- •Курсовая работа: Проектирование тяговой подстанции переменного тока
- •3.2.1 Выбор оборудования ору 110 кВ.
- •3.2.2 Выбор оборудования ору 35 кВ
- •3.2.3 Выбор оборудования ру 10 кВ.
- •3.2.4 Выбор оборудования ру 3,3 кВ
- •5.1 Расчетный тепловой импульс на шинах 3,3 кВ подстанции определяется согласно [1] по формуле:
- •8. Расчет защитного заземляющего устройства
- •9. Экономическая часть проекта
3.2.4 Выбор оборудования ру 3,3 кВ
Максимальный рабочий ток вторичной обмотки преобразовательного трансформатора, согласно [1]:
для схемы выпрямления «две обратные звезды»
где Idн – номинальный выпрямленный ток выпрямителя
Максимальный рабочий ток главной («плюсовой») шины РУ-3,3 кВ:
где N – число преобразователей на подстанции (N = 2);
крн – коэффициент распределения нагрузки на шинах (крн = 0,8)
Максимальный рабочий ток запасной шины:
где Iфмах – максимальный рабочий ток фидера контактной сети (Iфмах = 2000 А)
Максимальный рабочий ток минусовой шины:
Выбор шин РУ-3,3кВ.
Ошиновка РУ 3,3 кВ выполнена алюминиевыми шинами коробчатого сечения:
для главной шины сечением 1785 мм2
Iдоп = 5650 А;
По условию (3.4)
Iдоп = 5650 А і Iр мах 3,3 = 5120 А ;
для минусовой шины сечением 2440 мм2
Iдоп = 6430 А;
По условию (3.4)
Iдоп = 6430 А і Iр мах 3,3 = 6400 А ;
для запасной шины прямоугольного сечения 100*8 мм
Iдоп = 2180 А;
По условию (3.4)
Iдоп = 2180 А і Iрмах3,3 = 2000 А ;
Выбранные шины подходят для выполнения ошиновки РУ-3,3 подстанции.
Выбор изоляторов РУ-3,3 кВ.
Шины РУ 3,3 кВ укреплены на опорных изоляторах ШН-6, разрывная нагрузка – 3,5 кН.
Выбор выключателей РУ 3,3 кВ.
В РУ 3,3 кВ в качестве вводных и фидерных контактной сети установлены быстродействующие выключатели, информация о местах установки выключателей и их технические характеристики приведены в таблице 3.8.
Таблица 3.11
Места установки и технические характеристики выключателей РУ-3,3 кВ.
Место установки |
Тип |
Номинальное напряжение UН, кВ |
Номинальный ток Iн, А |
Пределы токов уставки, А, при отключении аварийного тока |
Максимальный ток отключения Iм отк, кА |
Время отключения, с |
Вводной выкл. I и II |
ВАБ-49/1-3200/30-Л |
3,3 |
3200 |
800-4000 |
22 |
0,05 |
Секционный выключатель |
ВАБ-49-5000/30-Л |
3,3 |
5000 |
4000-7000 |
50 |
0,06 |
Выкл. фидеров КС |
ВАБ-49/1-3200/30-Л |
3,3 |
3200 |
800-4000 |
22 |
0,05 |
По условию (3.3)
Uном = 3,3 кВ = Uном РУ = 3,3 кВ;
По условию (3.4) для вводных выключателей:
Iном = 2000 А ≥ Iр мах = 923,8 А;
для двух последовательно включенных секционных выключателей:
Iном = 2*3000 А ≥ Iр мах = 5120 А;
для выключателей фидеров КС:
Iном = 2000 А ≥ Iр мах = 2000 А;
Выключатели ВАБ-49/1-3200/30-Л, ВАБ-49-5000/30-Л подходят для РУ-3,3 кВ.
Выбор разъединителей РУ 3,3 кВ.
В РУ 3,3 кВ для работы совместно с выключателями секционным и на отпайках к фидерам контактной сети установлены разъединители типа РС – 3000/3,3, технические характеристики разъединителей приведены в таблице 3.12.
Таблица 3.12
Технические характеристики разъединителей РС – 3000/3,3.
Номинальное напряжение Uном, кВ |
Номинальный ток Iном, А |
Ток термической стойкости Iтс/t, кА/с |
Предельный сквозной ток Iпр ск, кА |
3,3 |
3000 |
40/4 |
50 |
По условию (3.3)
Uном = 3,3 кВ = Uном РУ = 3,3 кВ;
По условию (3.4) для вводных разъединителей и фидеров КС:
Iдл доп = 3000 А > Iрмах = 923,8 А;
для секционных разъединителей:
Iдл доп = 2*3000 А > Iрмах = 5120 А;
Разъединители РС – 3000/3,3 подходят для работы в РУ 3,3 кВ.
Определение токов К.З. на подстанции
Составление схемы замещения
Упрощенная схема подстанции с привязкой ее к системе внешнего электроснабжения, для расчета токов трехфазного короткого замыкания в максимальном режиме, приведена на рисунке 2.1.
Схема замещения подстанции с привязкой ее к системе внешнего электроснабжения приведена на рисунке 4.1.
Определение расчетных сопротивлений схемы замещения
Расчет ведется в именованных единицах.
Данные линий электропередачи, системы и трансформаторов приведены в разделе 1.
Сопротивление системы согласно [1]
(4.1)
где SКЗ – мощность короткого замыкания системы, МВА;
Ucp – среднее напряжение ступени для которой определено сопротивление, кВ.
Сопротивление линий электропередачи
ХЛ = Х0 ·L ; (4.2)
где Х0 = 0,4 Ом/км – удельное сопротивление линии электропередачи согласно [1];
L – длина линии электропередачи, км.
