Проектирование тяговой подстанции переменного тока Составление однолинейной (стр. 5 из 6)
Преобразуем схему также как для точки К1, упрощаем схему (Рис. 4.4.1), включаем в схему суммарное сопротивление обмоток ВН и НН трансформатора.
ХТН = ХВ + ХН
По формуле (4.13) приводим сопротивление обмоток ВН трансформатора к стороне НН
Суммарное сопротивление обмоток ВН и НН трансформатора
ХТН = 0,298 Ом - 0,006 Ом = 0,292 Ом.
Вводим в схему сопротивление двух трансформаторов работающих параллельно
По формуле (4.13) приводим сопротивление элементов схемы ВН к стороне НН
Находим сопротивление системы в точке К3 (Рис. 4.4.2):
Х 
= Х 
+ ХТН2 = 0,091 + 0,146 = 0,237 Ом
Действующее значение тока К.З. относительно источника питания по (4.9)
Апериодическая составляющая тока К.З.
Ударный ток К.З. в точке К3, по формуле (4.11)
iу =
× 1,8 × 26,82 = 68,27 кА.Полный ток К.З. в точке К3
iк =
· 26,82 + 1,138 = 39,067 кА4.6 Определение тока К.З. на шинах постоянного тока 3,3 кВ, (в точке К4)
Установившийся ток К.З. на шинах постоянного тока 3,3 кВ определяется по формуле согласно [1]:
(4.14)где IdH – номинальный выпрямленный ток выпрямительного агрегата, кА
N – количество выпрямительных агрегатов;
Sн.пр.тр – мощность преобразовательных трансформаторов, питающих выпрямительный агрегат, МВА
SКЗ – мощность К.З. на шинах переменного тока 10кВ, МВА
uК – напряжение К.З. преобразовательного трансформатора, %
(4.15) 
Данные о преобразовательных агрегатах взяты из раздела 1.
Sн.пр.тр = SНОМ1 = 11,84 МВА;
Idн = IНОМ вып= 3,2 кА;
uк = 7,35 %.
Определяем установившийся ток К.З. на шинах постоянного тока 3,3 кВ, по формуле (4.14)
5. Проверка оборудования тяговой подстанции по условиям короткого замыкания
5.1 Расчетный тепловой импульс на шинах 3,3 кВ подстанции определяется согласно [1] по формуле:
Bк = I2ПО·tоткл (5.1)
где I2ПО – начальное значение периодической составляющей тока К.З.
I2ПО = Iк.уст = 29,37 кА;
tоткл – время, в течении которого проходит ток К.З. согласно [1]:
tоткл = tз + tв (5.2)
где tз – время действия защиты, согласно разделу 1,
tз = tрз = 0,1 с;
tв – время отключения выключателя, согласно пункту 3.2.4.3, для РУ 3,3 кВ
tв = 0,05 с.
По формуле (5.2) определяем:
tоткл = 0,1 + 0,05 = 0,15 с.
По формуле (5.1) определяем расчетный тепловой импульс на шинах РУ-3,3 кВ:
BК = 29,372× 0,15 = 129,4 кА2с;
5.2 Проверка шин РУ-3,3 кВ
Минимальное сечение шин РУ-3,3 кВ, при котором протекание тока К.З. не вызывает нагрева шин выше кратковременно допустимой температуры, определяем согласно [1] по формуле:
(5.4)где BK – тепловой импульс К.З.;
C = 90 А×с1/2/мм2, - константа по [1];
Согласно [1] должны выполняться условия:
Iдоп ³Iр.мах
q³qmin(5.5)
По условию (3.4):
для главной и минусовой шин коробчатого сечения:
Iдоп = 5650 А ³Iр мах 3,3 = 5120 А ;
Iдоп = 6430 А ³Iр мах 3,3 = 6400 А ;
для запасной шины прямоугольного сечения:
Iдоп = 2180 А ³Iр.мах 3,3 = 2000 А ;
По условию (5.5):
для главной и минусовой шин:
q = 1785 мм2³qmin = 156,6 мм2
q = 2440 мм2³qmin = 156,6 мм2
для запасной шины:
q = 800 мм2³qmin = 156,6 мм2
Выбранные шины подходят для РУ-3,3 кВ, так как удовлетворяют условиям проверки.
