Расчетно-текстовая и графическая части

Оглавление

	стр
1. Задание на курсовой проект
2. Исходные данные
3. Расчетно-текстовая и графическая части
3.1 Составление однолинейной схемы главных электрических соединений опорной тяговой подстанции постоянного тока
3.2 Выбор трансформаторов собственных нужд
3.3 Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры
3.3.1 Определение максимальных рабочих токов тяговой подстанции
3.3.2 Выбор токоведущих частей
3.4 Расчет токов короткого замыкания
3.5 Проверка оборудования тяговой подстанции
3.5.1 Проверка токоведущих частей, изоляторов и разъединителей
3.5.2 Проверка быстродействующего выключателя постоянного тока
3.6 Выбор сглаживающего устройства
3.7 Выбор аккумуляторной батареи
3.7.1 Определение типового номера аккумуляторной батареи
3.7.2 Выбор зарядно – подзарядного устройства
3.8 Расчет защитного заземления
3.9 Экономическая часть
Список использованной литературы

 

Задание на курсовой проект

 

1. Составление структурной схемы и схемы главных электрических соединений заданной тяговой подстанции.

2. Выбор высоковольтного оборудования заданной тяговой подстанции.

3. Расчет тока короткого замыкания с целью проверки выбранного оборудования для одного из РУ заданной тяговой подстанции.

4. Выбор сглаживающего устройства.

5. Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного устройства.

6. Выбор трансформатора собственных нужд (ТСН).

7. Расчет заземляющего устройства тяговой подстанции.

8. Определение годовых эксплуатационных расходов по тяговой подстанции и себестоимости переработки электроэнергии.

 

 

2. Исходные данные

 

1. Род тока тяговой подстанции – Постоянный системы 3,3 кВ

2. Представление сопротивлений при расчёте токов короткого замыкания – В относительных единицах

3. Тип тяговой подстанции и её номер на схеме присоединения к системе внешнего электроснабжения (рис. 1) – Опорная, № 1.

Рис.1 Схема присоединения подстанции к схеме внешнего электроснабжения

 

4. Мощность короткого замыкания на вводах опорных подстанций № 1 и № 5, связывающих их с энергосистемой – S_кзI=700 МВА; S_кзII=900 МВА

5. Тип, мощность и напряжение понижающих трансформаторов – ТДТН-40000/110 (115/38,5/11).

6. Тип преобразовательных трансформаторов – ТМРУ 16000/10 Ж

7. РУ, аппаратуру которого следует выбрать и проверить – 3,3 кВ

8. Число фидеров питающих контактную сеть – 5

9. Число фидеров районных потребителей напряжением 35 кВ – 6

Максимальная мощность, передаваемая по одному фидеру – 2500 кВА

10. Количество энергии, отпускаемой за год на тягу поездов и районным потребителям - W = 50∙10⁶ кВт∙ч/год

11. Время действия релейных защит:

на вводах 110 кВ – t_з = 1,7 с

на вводах 35 кВ – t_з = 1,1 с

на вводах 10 кВ – t_з = 0,9 с

12. Данные для выбора аккумуляторной батареи U = 220 В:

Ток длительной нагрузки – I_длит = 36 А

Ток аварийной нагрузки – I_авар = 26 А

13. Данные для расчёта заземляющего устройства:

Площадь территории тяговой подстанции – S = 13500 м²

Удельное сопротивление земли – ρ = 130 Ом∙м

Индуктивное сопротивление ЛЭП 110 кВ – X₀ = 0,4 Ом/км

Расчетно-текстовая и графическая части

 

Выбор трансформаторов собственных нужд

На тяговых подстанциях всех типов устанавливаются два трансформатора собственных нужд с вторичным напряжением 380/220 В, каждый из которых рассчитывается на полную мощность собственных нужд (СН).

Питание ТСН на тяговых подстанциях постоянного тока осуществляется от шин РУ-10 кВ.

