Проектирование тяговой подстанции 1103,3. В данной курсовой работе по исходным данным необходимо составить проект тяговой подстанции постоянного тока
 Скачать 5.22 Mb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ В данной курсовой работе по исходным данным необходимо составить проект тяговой подстанции постоянного тока. В настоящее время актуальным является разработка новых подстанции, удовлетворяющих современным требованиям – легкость и простота монтажа, компактность, высокая надёжность, минимальные затраты на обслуживание, экологичность. Это возможно реализовать при использовании более эффективных схемотехнических решений: использование одноступенчатой схемы трансформации 110/3.3кВ с применением четырехобмоточных сухих трансформаторов; применение новых ОРУ-110кВ опорных, транзитных и отпаечных подстанций, выполненных на элегазозаполненных ячейках ПАСС М0; применение двенадцатипульсовых выпрямительно-инверторных преобразователей; использование микропроцессорных блоков релейной защиты; применение современной системы телемеханики АСТМУ. ОБОСНОВАНИЕ ГЛАВНОЙ СХЕМЫ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ Электрическая энергия, которая необходима для работы подвижного состава, вырабатывается на различных электростанциях. От электрических станций по трёхфазным ЛЭП высокого напряжения электрическая энергия передаётся к трансформаторным подстанциям, расположенным вдоль электрифицированных железных дорог (тяговым подстанциям). Согласно заданию необходимо спроектировать тяговую подстанцию переменного тока, присоединённую к системе внешнего энергоснабжения транзитным способом. Важнейшей задачей проектирования является выбор главного трехобмоточного понижающего трансформатора. На тяговой подстанции устанавливают также трансформатор собственных нужд. Железная дорога является потребителем первой категории и для увеличения надёжности подстанции резервируют и поэтому при расчете принято по два главных преобразовательных трансформатора. В качестве выпрямительного преобразователя тяговой подстанции выбираем ТПЕД. Таблица 1 - Характеристика выпрямительного преобразователя
Необходимое число рабочих выпрямителей  11\* MERGEFORMAT () Округляем полученное число выпрямителей до ближайшего целого  . Для выбранного преобразователя подбирается тяговый трансформатор по условию 22\* MERGEFORMAT ()Применим одноступенчатую трансформацию с напряжения 110 кВ на напряжение, необходимое для питания районной нагрузки 10 кВ, а также напряжение для питания тяги 3 кВ. Наибольшая расчетная мощность, по которой выбирается трансформатор, определяется из выражения  33\* MERGEFORMAT ()где  – мощность тяговой нагрузки,  ; – мощность районной и нетяговой нагрузки, ;   – мощность трансформатора собственных нужд, ; – коэффициент, учитывающий разновременность наступления максимума тяговой и нетяговой нагрузок, 0.95.Для 12-пульсовой схемы  44\* MERGEFORMAT ()  .Принимает трансформатор ТРДТНП-12500/110И с параметрами: Таблица 2 - Параметры преобразовательного трансформатора
Таблица 3 - Параметры трансформатора собственных нужд
РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ШИНАХ РУ Расчёт токов к.з. на шинах РУ-110 кВ  Рис. 1 - Однолинейная расчётная схема Для выбора электрооборудования тяговой подстанции необходимо определить максимальные токи трехфазного, двухфазного и однофазного к.з., а для выбора релейных защит – минимальное значение тока к.з. По расчётной схеме составляем схему замещения (рис. 2).  Рис. 2 - Схема замещения Выбираем базисные условия  , при к.з. в точке К-1  . Определяем базисный ток по формуле (1). 55\* MERGEFORMAT () Для этих условий вычислим относительные сопротивления элементов схемы замещения. Так как для большинства элементов  , то учитываем только индуктивные сопротивления элементов. ,66\* MERGEFORMAT () ,где  - мощность к.з. системы. , (7) , , , , ,где  - индуктивное сопротивление 1 км линии, - длина линии.Преобразуем схему замещения в более простую (рис. 3).  Рис. 3 - Схема замещения Относительные сопротивления элементов:  (8) , , .Преобразуем схему в двулучевую (рис.4)  Рис. 4 - Схема замещения Относительные сопротивления:  , ,Определим удаленность источников от точки к.з. Условие удаленности:  (9)Для первого источника:  кА , (10) кА , (11) кА , (12) (13)Точка к.з. находится на удалении от источника №1. Для второго источника:  кА, кА, .Точка к.