диплом. Федотов М.А. Дипломный проект тема Реконструкция распределительного устройства 3,3 кВ с выбором схемы вольтодобавочного устройства

• Название: Дипломный проект тема Реконструкция распределительного устройства 3,3 кВ с выбором схемы вольтодобавочного устройства
• Анкор: диплом
• Дата: 16.05.2022
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: Федотов М.А.docx
• Тип: Диплом; #532431
• страница: 5 из 10

Проверочный расчет жестких проводников в закрытом РУ постоянного тока


Алюминиевые проводники прямоугольного сечения для ЗРУ постоянного тока выбираем по условию (3.1).

Токоведущие части ЗРУ постоянного тока защищены быстродействующими выключателями, поэтому проверки на электродинамическую и термическую стойкости они не требуют.

Установленные токоведущие части в ЗРУ постоянного тока занесены в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Марки проводников установленных в РУ-3,3 кВ

Элемент РУ	По
1	2
Участок присоединения преобразователя к тяговому трансформатору	1 АДО 80 10

Окончание таблицы 3.3

1	2
Минус шина	2 АДО 100 10
Ввод	2 АДО 100 10
Сборные шины: «+» шина «запасная» шина «минус» шина	2 × АДО 100×10 «на ребро» 4 × АДО 100×10 «на ребро» 4 × АДО 100×10 «на ребро»
Фидер к/сети	1 × АДО 100×10 «плашмя»; 5 × А-150
Фидер обратного тока	6 × А-185

2. 
   Проверочный расчет изоляторов
   

2.2.1 Открытое распределительное устройство переменного тока
В ОРУ для крепления гибких проводов применяются подвесные изоляторы типа ПФ-6А по восемь штук в гирлянде. Проверке на коронирование, электродинамическую и термическую стойкости они не подлежат и выбираются исходя из условия
(2.14)

где Uуст	–	номинальное напряжение установки или РУ;
Uн	–	номинальное напряжение изолятора.

2. 
   Закрытое распределительное устройство переменного тока
   

Опорные изоляторы предназначены для изоляции и крепления жестких проводов. Они проходят проверку на электродинамическую стойкость.

Условие проверки
(2.15)

где Fрасч

–

сила, действующая на изолятор при протекании по проводникам ударного тока КЗ, определяется по следующей формуле, Н

Определяется по формуле
(2.16)

где iу	–	ударный ток КЗ в данном РУ кА;
l	–	расстояние между осями изоляторов, равное 1;
а	–	расстояние между осями проводников разных фаз, равное 0,25
kн	–	поправочный коэффициент, равный 1.

Для ЗРУ 10 кВ по условию (2.14) применяем изолятор типа ИО-10-3,75У3.

Осуществим проверку изолятора на электродинамическую стойкость по формулам (2.16), (2.15)


Условие (2.15) соблюдается.

Для проведения токоведущих частей сквозь стены и перекрытия зданий служат проходные изоляторы типа ИП. Их подбор осуществляется по выражениям
. . (2.17)

где Uуст	–	номинальное напряжение установки или РУ, кВ;
Uн	–	номинальное напряжение изолятора кВ;
Iрmax	–	максимальный рабочий ток в данном элементе РУ, А;
Iн	–	номинальный ток проходного изолятора, А.

Так же необходимо осуществить проверку на электродинамическую стойкость по выражению
(2.18)

где Fрасч	–	сила, действующая на изолятор при протекании по проводникам ударного тока КЗ;
Fразр	–	наименьшая разрушающая изолятор нагрузка при изгибе, кН.

Рассчитывается по выражению
(2.19)
Выберем для вводов РУ-10 кВ проходной изолятор типа ИП-10/1000-750УХЛ1





Условие выполняется, выбираем ИП-10/1000-750УХЛ1.

2. 
   Закрытое распределительное устройство постоянного тока
   

В ЗРУ-3,3 кВ устанавливают двух типов:

• 
  проходные, которые проходят проверку по выражениям (3.17);
  
• 
  опорные, которые проходят проверку по выражению (3.14).
  

Проводники в закрытом распределительном устройстве находятся под защитой быстродействующих выключателей, следовательно, поверка на электродинамическую стойкость данные изоляторы не проходят .

Результаты проверки изоляторов во всех РУ тяговой подстанции занесем в таблицу 2.4
Таблица 2.4 – Результаты проверки изоляторов в РУ тяговой подстанции

Место установки	Установленный тип изолятора
ОРУ-110 кВ	8хПФ-6А
ЗРУ-10 кВ
Ввод	ИП-10/1000-750УХЛ1
Шины	ИО-10-3,75У3
Участок присоединения ТСН	ИП-10/630-750УХЛ1
Участок присоединения тягового трансформатора	ИП-10/1000-750УХЛ1
ЗРУ-3,3 кВ
Участок присоединения тягового трансформатора к преобразователю	ИП-10/5000-4250 УХЛ1
Сборные шины	ИО-6-3,75 У3
Фидеры контактной сети	ИП-10/5000-4250 УХЛ1
Фидер обратного тока	ИП-10/5000-4250 УХЛ1

2.3 Проверочный расчет коммутационной аппаратуры
Выключатели высокого напряжения предназначены для коммутации цепей переменного тока с напряжением 3 кВ и выше во всех режимах, возможных в эксплуатации: включение и отключение номинальных токов, токов КЗ, токов холостого хода силовых трансформаторов и емкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий.
2.3.1 Проверочный расчет выключателей постоянного тока
Быстродействующие выключатели (БВ) применяются для включения и отключения цепей постоянного тока под нагрузкой и автоматического отключения их при перегрузках и коротких замыканиях. Они являются одновременно коммутационными и защитными аппаратами.

Данные выключатели выбирают по условиям (3.20) и (3.21), проверке на электродинамическую стойкость не подлежат.

На тяговой подстанции Ш необходимо внедрить новые БВ Согласно (3.20) и (3.21) на вводе устанавливаем катодный выключатель типа ВАБ 206-4000/30-К-УХЛ4, а в цепи фидеров линейный БВ типа ВАБ 206-4000/30-Л-УХЛ4.

Результаты выбора выключателей постоянного тока сведем в таблицу 2.5.
Таблица 2.5 – Результаты выбора выключателей постоянного тока

Место установки	, кВ	, А	Тип выключателя	tОТКЛ, с	IН ОТКЛ, кА
Участок присоединения преобразователя	3,3 3,3	2765 4000	ВАБ-206-4000-К	0,02-0,05	15-35
Фидера к/с	3,3 3,3	2100 4000	ВАБ-206-4000-Л	0,02-0,05	15-35
Запасной выключатель	3,3 3,3	2100 4000	ВАБ-206-4000-Л	0,02-0,05	15-35

2.3.2 Проверочный расчет выключателей переменного тока
Требования, предъявляемые к выключателям, заключаются в следующем:

• 
  надежность в работе и безопасность для окружающих;
  
• 
  быстродействие – возможно малое время отключения;
  
• 
  удобство в обслуживании;
  
• 
  простота монтажа;
  
• 
  бесшумность работы;
  
• 
  сравнительно невысокая стоимость.
  

Подбор выключателей данного типа осуществляется по выражениям
(2.20)
(2.21)

где Uуст	–	номинальное напряжение установки или РУ, кВ;
Uн	̶	номинальное напряжение аппарата, кВ;
Iрmax	–	максимальный рабочий ток в данном элементе РУ, А;
Iн	–	номинальный ток проходного изолятора, А.

Также провести их проверку по ниже перечисленным пунктам:

1. 
   На отключения периодической составляющей тока КЗ
   

(2.22)

где IПτ

–

периодический ток КЗ в момент отключения выключателя τ.

Момент рассчитывается как
(2.23)

где tзащ min	–	минимальное время срабатывания релейной защиты, можно принять равным 0,01 с;
tсв	–	собственное время срабатывания выключателя;
Iн откл	–	номинальный ток отключения выключателя, кА.

2. 
   На отключения апериодической составляющей тока КЗ
   

(2.24)

где iаτ

–

апериодический ток КЗ в момент отключения τ.

i_ατ определяется как
(2.25)

где IПО	–	периодическая составляющая ток КЗ в начальный момент;
ТА	–	постоянная времени, можно принять равной 0,05 с;
iaН	–	номинально допустимое значение апериодического тока КЗ выключателя в момент τ.

i_aН определяется как
(2.26)

где βн, %

–

нормированное значение апериодической составляющей тока КЗ выключателя для момента τ.

3. 
   На электродинамическую стойкость
   

(2.27)

где iу	–	ударный ток КЗ в данном РУ, кА;
imax	–	наибольшее допускаемое значение амплитуды прямого тока аппарата, кА.

4. 
   На термическую стойкость
   

(2.28)

где Вk	–	полный тепловой импульс, определяется по формуле (2.11);
Iт, tт	–	соответственно ток термической стойкости аппарата и допустимое время его протекания.

Поскольку U_уст=110 кВ, максимальный рабочий ток (таблица 2.5) I_Рmax =355 A, условия (2.20) и (2.21) соблюдаются



По выражению (2.23) определим время отключения выключателя

По формулам (2.25), (2.26) вычислим


Условие (2.24) соблюдается (4,21 22,4)

По формуле (2.11) находим

Найдем допустимую величину теплового импульса

Условие (2.28) соблюдается (89,53< 4800).

Глядя на результаты расчетов, выбираем выключатель ВЭБ-110-40/2000УХЛ1 для применения на вводе и перемычке транзитной тяговой подстанции.