5.3 Проверка быстродействующих выключателей постоянного тока
Быстродействующие выключатели проверяются по условию:
| Iмах отк ³k·Iк уст | (5.8) |
где Iк уст – установившийся ток К.З. на шинах 3,3 кВ, определяется по выражению (4.13);
Iмах отк – максимальный ток отключения; k = 0,6 – коэффициент учитывающий наличие быстродействующих выключателей [3]
Для вводных и выключателей фидеров контактной сети:
Iмах отк = 22 кА ³k·Iк уст = 0,6·36,3 = 21,84 кА
Для секционных выключателей, при двух последовательно включенных:
Iмах отк = 50 кА ³k·Iк уст = 21,84 кА
Выбранные быстродействующие выключатели типа ВАБ-49/1-3200/30-Л, в качестве вводных и выключателей фидеров КС, а также ВАБ-49-5000/30-Л, в качестве секционных подходят для РУ-3,3 кВ.
6. Выбор сглаживающего устройства
Рис. 6.1 Схема сглаживающего устройства
Для обеспечения электромагнитной совместимости преобразователей и тяговой сети 3,3 кВ с линиями связи и устройствами СЦБ, т. е. Для снижения влияния тяговых токов на работу линий связи и устройств СЦБ, на тяговой подстанции, в соответствии с правилами защиты устройств связи, установлено сглаживающее устройство.
Сглаживающее устройство состоит из резонансных и апериодического контуров. Каждый резонансный контур настраивается в резонанс токов на определённую частоту. Апериодический контур настраивается в резонанс напряжений на частоте 174 Гц.
В сглаживающем устройстве подстанции применен трехблочный реактор РБФАУ-6500/3250 с параллельным соединением ветвей, индуктивностью 5 мГн.
Для резонансных и апериодических контуров применены бумажно-маслянные конденсаторы ФМТ4–12, номинальная емкость 12 мкФ, номинальное напряжение 4 кВ и катушки индуктивности, содержащие в каждом резонансном контуре основную и дополнительную катушки, изготовленных из медного провода ПР-500.
Необходимые индуктивности катушек определяем согласно [3] по формуле:
(6.1)где Cn – емкость контура;
f – частота резонанса контура.
Параметры сглаживающего устройства приведены в таблице 6.1
Таблица 6.1
Параметры сглаживающего устройства
| Резонансная частотаконтура, Гц | Емкость контура,мкФ | Индуктивность контура,мГн | Индуктивность реактора,мГн |
| 1-е звено | |||
| 100 | 144 | 18,1 | 5 |
| 200 | 108 | 6,3 | |
| 300 | 96 | 3,15 | |
| 400 | 60 | 2,05 | |
| 500 | 48 | 2,25 | |
| 600 | 36 | 1,76 | |
| 2-е звено | |||
| Апериодический контур | 204 | – | 5 |
| Фильтр-пробка | 12 | – | |
7. Выбор аккумуляторной батареи
Выбор аккумуляторной батареи заключается в определении типового номера батареи, расчете числа последовательно включенных элементов, выборе зарядно-подзарядного устройства.
Ток длительного разряда в аварийном режиме:
Iдл.разр = Iпост + Iав, (7.1)
где Iпост – ток постоянной нагрузки; Iав – ток аварийной нагрузки.
Iпост = 40 А; Iав = 24 А; Iдл.разр = 40 + 24 = 64 А.
Ток кратковременного разряда в аварийном режиме:
Iкрразр = Iдл.разр + Iвкл(7.2)
где Iвкл – наибольший ток, потребляемый приводом выключателя, для выключателя ВВС – 35 – 20 (Iвкл = 100А).
Iкр разр = 64 + 100 = 164 А.
Необходимая расчетная емкость батарей:
Qрасч = Iдл.разрtав, (7.3)Qрасч = 64 ∙ 2 = 128 А∙ч.
Определяем номер батареи по условиям длительного режима:
Nдл ≥ 1,1 ∙ Qрасч / Q1 (7.4)
где Q1 – емкость двухчасового разряда аккумулятора СК-1, равная 22 А·ч
Nдл ≥ 1,1 ∙ 128 / 22 = 5,82
Определяем номер батареи по условиям кратковременного режима:
Nкр ≥ Iкр разр / 46. (7.5)
где 46 А – ток кратковременного разряда для СК-1
Nкр ≥ 164 / 46 = 3,56.
Из двух полученных значений N выбираем большее, округляя в сторону возрастания:
N = 6
Принимаем батарею СК-6.
Число последовательно включенных элементов батареи :
n = Uшв / Uпз (7.6)
где Uпз – напряжение подзаряда (Uпз = 2,15 В);
Uшв – напряжение на шинах выключения (Uшв = 258 В).
n = 258 / 2,15 = 120; принимаем n = 120 шт.
Выбор зарядно-подзарядного агрегата.
Подзарядное устройство находится длительно в работе и в нормальных условиях одновременно с подзарядом батареи питает постоянно включенную нагрузку. Мощность подзарядного преобразователя определяется по формуле: