курсовой. 1 техническая часть
 Скачать 1.22 Mb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ Железные дороги одна из важных составных частей материально - технической базы экономики страны. Они во многом определяют эффективность всех отраслей народного хозяйства, их дальнейшее развитие. Они является связующим звеном единой экономической системы, обеспечивает стабильную деятельность промышленных предприятий, своевременный подвоз жизненно важных грузов в самые отдаленные уголки страны, а также является самым доступным транспортом для миллионов граждан. Современные тенденции развития железнодорожного транспорта страны связаны с необходимостью обеспечения роста скоростей и объемов перевозок грузов и пассажиров. А это предъявляет повышенные требования к их энергоэффективности еще на стадии реализации инфраструктурных проектов. Одним из таких объектов являются тяговые подстанции. К схемам и конструкциям тяговых подстанций предъявляют определенные технические требования. Так, установленная мощность их трансформаторов и преобразователей должна соответствовать спросу потребителей электроэнергии, коммутационная и вспомогательная аппаратура обеспечивать бесперебойное питание потребителей электроэнергии на требуемом уровне надежности. Поэтому при проектировании тяговых подстанций основным требованием является обеспечение бесперебойного электроснабжения электроподвижного состава, а также надёжная работа оборудования. Кроме этого, стремятся внедрять новые технологии и разработки, которые позволяют повысить надежность работы, уменьшить затраты на передачу и переработку электрической энергии на тяговых подстанциях, обеспечивают дополнительную безопасность обслуживания электроустановок. 1 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Составление структурной схемы тяговой подстанции Тяговая подстанция является отпаечной, она имеет два ввода. На подстанции установлены два головных понизительных трансформатора Т1 и Т2. Трансформаторы Т5 и Т6 применяют для питания собственных нужд. Трансформаторы Т3 и Т4 совместно с выпрямителями В1 и В2 обеспечивают питание контактной сети. На подстанции находятся следующие РУ: открытые РУ-110, 35 кВ, закрытые РУ-10 и 3,3 кВ. Также есть РУ-0,4 кВ для питания собственных нужд.  Рисунок 1.1 – Структурная схема отпаечной тяговой подстанции Расчёт трансформаторной мощности тяговой подстанции Расчетная трансформаторная мощность тяговой подстанции для совместного питания тяговой нагрузки и нетяговых потребителей S определяется по формуле: S = (S∑35 + S∑10 ) ∙kp, (1.1) где S∑10 – суммарное значение расчетной трансформаторной мощности, ……….……..необходимой для питания тяги и нетяговой нагрузки …………...…напряжением 10 кВ; S∑35 – суммарное значение расчетной трансформаторной мощности, ……………...необходимой для питания тяги и нетяговой нагрузки напряжением ……………...35 кВ; kР – коэффициент, учитывающий разновременность наступления ………………максимумов нагрузок, принимается равным 0,95. SФ35 = (2000+1350)0,95=3182,5 (кВА); SФ10 = (1000+950+1150+980)0,95=3876 (кВА). Трансформаторная мощность SΣj (где j – величина напряжения РУ 10 или 35 кВ) находится по выражению: S∑10 = (SТЯГИ j + nТСН j ∙STCН j + Sф j )∙кр , (1.2) где STЯГИj – трансформаторная мощность, необходимая для питания тяговой ……………...подстанции; nТСН j – число трансформаторов собственных нужд: для отпаечной-2; SТСНj – мощность одного трансформатора собственных нужд, согласно, ……………...принимается равной 400 кВА; SФj – расчетная трансформаторная мощность, необходимая для питания ……………..фидеров нетяговой нагрузки. Величину трансформаторной мощности для питания тяговой нагрузки можно рассчитать по формуле:  (1.3)где РТЯГИ – заданное расчетное значение мощности для питания тяговой ………………нагрузки; cos φ – величина косинуса угла сдвига первой гармоники сетевого тока преобразовательного агрегата относительно питающего напряжения, которую можно принять: для 12-пульсовых выпрямителей – 0,98.   S = 0,95 (3182,5 + 12392,6) = 15574,6 (кВА). Выбор силовых трансформаторов 1.3.1 Выбор головных понижающих трансформаторов Мощность каждого головного трансформатора выбирается из условия: SТГ ≥ S, (1.4) где SТГ – номинальная мощность повышающего трансформатора. 16000 (кВА) ≥15574,6 (кВА). Выбираем головной понижающий трансформатор марки ТДТН-16000 16000/110У. Таблица 1.1- Характеристика силового трансформатора
1.3.2 Выбор трансформатора собственных нужд На проектируемой подстанции применяем ТСН мощностью 400 кВА. На расчетной подстанции установим два трансформатора ТС-400/10 с сухой изоляцией. Параметры ТС-400/10 приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Характеристики трансформатора собственных нужд 1.3.3 Выбор тяговых трансформаторов Последовательность выбора числа преобразовательных трансформаторов следующая. Определяется число выпрямителей NВ. Для этого находится значение выпрямленного тока подстанции IdTП , исходя из заданного значения мощности для питания тяговой нагрузки РТЯГИ.  (1.5)где UdH – номинальное выпрямленное напряжение на шинах подстанции, равное 3,3 кВ. По заданному типу выпрямителей находится их число NВ РАСЧ:  (1.6)где IdH – номинальный выпрямленный ток заданного выпрямителя. Полученное значение NВ РАСЧ необходимо округлить до большего целого и увеличить на единицу, то есть принять один резервный выпрямитель. Для ТП слабозагруженных линий допускается резервный выпрямитель не устанавливать.    Полученное значение NВ.РАСЧ необходимо округлить до большего целого и увеличить на единицу, то есть принять один резервный выпрямитель. Таким образом, принимаем NВ = 2. Выбираем преобразовательные трансформаторы типа ТРСЗП-12500/10 Ж УХЛ 1, электрические параметры которого приведены в таблице 1.3. Таблица 1.3 Основные электрические параметры преобразовательного трансформатора
