Курсовая работа (т): Электроснабжение городского электрического транспорта

Выбранный разъединитель подходит по всем условиям.

Выбор трансформаторов тока

Выбираем трансформатор тока ТПЛ 10 и проверяем их по расчетным параметрам. Технические параметры трансформаторов токаи рассчитанные параметры представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Условия выбора трансформаторов тока

Электрическая стойкость определяется по формуле

К * 1,41 * I_НОМ.А. = 250 *1,41 * 100 = 35,3 кА,

где К - кратность электродинамической стойкости.

Термическая стойкость определяется по формуле

(К_t * I_НОМ.А.)² * t_т = (45 * 0,1)² * 1 = 20,25,

где К_t - кратность термической стойкости, равная 45[8];

t_т - время термической стойкости, равное 1 секунде[8].

Выбранный трансформатор тока подходит по всем условиям.

Выбор изоляторов

Выбираем изоляторы и проверяем их по расчетным параметрам. Технические параметры изоляторов и рассчитанные параметры представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Условия выбора изоляторов

Наибольшая расчетная нагрузка на головку опорного изолятора определяется по формуле

_РАСЧ. = 1,7* i²_Y * ( L/а₀ )*9,81 * 10^-7, (39)

где L - пролёт между изоляторами, равный 90 см;

а₀ - расстояние между осями шин, закреплённых на изоляторах, равное 30 см.

F_{РАСЧ. ОП} = 1,7 * 5400² * ( 90/30 )*9,81 * 10^-7 = 1549,8 Н

Допустимое усилие на головку изолятора определяется по формуле

_ДОП. = 0,6 * F_Р, (40)

где F_Р - разрушающее усилие, равное 3,75 кН.

F_ДОП. = 0,6 * 3,75 = 2,25 кН

Выбранные изоляторы подходят по всем условиям.

Выбор шин 10 кВ

Выбираем шины АСПС АД31Т 50х5 и проверяем их по расчетным параметрам. Технические параметры шин и рассчитанные параметры представлены в таблице 10.

Таблица 10 - Условия выбора шин 10 кВ

Минимальное сечение по термической стойкости определяется по формуле

S_p=, (41)

где С_т - коэффициент, зависящий от допустимой температуры при коротком замыкании и материала проводника, равный алюминиевых шин 88.

Наибольшая расчетная нагрузка на шину определяется по формуле

_РАСЧ. = * i²_Y * ( l/а₀ ) * 10^-7, (42)

где l - пролёт между шинами, равный 120 см;

а₀ - расстояние между фазами, равное 30 см.

F_{РАСЧ. ОП} = *17,6² * (120/30 )*10^-7 = 214,4 Н

Изгибающий момент, определяемый по формуле

М = ,      (43)

 = = 25,71 (Н*м)

момент сопротивления сечения, зависящий от формы и расположения шин, т.к. расположение шин плашмя, то момент сопротивления определяется по формуле

 =  , (44)

где b и h - размеры поперечного сечения шины, см.

W = = 2,08 см³

Напряжение в материале шин от изгиба определяется по формуле

σ_РАС. = ,             (45)

σ_РАС. = = 12,4 МПа.

Выбранный шины подходят по всем условиям.

Выбор высоковольтного кабеля

Сечения жил кабелей выбирают по экономической плотности тока и проверяют по нагреву и термической стойкости при КЗ.

Сечения жил кабеля по экономической плотности тока определяют по выражению

_Э = I_P/j_Э, (46)

где I_P - расчётный ток кабеля в нормальном режиме работы, А;

j_Э - экономическая плотность тока, А/мм² равна1,35.

Величина тока в нормальном режиме работы:

_P =2* S_P *К_З/ (* U_H) , (47)

где S_P - расчётная нагрузка линии с учётом потерь в трансформаторах, кВА.

I_P = 2* 1385* 0,89/(*10) = 142,5 (А)

Сечения жил кабеля по экономической плотности тока находим по формуле 46

F_э = 142,5/1,7 = 83,8 (мм²)

Принимаем ближайшее большее стандартное сечение -ААБ-10-3(1 x70).

Для определения сечения жил кабелей по нагреву вычисляется наибольший расчётный ток I_PM в нормальном режиме и по таблицам выбирается стандартное сечение, имеющее допустимый ток:

_ДОП. ≥ I_PM

Величину I_PM кабелей, питающих тяговую подстанцию, можно найти по формуле

I_PM = 2* S_HT* К_З/ ( * U_H ) (48)

где S_HT - суммарная номинальная мощность цеховых трансформаторов, питающихся по данному кабелю, кВА.

