Расчеты, связанные с аппаратурой в энергосистеме (стр. 1 из 12)
Введение
электрический энергосистема трансформатор напряжение
Техническое перевооружение железнодорожного транспорта осуществляется на базе широкой электрификации линий, которая проводится с использованием новейших достижений техники, нового прогрессивного оборудования. Одним из перспективных направлений решения этой задачи является применение системы электроснабжения 2×25 кВ. С использованием этой системы в десятой и одиннадцатой пятилетках электрифицировано около 1100 км линий Московской, Белорусской, Целинной, Горьковской дорогах, в двенадцатой пятилетки было электрифицировано ещё не менее 1700 км на Горьковской, Целинной, Алма-атинской и Байкало-Амурской дорогах.
Система электроснабжения 2×25 кВ имеет ряд достоинств по сравнению с обычной системой переменного тока 25 кВ: меньшие нагрузки на провода контактной сети и потери напряжения и энергии в тяговой сети, уменьшенные влияния на линии связи. Снижение потерь позволяет значительно увеличить расстояние между тяговыми подстанциями, что даёт определённый экономический эффект, и располагать их в наиболее удобных для эксплуатации местах.
Положительные свойства системы электроснабжения 2×25 кВ дают возможность применять её для усиления устройств электроснабжения при возросшем грузопотоке без увеличения числа тяговых подстанций. Такой вид усиления можно производить на отдельных лимитирующих межподстанционных зонах и даже на части их около подстанций, где особенно велика нагрузка проводов и потери напряжения.
При системе электроснабжения 2×25 кВ в пять раз по сравнению с системой 25 кВ уменьшается зона, в которой требуется реконструкция существующих воздушных линий связи и других коммуникаций по условиям электромагнитного влияния.
Исходные данные
Исходными данными для курсового проекта являются:
1. Вариант схемы питания (рисунок 1);
Рисунок 4. Двухцепная ЛЭП-110 кВ
2. Номер проектируемой тяговой подстанции - 4;
3. Род тока – переменный (2×25 кВ);
4. Характеристика источников питания (таблица 1);
Таблица 1. Параметры питающей энергосистемы
| № варианта | Параметры системы | |||
| ИП1 | ИП2 | |||
| Sкз1, МВА | Sс1, МВА | Sкз2, МВА | Sс2, МВА | |
| 14 | 1700 | ∞ | 2200 | 760 |
5. Данные по подстанции (таблица 1).
Таблица 2. Данные по понизительным трансформаторам (ТП), трансформаторам районной нагрузки (ТРН), фидерам районной нагрузки и количеству перерабатываемой электроэнергии.
| № варианта | ТП | ТРН | Sф 35кВ / кол-во | Sф 10кВ / кол-во | Wгод, кВтч×106 | ||||||||
| Sн, МВА | UВН, кВ | UСН, кВ | UНН, кВ | кол-во | Sн, МВА | UВН, кВ | UСН, кВ | UНН, кВ | кол-во | ||||
| 16 | 110 | 2*25 | 10 | 3 | 10 | 110 | - | 10 | 1 | - | 800/8 | 85 | |
Таблица 3. Длины ЛЭП
| № варианта | Длина, км | ||||||
| l1 | l2 | l3 | l4 | l5 | l6 | l7 | |
| 14 | 79 | 72 | 75 | 70 | 72 | 79 | 75 |
Таблица 4. Данные по цепям собственных нужд
| Наименование потребителя | ku | cosφ | № варианта |
| 7 | |||
| Мощность, кВт | |||
| Рабочее освещение | 0,7 | 1,0 | 25 |
| Аварийное освещение | 1,0 | 1,0 | 2,3 |
| Моторные нагрузки | 0,75 | 0,8 | 32 |
| Печи отопления и калориферы | 0,65 | 1,0 | 23 |
| Потребители СЦБ | 0,75 | 0,8 | 43 |
| Цепи управления, защиты и сигнализации | 0,7 | 1,0 | 2,5 |
| Зарядно-подзарядный агрегат | 0,7 | 1,0 | 9,5 |
Таблица 5. Данные для расчёта заземляющих устройств
| № варианта | Расчётный параметр | |||
| Сопротивление верхнего слоя земли, ρ1, Ом×м | Сопротивление нижнего слоя земли, ρ2, Ом×м | Толщина верхнего слоя земли, h, м | Время протекания  , с | |
| 7 | 400 | 80 | 2,0 | 0,4 |
Таблица 6. Время выдержки защит
| № варианта | Время выдержки, t, с | ||||||
| Место установки защиты | |||||||
| Вводы 220 кВ | Вводы 35 кВ | Вводы 2×27,5 кВ | Вводы 10 кВ | Фидер 35 кВ | Фидер 2×27,5 кВ | Фидер 10 кВ | |
| 4 | 2,0 | 1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,5 | 0,5 |
Однолинейная схема главных электрических соединений. Структурная схема подстанции
Наиболее экономичная схема подстанции для совместного питания районных и тяговых потребителей получается при использовании трёхобмоточных однофазных трансформаторов. В этой схеме трансформаторы 1,2,3 и 4 подключают к первичным шинам 110 кВ по схеме полного треугольника, для тяги используют вторичные обмотки трансформаторов , обмотки всех трёх трансформаторов соединяют в звезду для питания района. Трансформатор 4, питающий только район, является резервным для тяги и поэтому должен иметь три варианта подключения к шинам первичного напряжения 110 кВ и два варианта подключения к РУ 2×25 кВ. При выходе из строя одного из тяговых трансформаторов заменяет его трансформатор 4, а район в это время питается с ухудшенным качеством напряжения.
Для улучшения электроснабжения районных потребителей схему с тремя трёхобмоточными трансформаторами дополняют одним трёхфазным двух- или трёхобмоточным трансформатором. В этом случае э.п.с. в нормальном режиме получает питание от двух однофазных трансформаторов, районная нагрузка от трёхфазного. При отключении любого однофазного трансформатора его заменяет резервный трансформатор 4.
Рисунок 2. Структурная схема соединений элементов ТП при системе 2×25 кВ.
1 – вводы 110 кВ; 2 – ОРУ – 110 кВ; 3 – трёхобмоточный однофазный трансформатор 110/2×25/10 – резервный трёхобмоточный однофазный трансформатор 110/10, 5 – РУ-2×25 кВ; 6 – фидеры к/сети или питающие провода; 7 – ДПР; 9 - РУ-10 кВ; 10 – фидеры районных потребителей 10 кВ; 11 – трансформатор районных нагрузок; 12 – ЗРУ-10 кВ; 8 – фидера районных потребителей 10 кВ.
Выбор типа силового трансформатора
Силовые трансформаторы общего назначения по своим основным техническим параметрам должны удовлетворять требованию ГОСТ 11677-75, а также ГОСТ на трансформаторы различных классов напряжения.
Условное обозначение трансформатора содержит буквенное обозначение, характеризующее число фаз (О – однофазные, Т - трёхфазные), вид охлаждения (М – естественное масляное, Д – масляное с дутьём и естественной циркуляцией масла, ДЦ – масляное с дутьём и принудительной циркуляцией масла), число обмоток, если их больше двух, работающих на самостоятельные сети (для трёхобмоточного трансформатора применяют букву Т), и вид переключения ответвлений; цифровое обозначение, характеризующее номинальную мощность и класс напряжения; год выпуска рабочих чертежей трансформаторов данной конструкции; климатическое исполнение и категорию размещения по ГОСТ 15150-69 и 15543-70.
Кроме того, в обозначении трансформаторов могут быть следующие буквы: Н – выполнение одной из обмоток с устройствами РПН; А – автотрансформатор (впереди обозначения); Р – трансформатор с расщеплённой обмоткой низшего напряжения (после числа фаз); Ж – для железнодорожного транспорта, электрифицированного на переменном токе; Э – трансформаторы, предназначенные для электрификации железных дорог (ставилось ранее в конце общего обозначения).
Силовые трансформаторы имеют устройства для переключения ответвлений обмоток: РПН – ступенчатое регулирование (переключение) под нагрузкой; ПБВ – переключение при отключенном трансформаторе, т.е. без возбуждения.
Трансформаторы допускают параллельную работу в следующих сочетаниях: двухобмоточные друг с другом, трёхобмоточные друг с другом на всех трёх обмотках; двухобмоточные с трёхобмоточными, если установлено, что нагрузка на одной из обмоток параллельно работающих трансформаторов не превышает её нагрузочную способность.
В аварийных случаях трансформаторы с системами М, Д, ДЦ допускают кратковременные перегрузки сверх номинального тока независимо от длительности предшествующей нагрузки, температуры охлаждения среды и места установки согласно ГОСТ 14209-69.
Трёхобмоточный трансформатор допускает любое распределение длительных нагрузок по его обмоткам при условии, что ни одна из обмоток не будет нагружена током, превышающим ток перегрузки, а суммарные нагрузочные потери не превысят сумму потерь холостого хода и наибольшего из значений потерь короткого замыкания трёх пар обмоток.
Выбираем тяговый трансформатор типа – ОРДТНЖ-16000/110-79 У1.
Обозначение типа трансформатора расшифровывается следующим образом: О – однофазный, Р – с расщеплённой обмоткой НН, Д – охлаждение с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла, Т - трёхобмоточный, Н – с регулированием напряжения под нагрузкой, Ж – для питания переменным током электрифицированных железных дорог; номинальная мощность – 16000 кВА; класс напряжения обмотки ВН – 110 кВ; год выпуска рабочих чертежей 1979; У1 – исполнение для районов с умеренным климатом при размещении на открытом воздухе.