Курсовая работа: Расчет тяговой подстанции

iк – полный ток КЗ;

5. по номинальному току отключения апериодической составляющей тока КЗ:

где: - номинальное нормируемое значение апериодическая составляющая тока короткого замыкания, кА;

где: - время от начала короткого замыкания до расхождения контактов выключателя.

– минимальное время действия релейной защиты, с;

- собственное время отключения выключателя, с.

6. по включающей способности:

где: - номинальный ток включения выключателя.

РУ 110 кВ

Выключатель: ВЭБ – 110 – 40/2000

по номинальному напряжению установки:

=110кВ = =110, кВ

по номинальному току:

=2000А > =1091 А

РУ-27,5 кВ

Ввода

Выключатель: ВВС-35-20/1600

1 по номинальному напряжению установки:

=35кВ > =27,5, кВ

2 по номинальному току:

=1600А >= 1259,6 А

на электродинамическую стойкость:

=23.5кА < =52, кА

на термическую стойкость:

103.8 < 202*3

=103.8 < =1200 кА2*с

5. по номинальному току отключения:

=9.3кА <= 20 кА

6. по номинальному току отключения апериодической составляющей тока КЗ:

0,4< 6 кА

7. по полному току отключения:

34,2 > 13.5 кА

8. по включающей способности:

=9.3кА <= 20 кА

=23.5кА < =52 кА

Фидера КС

Выключатель: ВВС-27.5-20/630

1 по номинальному напряжению установки:

=27.5кВ ==27,5, кВ

2 по номинальному току:

=630А >= 450 А

на электродинамическую стойкость:

=23.5кА < =52, кА

на термическую стойкость:

43.2 < 202*3

43.2 < 1200 кА2*с

5. по номинальному току отключения:

=9.3кА <= 20 кА

6. по номинальному току отключения апериодической составляющей тока КЗ:

=0,4кА< =6 кА

7. по полному току отключения:

34,2 > 13.5 кА

8. по включающей способности:

=9.3кА < =20 кА

= 23.5кА < =52 кА

РУ 35 кВ

Выключатель: ВВС-35-20/1600

1 по номинальному напряжению установки:

=35кВ = =35 кВ

2 по номинальному току:

=1600А > =990 А

Разъединители

Разъединители выбирают по:

по номинальному напряжению установки:

по номинальному току:

Выбранные разъединители проверяются:

на электродинамическую стойкость:

где - ударный ток короткого замыкания, кА.

- предельный сквозной ток, кА

на термическую стойкость:

где:- величина теплового импульса в цепи выключателя, кА2×с;

- ток термической стойкости, кА;

 - время протекания тока термической стойкости, с.

РУ-110 кВ:

Разъединитель РГП-2-110/2000

по номинальному напряжению установки:

=110кВ == 110 кВ

по номинальному току:

=2000А >=1091 А

РУ-27,5 кВ:

Разъединитель РГП-2-35/2000

1 по номинальному напряжению установки:

=35кВ >=27,5 кВ

2 по номинальному току:

=2000А > =1259.6 А

на электродинамическую стойкость:

=23.5кА < =80 кА

на термическую стойкость:

103.8 < 2976.5 кА2с

РУ-35 кВ:

Разъединитель РГП-2-35/1000

1 по номинальному напряжению установки:

=35кВ ==35 кВ

2 по номинальному току:

=1000А >= 990 А

Выбор измерительных трансформаторов. Выбор объёма измерений

Контрольно-измерительные приборы устанавливаются для контроля за электрическими параметрами в схеме подстанции и расчётов за электроэнергию, потребляемую и отпускаемую тяговой подстанцией.

Измерение тока выполняется на вводах силовых трансформаторов со стороны всех ступеней напряжения: на всех питающих и отходящих линиях, фидерах контактной сети, ТСН (с низкой стороны).

Измерение напряжения осуществляется на шинах всех РУ.

Учет активной и реактивной энергии с помощью счётчиков выполняется на вводах низшего напряжения понизительных, тяговых трансформаторов; фидерах потребителей, ТСН (счётчик активной энергии – устанавливается с низкой стороны).

Разработка схем измерений

Схемы измерений необходимы для определения расчетных длин проводов, зависящих от схемы подключения.

Рис 11 Схемы подключения трансформаторов тока

а)

б)

с)

Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбирают:

по номинальному напряжению установки:

по номинальному току:

по роду установки

по классу точности

Выбранные трансформаторы тока проверяется:

На электродинамическую стойкость:

где:  - ударный ток короткого замыкания;

= предельный сквозной ток короткого замыкания;

2. Проверка на термическую стойкость:

где: - тепловой импульс, кА2с;

где: ток термической стойкости, кА;

- время протекания тока термической стойкости, с.

3. Проверка на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

где:  - вторичная нагрузка наиболее нагруженной фазы ТТ, Ом;

 - номинальная допустимая нагрузка проверяемой обмотки ТТ в выбранном классе  точности, Ом.

