Дипломная (вкр): Проектирование электрической части тяговой подстанции

Проектирование электрической части тяговой подстанции

ВВЕДЕНИЕ

Целью дипломного проекта является проектирование электрической части тяговой подстанции, которое заключается в составлении описания ещё не существующего объекта, предназначенного для получения, преобразования и распределения электроэнергии потребителям. Проектирование электрической части подстанции представляет собой процесс выработки и принятия решений по схемам главных электрических соединений, составу электрооборудования, связанный с производством расчётов.

Структура дипломного проекта состоит из введения, основной, специальной частей и заключения.

Общая часть содержит структурную схему опорной тяговой подстанции, расчёт мощности подстанции и выбор главных понижающих трансформаторов. расчёт максимальных рабочих токов, токов короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах, выбор по параметрам рабочего режима и проверка по параметрам короткого замыкания токоведущих частей, изоляторов, высоковольтных выключателей, разъединителей, измерительных трансформаторов тока и напряжения, ограничителей перенапряжения, приводятся основные характеристики внедряемого оборудования, выбор типов релейной защиты и её расчёт.

Структурная схема проектируемой подстанции помогает составить однолинейную схему главных электрических соединений подстанции. На ней указывается количество вводов, все РУ, силовые трансформаторы и количество потребителей электрической энергии. Подстанция получает питание по вводам

№ 1 и №2 от линии внешнего электроснабжения. Питающее напряжение подаётся на первичные обмотки главных понижающих трёхобмоточных трансформаторов. Вторичные обмотки трансформаторов напряжением 27,5 кВ запитывают РУ 27,5 кВ, которое служит для обеспечения электрической энергии железной дороги по фидерам контактной сети, питания нетяговых линейных железнодорожных потребителей по системе « два провода - рельс » (ДПР) и подключения трансформаторов собственных нужд. От третьей обмотки главного понижающего трансформатора запитывается РУ-35 кВ для питания нетяговых потребителей.

В экономической части необходимо произвести расчёт стоимости основного оборудования тяговой подстанции.

В специальной части рассмотреть вопрос «Электроснабжение устройств СЦБ»

В разделе охраны труда описаны требования техники безопасности при работе на кабельных линиях.

1 РАСЧЕТ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

.1 Расчет мощности подстанции

Все расчеты производятся с применением следующей литературы ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОДСТАНЦИИ. Методическое указания по дипломному проектированию. М-2004г.

Определение мощности районных потребителей 35 кВ

Расчет активной мощности

Рmax=Руст∙Кс , (1)

где: Руст - установленная мощность, кВт

Кс - коэффициент установленного спроса

Рmax1= 3500∙0,8=2800 кВт

Рmax2=1250×0,6=750 кВт

Расчет суммарной активности мощности потребителей

= Рmax1+ Рmax2, (2)

=2800+750=3550 кВт

Расчет максимальной реактивной мощности

Qmax= Рmax∙tg, (3)

Qmax1=2800∙0,34=952 квар

Qmax2=750∙0,34=255 квар

Расчет суммарной реактивной мощности потребителей

ΣQmax= Qmax1+ Qmax2 (4)

ΣQmax= 952+255=1207 квар

Вычисляем активные нагрузки потребителей для каждого часа суток. Строим графики нагрузок (приложение Б,В).

, (5)

Расчёт мощности потребителей

Определение мощности понижающих трансформаторов для питания тяговой нагрузки

Sт=Uш ∙(2 ∙I'э+0,65 × I''э) Кр×Кк ×kм, (6)

Sт=27,5∙(2∙450+0,65∙350)∙0,9∙0,93∙1,45=37630,7 кВА

где: Uш - номинальное напряжение на шинах тягового электроснабжения, кВ;э' , Iэ '' - токи фаз трансформатора. А;

Кр - коэффициент, учитывающий неравномерность загрузки фаз трансформатора, принимаемый равным 0,9;

Кк - коэффициент, учитывающий влияние компенсации реактивной мощности, принимаемый равным 0,93;

Км - коэффициент, учитывающий влияние внутрисуточной неравномерности движения на износ обмоток трансформаторов, который можно принять равным для двухпутных участков - 1,45, для однопутных - 1,25

Расчет полной мощности потребителей

 (7)

где Pпост - постоянные потери, принимаются равными в пределах 5-8 %

Pпер - переменные потери, принимаются равными в пределах 1-2 %

Σ Рmax - суммарная активная мощность потребителей, кВт

Σ Qmax - суммарная реактивная мощность потребителей, квар

Определение мощности собственных нужд. Выбор трансформатора собственных нужд. Sс. н. =400 кВА

По рассчитанной мощности на собственные нужды подстанции выбираем трансформатор собственных нужд из условий:

Sн. тр. ≥ Sс. н.

U1н ≥ U1раб.

U2н ≥ U2раб.

По заданным условиям для данной подстанции подходит трансформатор собственных нужд ТМ 400/27,5.

Sн.тр=400кВА

Uн1=27,5кВ

Uн2=0,4кВ

∆Рх.х.=1,150кВт

∆Рк.з.=5,50кВт

Iхх=2,1%

Uk=6,5%

Расчет мощности нетяговых железнодорожных потребителей, питающихся от линии ДПР (два провода рельс).

 (8)

 (9)

Расчет номинальной мощности силовых трансформаторов

S27,5 = (Sтяг +Sс.н.+SДПР)∙ Kp (10)

S27,5 =(37630,7+400+845,1) ∙0,95 =36932 кВА

где: Sтяг - мощность на тягу поездов, кВА

Sс.н - мощность подстанции собственных нужд, кВА

Sдпр - мощности нетяговых железнодорожных потребителей, питающихся от линии ДПР, кВА

Кр - коэффициент равномерности максимумов нагрузки, равный 0,95÷0,98

Smax = (S27,5+Sп35)×Kp, (11)

Smax = (36932+ 5473,3) ∙0,95 = 40285 кВА

 (12)

 кВА

где: Sтр.рас - мощность главных понижающих трансформаторов, кВА

Smax - расчетная наибольшая мощность для выбора трёхфазного трёхобмоточного главного понижающего трансформатора, кВА

Кав - коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности, принимаемый равным 1,4

nтр - количество главных понижающих трансформаторов.

По рассчитанной мощности выбираем тип главного понижающего трансформатора по условиям:

Sн. тр. ≥ Sс. н

U1н ≥ U1раб.

U2н ≥ U2раб

U3н ≥ U3раб

По заданным условиям для данной подстанции подходит понижающий трансформатор ТДТНЭ 40000/110.

Uн1=110кВ

Uн2=38,5кВ

Uн3=27,5кВ

∆Рхх=66кВт

∆Ркз=200кВт

Iхх=0,9

uк.в-с=10,5%

uк.в-н=17,0%

uк.с-н=6%

соединение и группа: Y*- Y*-∆-0-11

Рассчитываем полную мощность подстанции

Sтп.=(nг.п.∙Sном.т.+)∙k'р (13)

Sтп.=(2∙40000+40000)∙0,70=84000 кВА

где:  - сумма мощностей подстанций, питающихся транзитом через шины проектируемой подстанции;

nг.п. - число главных понижающих трансформаторов;

k'р - коэффициент разновременности максимальных нагрузок проектируемой и соседних подстанций - 0,70

.2 Расчет рабочих токов

высоковольтный подстанция ток напряжение

Рабочий ток на вводе подстанции

 (14)

Iраб.max=

где: Кпр - коэффициент перспективного развития подстанции, увеличивающий рабочий максимальный потребляемый ток на 30 %, равный 1,3

Sтп- полная мощность подстанции, кВА

Uн - номинальное напряжение первичной обмотки главного понижающего трансформатора проектируемой подстанции, кВ

Первичные обмотки высшего напряжения силовых трансформаторов

Iраб.max= (15)

Iраб.max=

где: Sн.тр.. - номинальная мощность силового трансформатора, кВА

Кав - коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности, равный 1,4

Вторичные обмотки среднего и низшего напряжения силовых трансформаторов

Iраб.max= (16)

Iраб.max=

Iраб.max=

где: Uном 2 - номинальное напряжение вторичной обмотки среднего напряжения трансформатора, кВ

Uном 3 - номинальное напряжение вторичной обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ

Со стороны среднего напряжения:

Со стороны низшего напряжения:

Рабочие токи на сборных шинах

Сборные шины вторичного напряжения главных понижающих трансформаторов.

 (17)

где: Кр.н - коэффициент распределения нагрузки на шинах вторичного напряжения, равный 0,7

Uн2 - номинальное напряжение вторичной обмотки среднего напряжения трансформатора, кВ

Uн3 - номинальное напряжение вторичной обмотки низшего напряжения трансформатора, кВ

 - суммарная мощность главных понижающих трансформаторов проектируемой подстанции, кВА

Со стороны среднего напряжения:

Со стороны низшего напряжения:

Линии, питающие потребителей.

Iраб.max= (18)

где: Рmax - наибольшая активная мощность

cos φ - коэффициент мощности потребителей

)        Машиностроительный завод

)        Завод строительных материалов

)        Пищевая промышленность

Расчет относительных сопротивлений короткозамкнутой цепи

Составляем схему замещения по схеме электроснабжения

Максимальный режим

Расчетная схема

Sб = 500 МВА

Sкз1 =1200 МВА РП-1

Sкз2=1400 МВА РП-2

Схема замещения

Определяем относительные базовые сопротивления элементов короткозамкнутой цепи системы.

 (19)

Относительные базовые сопротивления линий.

 (20)

Определяем напряжение короткого замыкания каждой обмотки трансформатора.

,5∙ (uк.в-с+uк.в - uк.с-н) (21)

uк.в.= 0,5∙(10,5+17,0-6,0)=10,7 %

uк.с.= 0,5×(uк.в-с+uк.с-н- uк.в-н) (22)

uк.с.= 0,5∙(10,5+6,0-17,0)=-0,25 %

uк.н.= 0,5×(uк.в-н+uк.с-н-uк.в-с) (23)

uк.н.= 0,5∙(17,0+6,0-10,5)=6,25 %

Определяем значения относительных сопротивлений каждой обмотки трансформаторов.

х= (24)