На опорных тяговых подстанциях ввиду значительного увеличение в зимнее время расхода энергии СН на подогрев масла высоковольтных выключателей помимо ТСН дополнительно устанавливают два трансформатора подогрева, мощность которых при первичном напряжении 110 кВ принимается равной 250 кВ А.

Необходимая мощность для питания СН переменного тока для опорной тяговой подстанции:

S_сн = k_сн ∙ n_тп ∙ S_нтп + S_аб + S_мх - S_под, (1)

где k_сн - коэффициент собственных нужд, k_сн = 0,009;

n_тп - количество понижающих трансформаторов на тяговой подстанции, n_тп = 2;

S_нтп - номинальная мощность понижающего трансформатора, S_нтп = 40000 кВА;

S_аб - мощность устройств автоблокировки, S_аб = 60 кВА;

S_мх - мощность передвижной базы масляного хозяйства, S_мх = 20 кВА;

S_под - мощность трансформатора подогрева, S_под =250 кВА.

S_сн = 0,009 ∙ 2 ∙ 40000 + 60 + 20 – 250 = 550 кВА

Выбираем два трансформатора собственных нужд типа: ТМ-630/10-У1, с номинальной мощностью 630 кВА, U₁=10 кВ, U₂ = 0,4 кВ, потери к.з. (7,6-8,5)%, U_кз = 5,5%, I_кз = (2,0-3,0)%.

Выбираем два трансформатора подогрева типа: ТМ-250/10-У1, с номинальной мощностью 250 кВА, U₁=10 кВ, U₂ = 0,4 кВ, потери к.з. (3,7-4,2)%, U_кз = (4,5-4,7)%, I_кз = 2,3%.

Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры

 

Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры производится по нормальным условиям длительного режима работы, который заключается в сравнении рабочего напряжения и максимального рабочего тока с их номинальными значениями напряжения и тока:

U_н > U_р

I_н > I_рmax

 

Выбор токоведущих частей

 

Выбор токоведущих частей производится по допустимым длительным значениям токов для неизолированных проводов и окрашенных шин:

Для РУ – 3,3 кВ:

-для главной плюсовой шины используем медные шины по три полосы на полюс:

120 х 10

I_доп = 6250 А. [4, Табл.1.3.31, с. 37]

- для запасной плюсовой шины также используем медные шины по четыре полосы на полюс:

120 х 10

I_доп = 6800 А. [4, Табл.1.3.31, с. 37]

- для подключения фидеров К.С. применяем неизолированные провода по два на фидер:

М 400

I_доп = 1050 А. [4, табл. 1.3.29, с. 34]

Выбранное оборудование сведем в таблицу 1.

 

Таблица 1 Оборудование тяговой подстанции.

Наименование аппаратуры	Тип	Электрическая характеристика
Катодный и линейный быстродействующие выключатели	ВАБ-28-3000/30-К	Uн. вып.=3300 В Iн.вып.=3000 А
Изоляторы	ПНБ-6/1500	8 шт. х 530 мм
Разъединители вводов и линий	РВК-10/3000 ПР-3	Uн = 10 кВ, Iн = 3000А
Предохранители	ПК-6/100	Uн = 6 кВ, Iн = 100А
Разрядники	РМВУ-3,3	Uн = 3,3 кB, Uндоп = 4,2 кВ
Амперметры	И505 ВУИ505	Iмакс = 5000А
Вольтметры	М151	Uмакс = 5000 В

 

Расчет защитного заземления

 

Защитное заземление устройств тяговой подстанции сооружают в соответствии с требованиями, представляемыми к электроустановкам выше 1кВ, в сетях с эффективно заземленной нейтралью. В целях выравнивания электрического потенциала на территории тяговой подстанции на глубине L=0,5-0,7 м прокладывают продольные и поперечные горизонтальные заземлители и соединяют их между собой заземляющей сеткой. По плану расположения электрооборудования в соответствии с нормативными требованиями к расположению продольных и поперечных горизонтальных заземлителей определяют общую длину горизонтальных заземлителей :

(43)

где S - площадь территории тяговой подстанции, 13500m²:

Для определения сопротивления заземляющего устройства, можно использовать выражение:

(44)

где ρ - удельное сопротивление земли, ρ=130 Ом∙м;

Общее сопротивление заземляющего устройства определяем с учетом естественных заземлений R_е, сопротивление которых принимаем 2 Ом:

(45)

Ом

Проверяем выполнение условия, при котором R_з ≤ 0,5 Ом.

Условие выполняется, т.е. данное заземляющее устройство будет обеспечивать защиту человека от поражения током.

Особенности защитного заземления РУ-3,3 кВ тяговых подстанций постоянного тока заключаются в следующем. При перекрытии изоляции в РУ-3,3кВ ток К.З., достигая десятков килоампер, стекает через заземляющее устройство в землю и через рельс цепи отсоса возвращается на минус шину. Такой режим представляет опасность для, людей, обслуживающих подстанцию, так и для подземных коммуникаций. В силу ряда причин такое повреждение может длительно не устраняться со стороны данной и смежной подстанции, что особенно опасно. В этих условиях сооружение заземляющего устройства, обеспечивающего безопасность людей, потребовало бы больших капитальных затрат. Более целесообразно сооружение обычного заземляющего устройства, отвечающего требованиям ПУЭ [R_з ≤ 0,5 Ом], со специальной быстродействующей защитой, отключающее подстанцию со всех сторон при перекрытии изоляции в РУ-3,3 кВ. для защиты подземных металлических коммуникаций от разрушения токами к.з. применяют специальное устройство - короткозамыкатель.

Принципиальная схема заземляющего устройства тяговой подстанции постоянного тока показана на рисунке 7.

Рис. 7. Принципиальная схема заземляющего устройства тяговой подстанции постоянного тока: 1 – вертикальный электрод контура заземления подстанции, 2 – соединительная полоса контура заземления подстанции,3 – шины заземления молниеотвода, 4 – молниеотвод, 5 – реле земляной защиты, 6 – выпрямитель, 7, 8, 10 – проводники, 9 – корпус трансформатора, 11, 12, 13 – изолирующие стыки, 14 – козырьки в виде стальных шин (защита от шагового напряжения), 15 – реактор, 16 – рельсовый фидер, 17 – короткозамыкатель, 18 - водопроводные трубы, 19 - металлические оболочки силовых кабелей.

 

3.9 Экономическая часть

 

Определение годовых эксплутационных расходов производится по формуле:

(46)

где - стоимость потерь электроэнергии, тыс. руб.;

- отчисления на амортизацию оборудования тяговой подстанции, тыс. руб.;

- расходы на обслуживание и текущий ремонт, тыс. руб.;

- годовой фонд заработной платы работников тяговой подстанции, тыс. руб.

Расчёт стоимости потерь электроэнергии производится по формуле:

(47)

где C_w1- стоимость электроэнергии, 5 руб/кВт∙ч;

W - количество отпускаемой электроэнергии за год, кВт ч;

Расчёт амортизационных отчислений производится по формуле:

, (48)

где С_тп - стоимость тяговой подстанции, С_тп = 80 млн. руб.

Стоимость ежегодного обслуживания и ремонта тяговой подстанции составляет:

С_рем = 800 тыс. руб.

Расчёт годового фонда заработной платы производится по формуле:

, (49)

где C_СР.М. - усреднённое значение должностного месячного оклада, .

N – численность персонала тяговой подстанции при методе оперативного обслуживании – дежурство в одно лицо, работников.

Расчёт годовых эксплуатационных расходов:

Расчёт себестоимости переработки электроэнергии производится по формуле:

(50)

где количество переработанной за год электроэнергии.

Список использованной литературы

1. Гатальский Г.И Тяговые и трансформаторные подстанции: Задание на курсовом проект с методическими указаниями. - М: РГОТУПС, 2000.

2. Справочник по электроснабжению железных дорог/ Под ред. К.Г. Марквардта. - M: Транспорт, 1980.

3. Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции. - М: Транспорт, 1983.

4. Правила устройства электроустановок ПУЭ. - М: Главгосэнергонадзор России, 1998. - 608 с.

5. Бей Ю.М, Мамошин Р.Р., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции: Учебник для вузов железнодорожного транспорта – М: Транспорт, 1986. - 319с.

6. Усаченко СТ., Каченюк Т.К., Терехова M.B., Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство стандартов, 1992. - 316 с.

Оглавление

	стр
1. Задание на курсовой проект
2. Исходные данные
3. Расчетно-текстовая и графическая части
3.1 Составление однолинейной схемы главных электрических соединений опорной тяговой подстанции постоянного тока
3.2 Выбор трансформаторов собственных нужд
3.3 Выбор токоведущих частей и электрической аппаратуры
3.3.1 Определение максимальных рабочих токов тяговой подстанции
3.3.2 Выбор токоведущих частей
3.4 Расчет токов короткого замыкания
3.5 Проверка оборудования тяговой подстанции
3.5.1 Проверка токоведущих частей, изоляторов и разъединителей
3.5.2 Проверка быстродействующего выключателя постоянного тока
3.6 Выбор сглаживающего устройства
3.7 Выбор аккумуляторной батареи
3.7.1 Определение типового номера аккумуляторной батареи
3.7.2 Выбор зарядно – подзарядного устройства
3.8 Расчет защитного заземления
3.9 Экономическая часть
Список использованной литературы

 

Задание на курсовой проект

 

1. Составление структурной схемы и схемы главных электрических соединений заданной тяговой подстанции.

2. Выбор высоковольтного оборудования заданной тяговой подстанции.

3. Расчет тока короткого замыкания с целью проверки выбранного оборудования для одного из РУ заданной тяговой подстанции.

4. Выбор сглаживающего устройства.

5. Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного устройства.

6. Выбор трансформатора собственных нужд (ТСН).

7. Расчет заземляющего устройства тяговой подстанции.

8. Определение годовых эксплуатационных расходов по тяговой подстанции и себестоимости переработки электроэнергии.

 

 

2. Исходные данные

 

1. Род тока тяговой подстанции – Постоянный системы 3,3 кВ

2. Представление сопротивлений при расчёте токов короткого замыкания – В относительных единицах

3. Тип тяговой подстанции и её номер на схеме присоединения к системе внешнего электроснабжения (рис. 1) – Опорная, № 1.

Рис.1 Схема присоединения подстанции к схеме внешнего электроснабжения

 

4. Мощность короткого замыкания на вводах опорных подстанций № 1 и № 5, связывающих их с энергосистемой – S_кзI=700 МВА; S_кзII=900 МВА

5. Тип, мощность и напряжение понижающих трансформаторов – ТДТН-40000/110 (115/38,5/11).

6. Тип преобразовательных трансформаторов – ТМРУ 16000/10 Ж

7. РУ, аппаратуру которого следует выбрать и проверить – 3,3 кВ

8. Число фидеров питающих контактную сеть – 5

9. Число фидеров районных потребителей напряжением 35 кВ – 6

Максимальная мощность, передаваемая по одному фидеру – 2500 кВА

10. Количество энергии, отпускаемой за год на тягу поездов и районным потребителям - W = 50∙10⁶ кВт∙ч/год

11. Время действия релейных защит:

на вводах 110 кВ – t_з = 1,7 с

на вводах 35 кВ – t_з = 1,1 с

на вводах 10 кВ – t_з = 0,9 с

12. Данные для выбора аккумуляторной батареи U = 220 В:

Ток длительной нагрузки – I_длит = 36 А

Ток аварийной нагрузки – I_авар = 26 А

13. Данные для расчёта заземляющего устройства:

Площадь территории тяговой подстанции – S = 13500 м²

Удельное сопротивление земли – ρ = 130 Ом∙м

Индуктивное сопротивление ЛЭП 110 кВ – X₀ = 0,4 Ом/км

Расчетно-текстовая и графическая части