Приведенные напряжения короткого замыкания трансформатора
uКВ = 0,5(uКВ-С + uКВ-Н - uКС-Н ) ; |
(4.3) |
uКС = 0,5(uКВ-С + uКС-Н - uКВ-Н ) ; |
(4.4) |
uКН = 0,5(uКС-Н + uКВ-Н - uКВ-С ). |
(4.5) |
Сопротивления трансформатора
ХВ = |
uКВ U2НВ |
; |
(4.6) |
|
100 SН |
|
|
ХС = |
uКС U2НС |
; |
(4.7) |
|
100 SН |
|
|
ХН = |
uКН U2НН |
. |
(4.8) |
|
100 SН |
|
|
Результаты расчета сопротивлений схемы замещения сведены в таблицу 4.1.
Таблица 4.1
Сопротивления элементов схемы замещения
Линия |
Трансформатор |
Система | |||||||||||
L12 |
L14 |
uКВ |
uКС |
uКН |
ХВ Ом |
ХС Ом |
ХН Ом |
SКЗ1 МВА |
SКЗ2 МВА |
ХS1 Ом |
ХS2 Ом | ||
длина км |
Х12 Ом |
длина км |
Х14 Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
8,8 |
59 |
23,6 |
10,75% |
6,25% |
-0,25% |
32,52 |
1,91 |
-0,006 |
700 |
900 |
18,89 |
14,69 |
Определение тока К.З. в точке К1
Схема замещения для расчета на рисунке 4.2.
Преобразуем схему рис. 4.2.1., затем рис. 4.2.2., затем рис. 4.2.3.
Определяем токи К.З. по формулам согласно [6]
Действующее значение тока К.З.
(4.9)
где Uср = 115 кВ – среднее напряжение ступени для которой определяется ток К.З.;
ХS - суммарное сопротивление элементов схемы до точки К.З.
Апериодическая составляющая тока К.З.
(4.10)
где τ = tсв + tз min = 0,07 с.
Та = 0,02 с.
Ударный ток К.З. в точке К1, согласно [1]
iу = kу IК (4.11)
где kу = 1,8 – ударный коэффициент;
iу = Ч 1,8 Ч 6,66 = 16,25 кА.
Полный ток К.З. в точке К1
iк = IК + iа (4.12)
iк = · 6,66 + 0,289 = 9,71 кА
Определение тока К.З. в точке К2
Схема замещения для расчета представлена на рисунке 4.3.
Преобразуем схему также как для точки К1, упрощаем схему (Рис. 4.3.1), включаем в схему суммарное сопротивление обмоток ВН и СН трансформатора:
ХТС = ХВ + ХС
Приводим сопротивление элементов схемы ВН к стороне СН по формуле согласно [1]
(4.13)
По формуле (4.12) приводим сопротивление обмоток ВН трансформатора к стороне СН
Суммарное сопротивление обмоток ВН и СН трансформатора
ХТС = 3,64 Ом + 1,91 Ом = 5,56 Ом.
Вводим в схему сопротивление двух трансформаторов работающих параллельно
По формуле (4.12) приводим сопротивление элементов схемы ВН к стороне СН
Находим сопротивление системы в точке К2 (Рис. 4.3.2):
Х= Х+ ХТС2 = 1,12 + 2,78 = 3,9 Ом
Действующее значение тока К.З. относительно генератора по (4.9)
Апериодическая составляющая тока К.З.
Ударный ток К.З. в точке К2, по формуле (4.11)
iу = Ч 1,8 Ч 5,7 = 14,52 кА.
Полный ток К.З. в точке К1
iк = · 5,7 + 0,242 = 8,31 кА
Определение тока К.З. в точке К3
Схема замещения для расчета представлена на рисунке 4.4.
Преобразуем схему также как для точки К1, упрощаем схему (Рис. 4.4.1), включаем в схему суммарное сопротивление обмоток ВН и НН трансформатора.
ХТН = ХВ + ХН
По формуле (4.13) приводим сопротивление обмоток ВН трансформатора к стороне НН
Суммарное сопротивление обмоток ВН и НН трансформатора
ХТН = 0,298 Ом - 0,006 Ом = 0,292 Ом.
Вводим в схему сопротивление двух трансформаторов работающих параллельно
По формуле (4.13) приводим сопротивление элементов схемы ВН к стороне НН
Находим сопротивление системы в точке К3 (Рис. 4.4.2):
Х= Х+ ХТН2 = 0,091 + 0,146 = 0,237 Ом
Действующее значение тока К.З. относительно источника питания по (4.9)
Апериодическая составляющая тока К.З.
Ударный ток К.З. в точке К3, по формуле (4.11)
iу = Ч 1,8 Ч 26,82 = 68,27 кА.
Полный ток К.З. в точке К3
iк = · 26,82 + 1,138 = 39,067 кА
Определение тока К.З. на шинах постоянного тока 3,3 кВ, (в точке К4)
Установившийся ток К.З. на шинах постоянного тока 3,3 кВ определяется по формуле согласно [1]:
(4.14)
где IdH – номинальный выпрямленный ток выпрямительного агрегата, кА
N – количество выпрямительных агрегатов;
Sн.пр.тр – мощность преобразовательных трансформаторов, питающих выпрямительный агрегат, МВА
SКЗ – мощность К.З. на шинах переменного тока 10кВ, МВА
uК – напряжение К.З. преобразовательного трансформатора, %
(4.15)
Данные о преобразовательных агрегатах взяты из раздела 1.
Sн.пр.тр = S НОМ1 = 11,84 МВА;
Idн = IНОМ вып= 3,2 кА;
uк = 7,35 %.
Определяем установившийся ток К.З. на шинах постоянного тока 3,3 кВ, по формуле (4.14)
Проверка оборудования тяговой подстанции по условиям короткого замыкания