Так как индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, то:

где:  - сопротивление токовых обмоток измерительных приборов и реле, Ом;

 - сопротивление контактов: 0,05 Ом – при двух и трёх приборах и 0,1 – при большом числе приборов;

 - сопротивление соединительных проводов, Ом.

где: -удельное сопротивление материала провода (с медными жилами – 1.75´10-8 Ом×м; с  алюминиевыми жилами – 2,83´10-8 Ом×м);

qпр - сечение проводов, которое не должно быть меньше 4 ´10-6 м2 для алюминия и 2,5 ´10-6 м2 для меди, но не более 10 ´10-6 м2;

- расчётная длина соединительных проводов

Встроенные ТТ на электродинамическую и термическую стойкости не проверяем.

Ввод высокого напряжения силового трансформатора.

Тип ТТ: ТВ – 110 – 1000/5

по номинальному напряжению установки:

110 = 110 кВ

по номинальному току:

1200 > 1091 А

3. на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Класс точности: 0,5

Амперметр Э377:

Счётчик активной энергии СА3У-И670:

Счётчик реактивной энергии СР4-И673:

1,0 > 0.8 Ом

Ввод низкого напряжения тягового трансформатора 27,5 кВ

Тип ТТ: ТВ – 35 – 1500/5

по номинальному напряжению установки:

35 > 27,5 кВ

по номинальному току:

1500 > 1259.6 А

3. на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Класс точности: 0,5

Амперметр Э377:

Счётчик активной энергии СА3У-И670:

Счётчик реактивной энергии СР4-И673:

1,2 > 1,0 Ом

Фидеры контактной сети 27,5 кВ.

Тип ТТ: ТВ – 35 – 600/5

по номинальному напряжению установки:

35кВ > 27,5 кВ

по номинальному току:

600А > 450 А

3. на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Класс точности: 0,5

Амперметр Э377:

1,0 > 0,91 Ом

Ввод среднего напряжения тягового трансформатора 35 кВ

Тип ТТ: ТВ – 35 – 1000/5

1.по номинальному напряжению установки:

35кВ > 27,5 кВ

2.по номинальному току:

1000А > 990 А

3. на соответствие классу точности для номинальной нагрузки:

Класс точности: 0,5

Амперметр Э377:

Счётчик активной энергии СА3У-И670:

Счётчик реактивной энергии СР4-И673:

1,2 > 1,0 Ом

Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбираются:

1. по номинальному напряжению установки:

2. по конструкции и схеме соединения обмоток;

3. по классу точности;

4. по нагрузке вторичных цепей:

где: S2ном – номинальная мощность ТН в выбранном классе точности, ВА;

 S2 – суммарная мощность, потребляемая подключенными к ТН приборами, ВА.

где: Sприб – мощность потребляемая всеми катушками одного прибора;

  - коэффициент мощности прибора.

Выбор ТН в РУ – 110 кВ

Таблица 4.

Тип ТН: 3´ЗНОГ – 110 82У3

450 > 226.8 ВА

110 = 110 кВ

Таблица 5.Выбор ТН в РУ – 27.5 кВ:

Тип ТН: 2´ЗНОМ – 35

300 > 150.9 ВА

35 > 27,5 кВ

Таблица 6.Выбор ТН в РУ – 35 кВ

Тип ТН: 3´ ЗНОМ – 35

450> 249.8 ВА

35 = 35 кВ

Выбор ограничителей перенапряжения

Для защиты изоляции токоведущих частей, аппаратуры и оборудования от коммутационных и атмосферных перенапряжений.

ОПН выбирают по условию:

ОРУ -110 кВ: ОПН – У/TEL – 110-УХЛ 1

110 = 110 кВ

ОРУ - 27.5 кВ: ОПН – У/TEL – 27,5-УХЛ 1

27,5 = 27,5 кВ

ОРУ - 35 кВ: ОПН – У/TEL – 35-УХЛ 1

35 = 35 кВ

Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного агрегата

В качестве аккумуляторной батареи используют, как правило, свинцово-кислотные и в отдельных случаях щелочные железо-никелевые АБ.

Выбор АБ заключается в определении теплового номера батареи, состоящей из СК – аккумуляторов стационарного типа и расчёте числа последовательно включённых элементов.

Число элементов АБ, работающей в режиме постоянного подзаряда, определим по формуле:

где: -напряжение на шинах АБ, равное 258 В.

-напряжение подзаряда, равное 2.15 В.

Номер аккумуляторной батареи определим, исходя из расчётной ёмкости  и наибольшего тока при разряде:

где:  - расчётный ток длительного разряда;

 - ток, потребляемый постоянно включенными потребителями;

- ток, потребляемый потребителями, подключенными к АБ в аварийном режиме;

 - время аварийного режима, равное 2 ч.