I_РМ = 2*1385* 1,4/ (*10) = 224,1 А

Принимаем ближайшее большее стандартное сечение -ААБ-10-3(1x120). После расчета токов КЗ в сети 6-10 кВ сечения жил кабелей выбираются по термической стойкости. В инженерных расчетах минимально допустимое сечение проводника по данному условию определяется по формуле

_m= / C , (49)

где B_К - тепловой импульс от тока КЗ, А²*с;

С - расчетный коэффициент, равный 65 А*с^0,5/мм²[7].

Тепловой импульс определяется по формуле

В_к = I_по²* (T_a + t_отк), (50)

где В_{к -} тепловой импульс, А^{2 .} с;

T_a - постоянная времени апериодической составляющей тока КЗ;

t_отк - время отключения КЗ, с.

В_К=1,07²* (0,025+0,01) = 40 (кА²*с)

Тогда минимальное допустимое сечение проводника по термической стойкости будет равно

F_m =*10³/ 65 = 3,08 (мм²)

Принимаем ближайшее большее стандартное сечение -ААБ-10-3(1x25).

Из трех найденных сечений (по экономической плотности тока, нагреву и термической стойкости) принимается большее -ААБ-10-3 (1x120) с сечением 120мм² и током равным 240А.

. Расчет заземления

При расчете наружного контура заземления необходимо в первую очередь использовать естественные заземлители, а если такой возможности нет - искусственные.

В качестве естественных заземлителей для зануления и заземления электрооборудования цеховых подстанций можно использовать железобетонные фундаменты зданий, связанные между собой металлическими конструкциями. Данные для расчёта приведены в таблице 11

Таблица 11 - Исходные данные расчёта заземлений

В качестве искусственных заземлителей в первую очередь используются прутковые стальные электроды диаметром 10 мм и длиною 5 м. Сопротивление одного стержня (r₀) определяется по формуле

₀ = 0,27 ^. ρ_расч, (51)

где ρ_расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м.

Расчетное удельное сопротивление грунта определяется по формуле

ρ_расч = К_С* ρ, (52)

где K_C - коэффициент сезонности, для вертикальных электродов - 1,15[1]

ρ - удельное сопротивление грунта, равное для глины 40 Ом*м.[1]

ρ_расч = 1,15* 40 = 46 (Ом·м)

r₀ = 0,27* 46 = 12,42 (Ом)

Ориентировочное число вертикальных заземлителей η определяется из отношения

η_в = , (53)

где η - коэффициент экранирования, равный 0,56[1]

R₃ - нормированное сопротивление контура заземления, равное 4 Ом[1].

η_в =  = 5,54

Сопротивление заземляющей полосы определяется по формуле

_{г =}  *ℓg  , (54)

где K_сезв - коэффициент сезонности, для горизонтальных электродов - 2,5[1]

ℓ_n-длинна полосы ℓ_n = (14 + 18,3)* 2 = P_n+8 =64,6+8=72,6 (м)

b - ширина полосы равная 40[4] м

t - глубина заложения, соответствующая расстоянию от поверхности земли до стержня, равная 0,7 м

r_{г =}  ^. ℓg = 3,225 (Ом)

Сопротивление полосы в контуре из 10 электродов:

_г = r_г/ η_г (55)

R_г = 3,225/0,34= 9,48 (Ом)

Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей (R_B) с учетом сопротивления соединительной полосы находится по выражению

_в =  (56)

_в =  = 6,9 (Ом)

Уточненное количество вертикальных заземлителей (N) с учетом коэффициента экранирования определяется по формуле:

’_в =  , (57)

’_в =  = 3,22

Таким образом, окончательно принимаем количество вертикальных заземлителей равным 4 (по таблице из справочника: Коновалова, Дьяков).

12. Спецвопрос. Измерительный трансформатор напряжения

Общие сведения и схемы соединения

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/Ö3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис.3; первичная обмотка включена на напряжение сети U₁, а ко вторичной обмотке (напряжение U₂) присоединены параллельно катушке измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. ТН в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близкому к ХХ, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, не велик.

Рисунок 3- Схема соединения измерительного трансформатора напряжения

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:

где U_1ном , U_2ном - номинальные первичное и вторичное напряжение соответственно.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения

´100

Так же как и трансформаторах тока , вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180⁰. Это определяет угловую погрешность.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cos j вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных ко вторичной обмотке ТН, не должно превышать номинальную мощность ТН, т.к в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

В зависимости от назначения могут применятся ТН с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника ( рис. 4, а), а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду (рис.4,б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться 3 однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y₀/Y₀, или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.4, в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю.