которая должна отвечать требованиям потребителей в отношении надёжности электроснабжения. Схема должна быть простой и наглядной, обеспечивать надёжность в эксплуатации, допускать безопасное обслуживание и бесперебойное электроснабжение.

В каждом из РУ, которые связаны между собой через ГПТ, указывается все его силовое оборудование и все соединения между РУ в той последовательности, которая обеспечивает его необходимую и надёжную работу в эксплуатации. Для составления общей схемы всей подстанции были использованы: схема 220-5АН с выключателями в цепях трансформаторов, установкой транзитного выключателя и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов; схема 35-9 одинарная, секционированная выключателем система шин; схема тяговых РУ — 27,5 кВ с одинарной, секционированной двумя разъединителями системой шин в двухпроводном исполнении, дополненной запасным выключателем и запасной шиной.

1.3 Описание назначения основных элементов схемы тяговой подстанции

РУ — 220 кВ. Между вводами подстанции распложены две перемычки: ремонтная с отключенными разъединителями и трансформаторами тока и рабочая с выключателем, встроенными в него трансформаторами тока и разъединителями. Выключатель и разъединитель рабочей перемычки нормально включены, через неё осуществляется транзит электроэнергии. Два преобразовательных трансформатора подключаются к вводам с помощью выключателей со встроенными трансформаторами тока. Эти трансформаторы присоединяются к двум фазам вводов.

РУ — 27,5 кВ. Распределительное устройство 27,5кВ включает в себя сборные шины, вводы от обмоток 27,5 кВ главных понижающих трансформаторов, фидеры контактной сети и ДПР, трансформаторы собственных нужд.

Шины 27,5 кВ состоят из проводов фаз А и В, секционированных разъединителями, которые нормально включены. Секционирование сборных шин обеспечивает безопасное выполнение работ и на секциях шин. Фаза С представляет собой рельс, уложенный в земле, который соединен с контуром заземления подстанции, рельсом подъездного пути, отсасывающей линией и тяговым рельсом.

Линии ДПР подключаются к разным секциям шин и запитывают оба направления от подстанции.

Трансформаторы собственных нужд также подключаются к двум разным секциям шин 27,5 кВ.

РУ — 35 кВ. Оно используется на тяговых и трансформаторных подстанциях для питания нетяговых потребителей напряжением этого уровня. Электроэнергия подаётся на РУ по двум вводам от вторичной обмотки главного понижающего трансформатора напряжением 35 кВ и поступает на одинарную, секционированную выключателем систему сборных шин РУ-35кВ. На каждом вводе установлены выключатели со встроенными трансформаторами тока. К линиям ввода выключатели подключаются к линейным разъединителям с двумя заземляющими ножами, а к секциям шин — шинными разъединителями. Секционный выключатель подключается к секциям шин с помощью секционных разъединителей. Разъединители с двух сторон выключателя ввода или секционного позволяют обеспечить безопасность производства ремонтных работ на выключателях и трансформаторах тока.

2. Расчет токов короткого замыкания

2.1 Определение параметров схемы

2.1.1 Сопротивление линии электропередач

Определяем по вормуле:

где Худ — удельное индуктивное сопротивление, Худ=0,4 Ом;

При расчетах параметров элементов неосновной ступени следует учитывать коэффициенты трансформации кт, трансформаторов, разделяющих данный элемент и основную ступень.

Источник

Расчет тяговой подстанции переменного тока (род тока — постоянный 3,3 кВ)

  1. Исходные данные………………………………………………
  2. Выбор трансформаторов собственных нужд…………………
  3. Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры…..
  4. Расчёт токов короткого замыкания………………………. ….
  5. Технические характеристики оборудования тяговой подстанции ……………………
  6. Проверка оборудования тяговой подстанции……………….
  7. Выбор аккумуляторной батареи……………………………….
  8. Расчёт защитного заземляющего устройства…………………

1. Исходные данные

Род тока тяговой подстанции: постоянный 3,3 кВ;

Представление сопротивлений при расчете токов короткого замыкания: в именованных единицах;

Тип тяговой подстанции и ее номер на рисунке: транзитная №4;

Мощность короткого замыкания на вводах опорных подстанций №1 и 5, связывающих их энергосистемой: МВА, МВА;

Тип понижающих трансформаторов: ТДТН;

Мощность понижающих трансформаторов: 25000;

Напряжение понижающих трансформаторов: 115/38,5/11;

РУ, аппаратуру которого следует выбрать и проверить: СН;

Число фидеров, питающих контактную сеть: 4;

Число фидеров районных потребителей: 4;

Максимальная мощность, передаваемая по одному фидеру: кВА;

Количество энергии отпускаемой за год на тягу поездов и районным потребителям: кВт*ч;

Время действия релейных защит:

  • на вводах 110 кВ – 1,8 с;
  • на вводах 35 кВ – 1,2с;
  • на вводах 10 кВ – 1 с;

1.15 Данные для выбора аккумуляторных батареи напряжением 220 В:

  • ток длительной нагрузки – 22 А;
  • ток аварийной нагрузки – 14 А;

1.16 Площадь территории тяговой подстанции: ;

1.17 Удельное сопротивление земли: 150 Ом м.

Рис.1.Схема присоединения подстанции к системе

2. Выбор трансформаторов собственных нужд

На тяговых подстанциях всех типов устанавливается два ТСН с вторичным напряжением 380/220 В, каждый из которых рассчитывается на полную мощность собственных нужд (СН).

В условиях курсового проектирования мощность СН может быть определена по следующему приближённому выражению:

где – коэффициент собственных нужд, который можно принять равным 0,005-0,007;

– число понижающих трансформаторов на тяговой подстанции ;

– номинальная мощность понижающего трансформатора;

– мощность устройств автоблокировки (для опорной и транзитной – 60 кВА);

– мощность передвижной базы масляного хозяйства (принять 20 кВА).

Выбираем трансформатор собственных нужд:

Номинальное напряжение обмоток:

Питание ТСН на тяговых подстанциях постоянного тока осуществляется от шин РУ – 10 кВ.

3. Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры

Токоведущие части и электрические аппараты выбираются по нормальным условиям длительного режима работы, а затем проверяются по аварийному кратковременному режиму – короткому замыканию. При выборе электрической аппаратуры учитываются род установки (наружная или внутренняя), габариты, масса, удобство размещения и эксплуатации. Общие условия выбора аппаратуры по длительному режиму заключаются в сравнении рабочего напряжения и максимального рабочего тока с его номинальным напряжением и током.

3.1 Определяем максимальный рабочий ток понижающих трансформаторов

Максимальный рабочий ток понижающих трансформаторов типа ТДТН-25000/110 определяем по выражению:

Для сборных шин СН понижающих трансформаторов и цепи секционного выключателя определяем по выражению:

где – коэффициент распределения нагрузки по шинам вторичного напряжения, равный 0,5-0,7 (0,5 – при числе присоединений пять и более, 0,7 – при меньшем числе присоединений).

Максимальный рабочий ток нетяговых потребителей определяем по выражению:

где – максимальная мощность, передаваемая по одному фидеру;

– коэффициент перспективы развития потребителей

По определённым максимальным рабочим токам, а также с учётом номинального напряжения произведём выбор высоковольтных коммутационных аппаратов, трансформаторов тока и напряжения, токоведущие части и изоляторы, разрядники ОРУ-35 кВ.

Выбранное оборудование сведём в таблицу.

Таб.1 Оборудование ОРУ-35 кВ

Максимальный рабочий ток I p max, А/Рабочее напряжение установки U p, В

Читайте также:  Оборудование для батчата 155 55

Номинальный ток I н, допустимый ток I доп , А/

Источник

Выбор коммутационного оборудования тяговой подстанции выполняют по параметрам

ГОСТ Р 57670-2017

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Методика выбора основных параметров

The railway track power supply systems. The methods of selecting fundamental parameters

Дата введения 2018-05-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (АО «ВНИИЖТ»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 45 «Железнодорожный транспорт»

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственности за патентную чистоту настоящего стандарта. Патентообладатель может заявить о своих правах и направить в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии аргументированное предложение о внесении в настоящий стандарт поправки для указания информации о наличии в стандарте объектов патентного права и патентообладателе

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на системы тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ, переменного тока напряжением 25 и 2 25 кВ при скорости движения поездов на электротяге до 250 км/ч и устанавливает методику выбора основных параметров этих систем.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 839-80 Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия

ГОСТ 2585-81 Выключатели автоматические быстродействующие постоянного тока. Общие технические условия

ГОСТ 4775-91 Провода неизолированные биметаллические сталемедные. Технические условия

ГОСТ 6962-75 Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений

ГОСТ 7746-2015 Трансформаторы тока. Общие технические условия

ГОСТ 11677 Трансформаторы силовые. Общие технические условия

ГОСТ 14209-85 Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки

ГОСТ 16772-77 Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия

ГОСТ 32697-2014 Тросы контактной сети железной дороги несущие. Технические условия

ГОСТ 32895 Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения

ГОСТ Р 51559 Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока. Общие технические условия

ГОСТ Р 52002 Электротехника. Термины и определения основных понятий

ГОСТ Р 52565-2006 Выключатели переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Общие технические условия

ГОСТ Р 52719 Трансформаторы силовые. Общие технические условия

ГОСТ Р 52726-2007 Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия

ГОСТ Р 55647-2013 Провода контактные из меди и ее сплавов для электрифицированных железных дорог. Технические условия

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32895, ГОСТ Р 52002, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 максимальный режим системы внешнего электроснабжения: Режим работы электроэнергетической системы, питающей тяговые подстанции, при котором в ней включено максимально возможное количество генераторов, трансформаторов и линий электропередачи.