з. находится на удалении от источника №2. Так как точка к.з. находится на удалении от обоих источников, то схему замещения можно рассматривать как схему с одним источником. Преобразуем в схему с результирующим сопротивлением (рис. 5)  Рис. 5 - Схема замещения Результирующее сопротивление  .Периодическая составляющая тока трехфазного к.з.  кА.Ударный ток к.з.  кА, кА,Мощность трехфазного к.з.  МВА.Определим ток двухфазного к.з.  кА, кА, кА, МВА.Определим ток однофазного к.з. Однофазный ток короткого замыкания определен по формуле:  (14) где х*1 –сопротивление токам прямой последовательности; х*2 –сопротивление токам обратной последовательности; х*0 –сопротивление токам нулевой последовательности. Принято равенство х*1= х*2= х*б рез Для определения сопротивления нулевой последовательности используется схема:  Рис. 6 - Схема замещения Токи нулевой последовательности являются однофазными токами. Для образования замкнутого контура для токов нулевой последовательности необходимо заземление, поэтому эти токи возвращаются в точку к.з. через заземленные нейтрали трансформаторов. Сопротивление нулевой последовательности  (15) где xтр - сопротивление трансформаторов. Оно определяется сопротивлением обмоток высокого напряжения, т. к. только они заземлены:  , (16) где uкВН – напряжение к.з. обмотки высокого напряжения, %; Sном – номинальная мощность трансформатора, МВА; Sном = 12,92 МВА; Sб – базисная мощность.   , (17) Сопротивление нулевой последовательности  ,Однофазный ток к.з.  кА, кА, кА, МВА.  РАСЧЁТ ТОКОВ К.З. НА ШИНАХ РУ-10 КВ Расчётная схема замещения изображена на рис. 7. Из неё видно, что максимальное значение тока к.з. будет при параллельной работе двух трансформаторов, а минимальное – при работе одного.  Рис. 7 - Схема замещения Относительное сопротивление трансформатора  Периодическая составляющая максимального тока трехфазного к.з.   кА, кА, кА.Периодическая составляющая минимального тока трехфазного к.з.  кА,Мощность трехфазного к.з. в точке К-2  МВА,Периодическая составляющая тока двухфазного к.з.  кА,Расчёт токов к.з. на шинах РУ-3,3 кВ Установившийся максимальный ток к.з. на шинах 3,3 кВ  , (18) кА, кА.Расчет токов к.з. на шинах за преобразовательным трансформатором (к-5) Определим базовый ток:  кА,Максимальный ток к.з.  кА,Минимальный ток к.з.  кА,Мощность короткого замыкания  МВА,Ударный ток короткого замыкания  кА.РАСЧЁТ ТОКОВ К.З. ЗА ТРАНСФОРМАТОРОМ СОБСТВЕННЫХ НУЖД От ТСН питаются цепи, обеспечивающие функционирование основной силовой аппаратуры тяговой подстанции, а также вспомогательные и бытовые нужды. При расчёте тока к.з. в данной цепи учитываем сопротивления трансформаторов тока, кабелей, катушек выключателя и пренебрегаем сопротивлениями, находящимися выше ТСН. Расчётная схема замещения представлена на рис. 8.  Рис. 8 Сопротивления ТСН определяются по справочнику. Для трансформатора типа ТМ-250/10 rТсн = 9,4 мОм, xТсн = 27,2 мОм. Активное и реактивное сопротивления кабеля, мОм, определяются по формулам:  (19)  (20) где  - длина кабеля, м; принята равной 30 м;r0 и x0 – соответственно активное и реактивное удельные сопротивления кабеля, Ом/км. Значения r0 и x0 найдены по справочнику согласно принятому типу кабеля и приложенному напряжению. В настоящей работе принят кабель типа ААГ-3×185+1×50-1. Для него r0 = 0,167 Ом/км, x0 = 0,0596 Ом/км.   Сопротивления остальных элементов определены по каталогу, исходя из значения максимального рабочего тока вторичной обмотки трансформатора собственных нужд, который определяется выражением:  (21) где Uн - линейное напряжение ступени к.з., кВ.  Сопротивления катушек автоматического выключателя:   Переходное сопротивление контактов автоматического выключателя:  Сопротивления трансформаторов тока:   Переходное сопротивление рубильника:  Результирующее активное сопротивление цепи к.з.   Результирующее реактивное сопротивление цепи к.з.   Полное сопротивление до точки к.з. равно:  (22)  Токи трехфазного короткого замыкания:  (23)   Токи двухфазного короткого замыкания:    Токи однофазного короткого замыкания:  (24)где U2ф – фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В; zТсн –полное сопротивление трансформатора при однофазном коротком замыкании. Согласно справочным данным для принятого в работе трансформатора собственных нужд     Таблица 4 - Результаты расчета токов короткого замыкания
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,кВт
,кВт