Номер АБ по условиям длительного режима

где:  - ёмкость двухчасового разряда аккумулятора СК – 1, равная 22 А×ч.

принимаем Nдл = 6

Наибольший ток при кратковременном режиме разряда АБ:

где: -ток, потребляемый наиболее мощным приводом при включении выключателя (для ВВС-35, =100 А).

Номер АБ по условиям кратковременного режима:

где: 46 А – ток кратковременного разряда для СК – 1

принимаем Nкр = 4

Окончательно принимаем СК – 6

Наибольший ток подзарядного агрегата

где:  - для СК-6 ¸ СК-20

Мощность подзарядного преобразовательного и зарядного агрегата:

где:  - число элементов АБ.

Выбираем тип выпрямителя, используемого в подзарядных и зарядных преобразователях:

ВАЗП – 380/260 – 40/80

Sн = 20,8 кВт

Sн > Sзар

20,8 > 8.034 кВт

Iн = 80 А

Iн > Iзар

80 > 52.5 А

Расчёт заземляющего устройства

длина горизонтальных заземлителей

Сопротивление заземляющего контура:

Ом

Так как >0.5 то заземляющее устройство следует дополнить вертикальными заземлителями

Длина вертикального заземлителя равна 5 метра

расстояние между вертикальными электродами

число вертикальных электродов

Сопротивление заземляющего контура:

А = (0.444 – 0.84×, при

А = (0.355 – 0.25×, при

А = (0.444 – 0.84×

<0.5

При расчёте токов короткого замыкания от источника в РУ 110 кВ используем приближенный метод, так как короткое замыкание удалённое.

Расчёт периодической составляющей.

кА;

Выполняем проверку по напряжению заземляющего устройства:

где:  - Допустимое значение напряжения заземляющего устройства, равное 10 кВ.

2,11кВ < 10 кВ

Экономическая часть проекта

Определение стоимости тяговой подстанции

Определение стоимости проектируемой тяговой подстанции производится по укрупнённым показателям стоимости строительства объектов электрификации железнодорожного транспорта с учётом основных узлов и элементов подстанции.

В связи с изменением стоимости, монтажных работ и оборудования тяговой подстанции, значение стоимости, приведённых в указанной литературе [2] необходимо умножить на следующие коэффициент:

С*50

Стоимость тяговой подстанции определяется по формуле:

СТП = Сстр + Смонт + Собор

Годовые эксплуатационные расходы:

Сэ = СW + Сa + Срем + СЗП

где: СW – стоимость потерь электроэнергии

где: b - стоимость 1 кВт*ч (0,2538 руб/кВт*ч);

W – перерабатываемое за год количество электроэнергии;

Сa - стоимость амортизационных отчислений:

где: Срем - стоимость годового обслуживания и ремонта тяговой подстанции:

где: СЗП – годовой фонд заработной платы зависящий от метода обслуживания, штата должностных лиц и окладов, с учётом средств материального поощрения в размере 40 % от ФЗП.

При расчёте СЗП учитывается 13-ая зарплата, равная месячному ФЗП:

Расчёт годового фонда заработной платы сводим в таблицу № 7

Таблица 7

Далее определим себестоимость перерабатываемой электроэнергии за год:

где: Сэ – годовые эксплуатационные расходы.

Стоимость 1 кВА установленной мощности рассчитываем по формуле:

где: Sу – установленная мощность всех силовых трансформаторов ТП, питающегося от входного РУ.

Для удобства сводим расчёт стоимости оборудования тяговой подстанции, строительных и монтажных работ в таблицу № 8.

Таблица 8.

руб.

Основные технико-экономические показатели тяговой подстанции

Для характеристики спроектированной тяговой подстанции приведём следующие технико-экономические показатели.

Таблица 9

Список использованной литературы

Бей Ю. М., Мамошин П.П. и др. Тяговые подстанции: учебник для вузов железнодорожного транспорта. – М.: Транспорт, 1986 – 319 с.

Гринберг – Басин М. М. Тяговые подстанции: Пособие по дипломному проектированию. – М: Транспорт, 1986 – 168 с.

Давыдов И. К., Попов Б. М., Эрлих В. М. Справочник по эксплуатации тяговых подстанций и постов секционирования. – М: Транспорт, 1987 – 416 с.

Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования; Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат,1989. – 608 с.

Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции. - М: Транспорт, 1983 – 496 с.

Справочник по электроснабжению железных дорог / Под ред. К.Г. Марквардта. –М.: Транспорт, 1982.Т2 – 392 с.

Пузина Е.Ю. Методические указания с заданием на курсовой проект для студентов 3-го курса специальности «Электроснабжение железнодорожного транспорта» Г. Иркутск 2003 г.

Н. И. Белорусов., А. Е. Саакян., А. И. Яковлева. Электрические кабели, провода и шнуры. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 536 с.