3.2 пакет поездов: Два и более следующих один за другим поездов с заданным наименьшим интервалом на электротяге.

3.3 час интенсивных перевозок: Период времени суток, в котором движение поездов обусловливает максимальную нагрузку системы тягового электроснабжения.

3.4 расчетная масса (поезда): Среднее арифметическое значение массы всех поездов, включая пассажирские, обращающихся на каждом пути участка за одни сутки в среднем за год.

3.5 участок с преимущественно пассажирским движением: Участок, на котором количество пассажирских поездов составляет более 60% общего количества поездов в сутки и для которого поезд расчетной массы относят к категории пассажирских поездов.

3.6 участок с преимущественно пригородным движением: Участок, на котором количество пригородных поездов составляет более 60% общего количества поездов в сутки.

3.7 участок со смешанным движением: Участок, на котором количество пассажирских и пригородных поездов или количество грузовых поездов находится в интервале от 40 до 60% общего количества поездов в сутки.

4 Общие положения

4.1 Основные требования

4.1.1 Основными параметрами систем тягового электроснабжения являются:

— расстояние между смежными тяговыми подстанциями;

— мощность и количество силовых трансформаторов, а также автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 2 25 кВ;

— номинальный ток на выходе и количество статических преобразователей для системы тягового электроснабжения;

— номинальный ток коммутационных аппаратов и трансформаторов тока;

— номинальный ток отключения выключателей;

— марка, сечение и количество проводов контактной сети, проводов и кабелей питающих, отсасывающих и шунтирующих линий;

— марка, сечение и количество проводов сборных и соединительных шин тяговых подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения.

4.1.2 Значения основных параметров, кроме расстояний между тяговыми подстанциями, выбирают из номинальных рядов, установленных стандартами на соответствующую продукцию.

Для продукции, в отношении которой стандарты не разработаны, допустимые значения перегрузки по току и времени усреднения принимают по техническим условиям.

4.1.3 При выборе основных параметров систем тягового электроснабжения принимают следующие допустимые значения расчетных величин:

а) для напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в соответствии с таблицей 1;

Таблица 1 — Допустимые минимальные значения напряжения на токоприемнике электроподвижного состава

Значение напряжения, В, при системе тягового электроснабжения

Время усреднения , мин, расчетного значения напряжения

переменного тока (действующее значение)

2 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения поездов до 160 км/ч включ.

По Правилам [1] (пункт 2 приложения N 4)

3 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения пассажирских поездов св. 160 до 250 км/ч включ.

б) для температуры нагрева проводов контактной сети, питающих проводов системы тягового электроснабжения переменного тока 2 25 кВ, проводов питающих, отсасывающих и шунтирующих линий в соответствии с таблицей 2;

Таблица 2 — Допустимая температура нагрева проводов тяговой сети

Допустимая температура нагрева, °С

Время усреднения , мин, расчетного значения температуры

Контактные из меди и ее сплавов

Несущие тросы из меди и ее сплавов

Многопроволочные биметаллические сталемедные

Медные кроме контактных проводов и несущих тросов, алюминиевые и сталеалюминиевые

в) для тока и/или температуры нагрева каждого из элементов системы тягового электроснабжения с учетом установленных для данного элемента норм допустимых перегрузок по току и времени усреднения.

4.1.4 Температуру нагрева проводов по перечислению б) 4.1.3 рассчитывают при температуре окружающего воздуха 40°С, скорости ветра 1 м/с в поперечном направлении относительно провода и интегральной поверхностной плотности потока солнечного излучения 900 Вт/м .

4.1.5 Проверку контактной сети по температуре нагрева проводов выполняют как при нормальной схеме, так и при раздельном питании путей с отключенными постами секционирования и пунктами параллельного соединения контактной сети при их наличии.

4.1.6 Параметры контактной сети системы тягового электроснабжения постоянного тока выбирают с учетом износа контактных проводов, равного 15% площади полного сечения.

4.1.7 Мощность системы внешнего электроснабжения принимают для максимального режима ее работы.

4.2 Исходные данные и порядок выбора основных параметров

4.2.1 В качестве исходных данных для выбора основных параметров принимают:

а) координаты расположения станций, продольный профиль и план пути, допустимые скорости движения поездов на участке;

б) количество грузовых, пассажирских и пригородных поездов в сутки по каждому пути двухпутных и многопутных участков или по обоим направлениям движения для однопутных участков;

в) массы поездов всех категорий, серии и количество секций электровозов или моторных вагонов в поездах;

г) наименьший межпоездной интервал в пакетах поездов различных категорий;

д) график движения поездов или количество поездов в час интенсивных перевозок;

е) распределение категорий поездов по путям для многопутных участков.

4.2.2 Выбор основных параметров осуществляют по результатам тяговых и электрических расчетов. Параметры следует выбирать, как правило, без учета режима рекуперации за исключением случаев, когда рекуперативное торможение на участках с затяжными спусками применяют для обеспечения безопасности движения поездов.

Источник