Расчет токов короткого замыкания Для выбора и проверки силового оборудования выполним расчет токов короткого замыкания для максимального режима тяговой подстанции. 1.4.1 Составление расчётной схемы электроснабжения По заданной схеме внешнего электроснабжения составляем расчетную схему. На расчетной схеме указываем все элементы, которые необходимы для определения токов короткого замыкания. Кроме этого, указываем все параметры элементов. Расчетная схема представлена на рисунке 1.2.  Рисунок 1.2 – Расчетная схема отпаечной подстанции 1.4.2 Составление схемы замещения и расчет сопротивлений схемы По рисунку 1.2 составим схему замещения для расчетной подстанции. При составлении схемы замещения элементы схемы заменяются их индуктивными сопротивлениями. Для трансформаторов собственных нужд тяговой подстанции учитываются активные сопротивления. Методом относительных единиц выполним расчет сопротивлений схемы при SБ = 100 МВА. Относительное базисное сопротивление системы находим по формуле:  (1.7)где SБ – базисная мощность, МВА; SКС– мощность КЗ на шинах 110 кВ, МВА.    Напряжение короткого замыкания каждой обмотки силового трехобмоточного трансформатора ТДТН ‒ 16000/110У0 находим по формулам:   (1.8) где UКВС, UКСН и UКВН – напряжение КЗ для каждой пары обмоток …………………………………..трансформатора, данные в табл.1.2. Напряжение КЗ каждой обмотки силового трехобмоточного трансформатора равно:    Относительное сопротивление головных трансформаторов находим по формуле:  (1.9)где SН.Т ‒ номинальная мощность трансформатора, МВА; uК‒ напряжение КЗ трансформатора, %.    Определим относительное сопротивление для каждой линии электропередач:  (1.10)где х0 – удельное сопротивление одного километра длины линии, принимаем ………...равным 0,4 Ом/км; l – длина линии, км; Uср.–среднее значение напряжения РУ тяговых подстанций, где ……….рассчитывается ток КЗ, кВ.       Для трансформаторов собственных нужд полное сопротивление и активное сопротивление определяются по формулам:  (1.11) (1.12)где uКТСН ‒ напряжение КЗ ТСН, которое равно 6 %; SН.ТСН ‒ номинальная мощность ТСН, SН.ТСН = 0,4 МВА. РКЗ – мощность короткого замыкания в ТСН, РКЗ = 4,4 кВт. Индуктивное сопротивление определим по формуле:   Индуктивное сопротивление определим по формуле  (1.13) Полученные значения подставим в схему замещения тяговой подстанции на рисунке 1.3.  Рисунок 1.3 – Схема замещения отпаечной тяговой подстанции 1.4.3 Расчет сопротивлений от источника питания до расчетных точек …….короткого замыкания Выполним преобразование схемы замещения до точки К1.     Рисунок 1.4 – Схема замещения до точки К1     Выполним преобразование схемы замещения до точки К2.  Рисунок 1.5– Схема замещения до точки К2  Выполним преобразование схемы замещения до точки К3.  Рисунок 1.6 – Схема замещения до точки К3  Выполним преобразование схемы замещения до точки К4  Рисунок 1.7 – Схема замещения до точки К4     1.4.4 Расчет токов трехфазного симметричного КЗ Базисный ток определяется по формуле:  (1.14)где SБ ‒ базисное значение мощности, SБ = 100 МВА; Uср ‒ среднее значение напряжения РУ, кВ. Ток короткого замыкания рассчитывается по формуле:  (1.15)Значение ударного тока КЗ рассчитывается по формуле:  (1.16)Мощность короткого замыкания рассчитывается по формуле:  (1.17)Определим значения токов и мощностей короткого замыкания для каждой точки корткого замыкания. Расчет для точки К1, Uср1 = 115 (кВ).     Расчет для точки К2, Uср2 = 37,5 (кВ).     Расчет для точки К3, Uср3 = 10,5 (кВ).     Расчет для точки К4, Uср4 = 0,4 (кВ).     1.4.5 Расчёт токов короткого замыкания в РУ постоянного тока Установившийся максимальный ток КЗ на шинах распределительного устройства постоянного тока 3,3 кВ находим по формуле:  (1.18)где IdН ‒ номинальный ток одного выпрямительного агрегата, кА; N ‒ число выпрямителей, которые могут одновременно работать; UК ‒ напряжение КЗ преобразовательного трансформатора, %; ∑S1Н‒ сумма мощностей обмоток преобразовательных трансформаторов, ………….которые могут одновременно находиться в работе, МВА; SК ‒ мощность КЗ на шинах переменного тока, от которого питаются трансформаторы, МВА.  Мощность КЗ на шинах РУ постоянного тока 3,3 кВ равна:  МВА , (1.19)где UdH ‒ номинальное напряжение выпрямителя, кВ.  Результаты расчетов токов короткого замыкания сведем в таблицу 1.4. Таблица 1.4 – Результаты расчета токов короткого замыкания
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||