Остальные выключатели переменного тока, установленные на подстанции Ш (ВВПЭ-10-20-1000), проходят проверку по тем же условиям. Результаты проверки занесены в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 – Результаты проверки выключателей переменного тока

РУ	Место установки	, кВ	, А	Тип выключателя	tсв, с	τ, с	Iпо, кА	, кА	, А	, кА	, кА2∙с	Тип привода
110кВ	Ввод 110 кВ	110 110	355 2500	ВЭБ-110-40/2500УХЛ1	0,035	0,045	7,4	7,4 40	4,21 22,4	18,87 102	89,53 4800	ППрк-1800
	Секционный выключатель	110 110	355 2500	ВЭБ-110-40/2500УХЛ1	0,035	0,045	7,4	7,4 40	4,3 22,4	18,87 35	89,53 4800	ППрк-1800
10 кВ	Ввод 10 кВ	10 10	721,35 1000	ВВПЭ-10-20-1000УЗ	0,055	0,065	9,26	9,26 20	4,3 14	23,6 52	141,9 1200	ПЭ-11
	Секционный выключатель	10 10	721,35 1000	ВВПЭ-10-20-1000УЗ	0,055	0,065	9,26	9,26 20	4,3 14	23,6 52	141,9 1200	ПЭ-11
	Участок присоединения тягового трансформатора	10 10	670,6 1000	ВВПЭ-10-20-1000УЗ	0,055	0,065	9,26	9,26 20	4,3 14	23,6 52	141,9 1200	ПЭ-11
	Участок присоединения ТСН	10 10	23,09 630	ВВПЭ-10-20-630УЗ	0,055	0,065	9,26	9,26 20	4,3 14	23,6 52	141,9 1200	ПЭ-11
10 кВ	Фидер НТП №1,4	10 10	13,84 630	ВВПЭ-10-20-630	0,055	0,065	9,26	9,26 20	4,3 14	23,6 52	141,9 1200	ПЭ-11
	Фидер НТП №2	10 10	32,9 630	ВВПЭ-10-20-630	0,055	0,065	9,26	9,26 20	4,3 14	23,6 52	141,9 1200	ПЭ-11
	Фидер НТП №3	10 10	13,84 630	ВВПЭ-10-20-630	0,055	0,065	9,26	9,26 20	4,3 14	23,6 52	141,9 1200	ПЭ-11
	Фидер НТП №5	10 10	14,55 630	ВВПЭ-10-20-630	0,055	0,065	9,26	9,26 20	4,3 14	23,6 52	141,9 1200	ПЭ-11

2.4 Проверочный расчет разъединителей
Разъединители подразделяются по роду установки:

• 
  для наружной установки (РЛНД, РНД);
  
• 
  для внутренней установки (РВ, РВЗ, РВР, РВРЗ).
  

В распределительном устройстве постоянного тока разъединители подбираются исходя из (3.20) и (3.21), проверки на электродинамическую и термическую стойкость они не требуют .

Результаты проверки разъединителей представлены в таблице 2.7.
Таблица 2.7 – Результаты выбора разъединителей

РУ	Место установки	, кВ	, А	Тип аппарата	, кА	, кА2·с	Тип привода
110	Ввод	110 110	355 1000	РНДЗ.2-110/1000 У1	18,87 80	89,26 3969	ПРН-110У1
	Перемычка	110 110	355 1000	РНДЗ.2-110/1000 У1	18,87 80	89,26 3969	ПРН-110У1
	Участок присоединения понизительного трансформатора	110 110	134 1000	РНДЗ.2-110/1000 У1	18,87 80	89,26 3969	ПРН-110У1
10	Ввод	10 10	721,35 1000	РНДЗ.2-35/1000 У1	23,6 63	139,8 625	ПРН-110У1
3,3	Участок присоединения преобразователя	3,3 3,3	2765 4000	РВРЗ.2-10/4000 I У3	–	–	ПДВ-IУЗ
	Мачтовый разъединитель фидера КС	3,3 3,3	2100 3000	РКС-3,3/3000 У1	–	–	УМП-II
	Для сглаживающего реактора и разрядного устройства УР	3,3 35	3150 4000	РНДЗ.1-35/3200 У1	–	–	ПРН-110У1
	Обходной разъединитель	3,3 10	2100 2500	РВРЗ-1-10/2500 У3	–	–	ПР-3

2.5 Проверочный расчет предохранителей
Любая электрическая цепь состоит из отдельных элементов. Для каждого из них характерны определённые значения силы тока, при которых данный элемент работоспособен. Увеличение силы тока сверх этих значений может вызвать повреждение элемента. Это происходит из-за недопустимо высокой температуры или по причине довольно-таки быстрого изменения структуры этого элемента от воздействия тока. В таких ситуациях предохранители различных конструкций позволяют избежать порчи элементов электрических цепей. На тяговых подстанциях применяются высоковольтные предохранители типов ПКН или ПКТ Предохранители, устанавливаемые на подстанции, подлежащей реконструкции их типы приведены в таблице 2.8.
Таблица 2.8 – Места установки предохранителей на тяговой подстанции

РУ	Место установки	Тип предохранителя
10 кВ	Цепь питания трансформатора напряжения	ПКН001-10У3
3,3 кВ	Цепь замера выпрямленного напряжения	ПКН001-10УЗ
3,3 кВ	Цепь подключения помехозащитного конденсатора к катоду выпрямителя	ПКТ101-10-20-31,5УЗ
3,3 кВ	Цепь подключения фидера контактной сети к испытателю короткого замыкания	ПКТ101-3-2-40УЗ

6. 
   Проверка измерительных трансформаторов