контрольные по эл.подстанциям 3 курс хтжт. Контр. работы 1 и 2. Контрольная работа 1 вариант 9 (вопросы 9, 20, 22) Задача 9

• Название: Контрольная работа 1 вариант 9 (вопросы 9, 20, 22) Задача 9
• Анкор: контрольные по эл.подстанциям 3 курс хтжт
• Дата: 22.02.2022
• Размер: 0.95 Mb.
• Имя файла: Контр. работы 1 и 2.docx
• Тип: Контрольная работа; #369579
• страница: 5 из 5

Задача № 9

Определить наибольшую активную мощность каждого из потре- бителей Р_mах, питающихся от шин вторичного напряжения и пони- жающей трансформаторной подстанции. Характеристика потреби- телей дается в табл. 5.

Таблица5

Характеристики потребителей

Наименование потребителя	Установленная мощность, Руст, кВт	Категория потребителя	Коэффициент
			спроса Кс	мощности, cos 
Потребители 35 кВ
Машиностроительный завод	10000	1	0,65	0,93
Завод строительных материалов	3000	2	0,45	0,93
Химический завод	7000	1	0,6	0,93
Текстильная фабрика	5000	2	0,65	0,92
Сельскохозяйственные потребители	4500	2	0,55	0,92
Завод электротехнического обору- дования	6000	1	0,5	0,93
Локомотиворемонтный завод	14000	1	0,45	0,92
Тепловозное депо	3500	1	0,3	0,93
Потребители 10 кВ
Металлообрабатывающий завод	12000	1	0,4	0,93
Завод сельскохозяйственных машин	6300	2	0,6	0,93
Предприятие пищевой промышлен- ности	2000	2	0,52	0,92
Фабрика по переработке сельскохо- зяйственных продуктов	1200	2	0,61	0,92
Деревообрабатывающая фабрика	2200	2	0,3	0,92
Вагоноремотный завод	8000	1	0,33	0,92
Электровозное депо	5000	1	0,35	0,93
Вагонное депо	3500	1	0,43	0,93
Ремонтные мастерские	1800	1	0,36	0,92
Моторвагонное депо	3000	1	0,26	0,93
Наружное освещение	1000	2	0,75	0,98

На основании типовых графиков нагрузок (рис. 6) и наибольших мощностей отдельных потребителей вычислить активные нагрузки для каждого часа суток и нагрузку суммарного потребления. Резуль- таты вычислений свести в таблицу.






Рис. 6. Типовые графики нагрузок
По данным таблицы построить суточный график активной на- грузки каждого потребителя, график суммарной нагрузки и опреде- лить наибольшую суммарную расчетную мощность _Р_{mах расч}.

Определить наибольшую мощность потребителей на шинах вто-

ричного напряжения подстанции с учетом потерь в высоковольтных сетях и трансформаторах потребителей.

Определить суммарную мощность подстанции с учетом мощно- сти трансформатора собственных нужд.

Вычислить расчетную мощность трансформатора S_{расч.тр} (по спра- вочнику выбрать тип трансформатора).

Указать электрические характеристики трансформатора.

Для выбранного понижающего трансформатора рассчитать: но- минальный ток первичной обмотки I_1ном, номинальный ток вторич- ной обмотки I_2ном^, коэффициент трансформации К_тр.

Исходные данные заданы в табл. 6.

Таблица6

Исходные данные для задач № 1—10

Исходные данные
	9
Номинальное напряжение пита- ющей сети, Uном1, кВ	110
Номинальное напряжение потре- бителей, Uном2, кВ	10
Потребитель 1	14
Потребитель 2	18
Потребитель 3	12
Мощность трансформатора собственных нужд, SномТСН, кВА	40
Категория потребителей	I

Сначала вычислим максимальные мощности потребителей по формуле:

^Рmax ^{= Р}у^Кс^.
Рmax1 <sup>= 8000·0,33=2640 кВт

Р</sup>max2 <sup>= 3000·0,26=780 кВт

Р</sup>max3 ^{= 1200·0,61=732 кВт}

Затем на основании полученных максимальных мощностей и типовых графиков нагрузки вычислим активные мощности для каждого часа суток (табл. 7).

Таблица7

Результаты вычислений активных суточных нагрузок потребителей

Часы	Активная нагрузка, кВт
	Потребитель 1	Потребитель 2	Потребитель 3	Суммарная нагрузка всех потребителей
0	792	390	512,4	1694,4
1	792	390	512,4	1694,4
2	792	234	585,6	1611,6
3	792	234	585,6	1611,6
4	792	546	732	2070
5	792	546	732	2070
6	1320	390	292,8	2002,8
7	1320	390	292,8	2002,8
8	2376	468	512,4	3356,4
9	2376	468	512,4	3356,4
10	2112	546	366	3024
11	1848	546	292,8	2686,8
12	1848	780	219,6	2847,6
13	1320	624	219,6	2163,6
14	2640	468	292,8	3400,8
15	2640	468	292,8	3400,8
16	2112	546	439,2	3097,2
17	2112	546	439,2	3097,2
18	2112	546	585,6	3243,6
19	1848	468	585,6	2901,6
20	1584	312	439,2	2335,2
21	1584	312	439,2	2335,2
22	792	390	512,4	1694,4
23	792	390	512,4	1694,4

Путем суммирования мощностей для каждого часа трех потреби- телей определяем мощности графика суммарного потребления, ко- торые также записываем в таблицу.

По данным таблицы вычерчиваем суточный график суммарного потребления(рис.7).



Рис.7 – Суточный график суммарного потребления
По таблице определим час, соответствующий максимальной нагрузке суммарного графика _Р – 14 или 15, и по величинам активных мощностей потребителей Р₁—Р₃, соответствующих этому часу, вычисляют реактивные мощности:

Q₁ = Рtg₁; Q₂ = Рtg₂; Q₃ = Рtg₃.
Q₁ = 2640·0,43=1135,2 кВАр;

Q₂ = 468·0,4=187,2 кВАр;

Q₃ = 292,8·0,43=125,9 кВАр.

Суммарная величина реактивной мощности для часа максималь- ной нагрузки:

Q= Q₁ + Q₂ + Q₃.

Q=1135,2+187,2+125,9=1448,3 кВАр.

Для определения необходимой максимальной полной мощности понизительных трансформаторов S_max следует учесть потери в вы- соковольтных сетях и трансформаторах понизительных подстанций потребителей:



где Р_пост — постоянные потери в стали трансформаторов в % от Р_max;

Р_пер — переменные потери в сетях и меди трансформаторов в % от Р_max.

Ориентировочно можно принять Р_пост = 2 %, Р_пер = 8 %.


На трансформаторной подстанции к шинам вторичного напря- жения, кроме линий потребителей, подключены трансформаторы собственных нужд (ТСН). Нормально в работе находится один ТСН. Тогда наибольшая полная мощность на шинах вторичного напряже- ния составит:

^Smax.ш ^{= S}max ^{+ S}ном.ТСН^.

По этой мощности выбираем мощность трансформатора.

^Smax.ш ^{= 4065,99 + 40=4105,99 кВА}
На подстанциях возможна установка одного, двух и более пони- жающих трансформаторов. При значительной мощности потребите- лей первой категории устанавливаются два трансформатора. Номи- нальная мощность каждого трансформатора двухтрансформаторной подстанции, как правило, определяется аварийным режимом рабо- ты подстанции: при установке двух трансформаторов их мощность выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного второй с ава- рийной допустимой перегрузкой мог обеспечить нормальное элек- троснабжение потребителей 1-й и 2-й категории. В аварийном ре- жиме примерно 25 % потребителей из числа неответственных может быть отключено. Номинальная мощность трансформатора опреде- ляется из выражения



где n— количество рабочих трансформаторов;

К_пер — коэффициент аварийной допустимой перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности: можно принять К_пер = 1,4;

Это означает, что для масляных трансформаторов в аварийных режимах допускается перегрузка на 40 % на время максимума общей суточной продолжительности не более 6 часов в течение не более 5 суток. При этом коэффициент заполнения суточного графика на- грузки трансформатора в условиях его перегрузки должен быть





Выбираем трансформатор марки ТМН- 6300/110:
6300 кВА≥2932,85кВА

Задача № 20

Рассчитать токи КЗ на стороне 0,4/0,23 кВ трансформатора соб- ственных нужд. Расчет сопротивлений элементов цепи короткого замыкания ведется в именованных единицах.

Порядок расчета:

1. 
   Рассчитать максимальный рабочий ток вторичной обмотки трансформатора.
   
2. 
   Определить число кабелей, отходящих от трансформатора к сборным шинам 0,4/0,23 кВ.
   
3. 
   Выбрать сечение сборных шин 0,4/0,23 кВ.
   
4. 
   Составить расчетную схему для расчета токов КЗ на шинах соб- ственных нужд.
   
5. 
   Составить схему замещения.
   
6. 
   Определить сопротивление схемы замещения.
   
7. 
   Рассчитать токи КЗ.
   

Данные для расчета указаны в табл. 8
Таблица15

Исходные данные

Параметры	20
ТСН	ТМ-250
Марка и сечение кабеля	ААБ- 316 + 110
Длина каб. линии, м	11
Материал сборных шин	алюминий

Вначале составляем расчетную схему (рис. 8, а).

На основании расчетной схемы составляем схему замещения (рис. 8, б), при этом в установках до 1000 В учитывают индуктив- ные и активные сопротивления обмоток трансформатора собствен- ных нужд и всех элементов цепи, присоединенной к его вторичной обмотке, кабелей, переходных сопротивлений контактов коммутационной аппаратуры (рубильников, автоматических выключателей, катушек автоматических выключателей и трансформаторов тока.



Рис. 8. Расчетная схема (а) и схемы замещения (б) и преобразования (в, г) для расчета тока короткого замыкания на шинах собственных нужд

Таблица19

Сопротивления понижающих трансформаторов, приведенные к вторичному напряжению 400/230 В

(схема соединения обмоток «звезда—звезда с выведенной нейтралью»)

Номинальная мощность, кВА	Номинальное первичное напряжение, кВ	uк, %	r, мОм	х, мОм	Zтр, мОм	1 Z(1), мОм 3 тр
250	10	4,5	9,4	27,2	28,7	100

Таблица20

Расстояние между кабелями, м	Значение коэффициента при количестве кабелей
	1	2	3	4	5
0,1	1,0	0,90	0,85	0,80	0,78
0,2	1,0	0,92	0,87	0,84	0,82
0,3	1,0	0,93	0,90	0,87	0,86

Таблица21

Сопротивление трехжильных кабелей с поясной изоляцией

Площадь сечения жилы, мм2	Активное сопротивле- ние жилы при 20 С, Ом/км			Индуктивное сопротивление, Ом/км, при напряжении кабеля
	алюминий	медь	до 1 кВ		6 кВ	10 кВ	35 кВ
1	2	3	4		5	6	7
10	3,10	1,84	0,073		0,110	0,122	—
16	1,94	1,15	0,0675		0,102	0,113	—
25	1,24	0,74	0,0662		0,091	0,099	—

Таблица22

Среднее сопротивление автоматических выключателей и рубильников (разъединителей)

Номинальный ток, А	Сопротивление катушек автома- тических выклю- чателей, мОм		Переходное активное сопротивление контактов, мОм			Номинальный ток, А		Сопротивление катушек автома- тических выклю- чателей, мОм		Переходное активное сопротивление контактов, мОм
	rк.а	хк.а	автоматических выключателей	рубильников	разъединителей			rк.а	хк.а		автоматических выключателей	рубильников	разъединителей
50	5,5	2,7	1,3	—	—		400	0,15	0,10		0,4	0,2	0,2
70	2,35	1,3	1,0	—	—		600	0,12	0,094		0,25	0,15	0,15
100	1,8	0,86	0,75	0,5	—		1000	—	—		—	0,08	0,08

Таблица23

Сопротивление первичных обмоток катушечных трансформаторов тока

Сопротив- ление	Значения сопротивлений, мОм, при номинальном токе, А
	20	30	40	50	75	100	150	200	300	400	600
rт.т	42	20	11	7	3	1,7	0,75	0,42	0,2	0,11	0,05
хт.т	67	30	17	11	4,8	2,7	1,2	0,67	0,3	0,17	0,07

Расчет сопротивлений элементов цепи короткого замыкания ве- дется в именованных единицах — миллиомах, мОм.

Для определения сопротивлений элементов цепи короткого за- мыкания предварительно рассчитываем максимальный рабочий ток вторичной обмотки трансформатора, А:

,

где К_пер — коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 1,4;

S_н.тр — номинальная мощность трансформатора собственных нужд, кВА;

U_н — номинальное напряжение вторичной обмотки понижающего трансформатора, кВ.



По этому значению тока выбираем марку кабеля и сопротивле- ния всех элементов вторичной цепи трансформатора собственных нужд.

Из исходных данных марка кабеля ААБ-3х16+1х10, для него допустимый ток кабеля равен 90 А, поэтому необходимо проложить несколько кабелей, допустимый суммарный ток этих кабелей определяется из выражения

^Iдоп ^{= К}к^Iдопⁿк^,

где К_к — количество параллельно включенных кабелей;

I_доп — длительно допустимый ток одного выбранного кабеля, А;

n_к — коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения кабеля, проложенного рядом с другими кабелями. Значение этого коэффициента приведены в [14, табл. 5.7].

^Iдоп ^{=6·90·0,8=432 А}

Так как полученное значение допустимый суммарный ток меньше рабочего максимального тока, увеличиваем сечение жилы кабеля до 25 мм². Получаем

^Iдоп ^{=6·125·0,8=600 А}
I_доп⅀ ≥ I_р.мах
600 ≥ 505,2
Активное и индуктивное сопротивления кабеля определяются в зависимости от выбранного типа кабеля и его длины, мОм.

r_к = l_к r₀; x_к = l_к x₀,

где l_к –длина кабеля от ТСН до автоматического выключателя;

x₀ и r₀ — индуктивное и активное сопротивления трехжильного кабеля с поясной изоляцией, Ом/км (из табл. 21).

r_к = 11·1,24/6=2,27 мОм

x_к = 11·0,0662/6=0,1214 мОм
Схема замещения на рис. 8, бпреобразуется в схему замещения на рис. 8, в, при этом определяются активные и индуктивные сопро- тивления, мОм.

N

_r r_тсн  r_к  r_a  r_к.a  r_т.т  r_p;

1

N

_ x x_тсн  x_к  x_к.a  x_т.т.

1

N

_r 9,4  2,27 0,25  0,12  0,05  0,15=12,24мОм;

1

N

_ x 27,2  0,1214  0,094  0,07=27,4854 мОм

1
Затем схема замещения (см. рис. 8, в) преобразуется в схему за- мещения (см. рис. 8, г) и определяется:

• 
  полное сопротивление до точки замыкания, мОм:
  

N

где _r

1

N

_ х

1

• 
  сумма активных сопротивлений всех элементов КЗ;
  

• 
  сумма индуктивных сопротивлений всех элементов цепи КЗ.
  

– периодическая составляющая тока КЗ в первый период трех- фазного короткого замыкания, кА:



где U_н — линейное напряжение ступени КЗ, В;

Z— полное сопротивление до точки КЗ, мОм;

1,05 — коэффициент, учитывающий возможность допустимого повы- шения напряжения на 5 %;



– ударный ток КЗ, кА:

I_y  K_y 2I_к,

где К_у — ударный коэффициент, приближенное значение которого можно принять К_у = 1,2 — для трансформаторов S_н.тр = 100 + 400 кВА;

К_у = 1,3 — для S_н.тр = 630 + 1000 кВА;

К_у = 1 — для удаленных точек распределительных сетей.





Действующее значение полного тока КЗ в первый период процес- са КЗ, кА:

– ток однофазного КЗ на шинах 0,4 кВ, получающих питание от понижающего трансформатора со схемой соединения обмоток

«звезда—звезда с выведенной нейтралью», кА:



где U_2ф — фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;

_Z⁽¹⁾ — полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, мОм

(значение сопротивления ₃ ^Z_тр приведены в табл. 19).

Вопросы № 22

Начертить принципиальную электрическую схему РУ 35 кВ с одинарной секционированной системой сборных шин. На схеме указать подключение питающих линий, трех потребителей второй категории и одного потребителя первой категории. Указать типы оборудования. Дать описание схемы, пояснив назначение каждого элемента схемы. Пояснить последовательность операций при отключении и включении линии потребителей.
Схема однотрансформаторной подстанции включает в себя один понижающий трансформатор, РУ высшего и РУ низшего напряже- ний.



Рис.9 – Принципиальная электрическая схема РУ 35 кВ с одинарной секционированной системой сборных шин
На рисунке 9 представлена принципиальная электрическая схема РУ-35 кВ с одинарной секционированной системой сборных шин. На схеме представлены:

1. 
   Трансформаторы напряжения – одна из разновидностей понижающего трансформатора, предназначенная для безопасного измерения напряжения в высоковольтных сетях
   
2. 
   Разъединители – служат для создания видимого разрыва, отделяющего выведенное из работы оборудование от токопроводящих частей, находящихся под напряжением.
   
3. 
   Высоковольтные выключатели – коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.
   
4. 
   Трансформаторы тока – представляет собой повышающий трансформатор, предназначенный для преобразования тока большой величины до значения, удобного для измерения.
   
5. 
   Разрядники – электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях.
   

Последовательность операций при отключении и включении:

13.2. Включение и отключение линий электропередачи

13.2.1. Перед отключением линий электропередачи необходимо выводить, а после включения, вводить АПВ, если это не делается автоматически.

13.2.2. При отключении воздушных и кабельных линий тупикового питания первым рекомендуется отключать выключатель со стороны нагрузки, вторым - со стороны питания. Включение следует выполнять в обратной последовательности.

13.2.3. При отключении линий, отходящих от электростанций, первым, как правило, необходимо отключать выключатель со стороны электростанции, вторым - со стороны энергосистемы. Подавать напряжение на линию нужно, как правило, со стороны энергосистемы.

13.2.4. Отключать нагрузку транзитных линий следует с той стороны, где неполнофазное отключение выключателя не приводит к работе защит и УРОВ. Подавать напряжение на линию необходимо, как правило, со стороны установки воздушных выключателей.
Лицо, по распоряжению которого выполняются переключения, обязано указывать, как включается или отключается линия под нагрузку или напряжение.

13.2.5. В схемах с двумя выключателями на присоединение первым необходимо отключать выключатель той системы шин, погашение которой, в случае неполнофазного отключения выключателя, может привести к более тяжелым последствиям.В схеме с тремя выключателями на два присоединения (полуторная схема), при всех замкнутых полях, первым следует отключать средний выключатель.

13.2.6. При отключении одной цепи двухцепной линии с ответвлениями, необходимо перевести питание ответвлений на линию, остающуюся в работе. Снимать напряжение с линии нужно после проверки отсутствия нагрузки. Отключение разъединителей или отделителей трансформаторов подстанций на ответвлениях допускается выполнять до отключения линии выключателями.
После отключения ВЛ достаточно отключить ее линейные разъединители. Шинные разъединители нужно отключать при необходимости выполнения работ на присоединении.

13.2.7. Включение одной из спаренных кабельных линий должно выполняться, как правило, после отключения линии, которая находится в работе. Допускается включение или отключение одной из спаренных линий 6-10 кВ линейными разъединителями без отключения выключателя со стороны питания при зарядном токе линии, не превышающем допустимый.

13.2.8. Последовательность операций и действий персонала при включении и отключении транзитной линии, с одной стороны которой отсутствует выключатель.

Список литературы

1. 
   ГОСТ 2.755—87 ЕСКД — Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения.
   
2. 
   ГОСТ 2.710—81 — Обозначения буквенно-цифровые в элек- трических схемах.
   
3. 
   ГОСТ 2.748—68 — Обозначения условные графические элек- тростанций и подстанций в схемах энергоснабжения.
   
4. 
   Правила технической эксплуатации электроустановок потре- бителей. — Изд. 5-е. — Ростов н/Д : Феникс, 2006.
   
5. 
   Правила устройства электроустановок. — Новосибирск: Изд-во Сиб. ун-та, 2008.
   
6. 
   ПетровЕ.Б.Электрические подстанции. — М.: ГОУ «УМЦ ЖДТ», 2004.
   
7. 
   ПочаевецВ.С.Электрические подстанции. — М.: Желдориз- дат, 2001.
   
8. 
   РожковаЛ.Д., КорнееваЛ.К., ЧирковаТ.В.Электрическое обо- рудование электростанций и подстанций. — М.: Академия, 2004.