Выбор соединения силового трансформатора с КРУ

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

Соединение силового трансформатора с КРУ выполним шинным мостом. Согласно ПУЭ [5] в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений шины и ошиновка по экономической плотности тока не проверяются. Так как шинный мост, соединяющий трансформатор с КРУ, небольшой длины и находится в пределах подстанции, то выбор сечения шин производится по нагреву (по допустимому току), при этом учитываются не только нормальные, но и послеаварийные режимы и режимы в период ремонтов:

, (34)

где I_МАХ - ток, протекающий через шинный мост в утяжеленном режиме, А;

I_ДОП – допустимый ток шины выбранного сечения, А.

Расчетный ток утяжеленного режима в цепи силового трансформатора на стороне НН по таблице 3 I_МАХ = 1540 А.

Принимаем однополосные алюминиевые шины прямоугольного сечения 100´8 мм², сечение одной полосы q = 800 мм², допустимый ток I_ДОП = 1625 А [4, Таблица П3.4].

Таким образом, условие нагрева в продолжительном режиме (34) выполняется:

Далее необходимо произвести проверку шин на термическую стойкость при коротком замыкании:

, (35)

где q – выбранное сечение шины, мм²;

q_MIN – минимальное сечение шины по термической стойкости, мм²,

, (36)

здесь В_К – тепловой импульс, выделяемый током короткого замыкания, кА² с,

С – функция, значение которой для алюминиевых шин согласно [4]

С = 91 .

Ранее было определено, что в цепи силового трансформатора на стороне НН тепловой импульс В_К = 27,768 кА² с (см. таблицу 5), тогда по формуле (36):

мм².

следовательно, выбранные шины по термической стойкости проходят.

Произведем проверку шин на электродинамическую стойкость.

Жесткие шины, укрепленные на изоляторах, представляют собой динамическую колебательную систему, находящуюся под воздействием электродинамических сил. В такой системе возникают колебания, частота которых f₀ зависит от массы и жесткости конструкции. При протекании тока короткого замыкания возникают электродинамические силы, изменяющиеся со своей частотой.

Если собственные частоты колебательной системы шины – изоляторы совпадут с этой частотой, то нагрузки на шины и изоляторы возрастут. Если собственные частоты f₀ меньше 30 и больше 200 Гц, то механического резонанса не возникает. В большинстве практически применяемых конструкций шин эти условия

соблюдаются, поэтому ПУЭ [5] не требуют проверки на электродинамическую стойкость с учетом механических колебаний. Но при проектировании новых конструкций определяется частота собственных колебаний.

Для алюминиевых шин согласно [1]:

, (37)

где l – длина пролета между изоляторами, м;

J – момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, см⁴;

q – поперечное сечение шины, см².

Определим длину пролета между изоляторами l при условии, что частота собственных колебаний f₀ будет больше 200 Гц, то есть механический резонанс будет исключен:

, (38)

откуда

(39)

Пусть шины на изоляторах расположены горизонтально, тогда по таблице 4.1 [4] момент инерции поперечного сечения шины J определяется по формуле:

, (40)

где b – меньшая по размеру грань полосы шины, см;

h – большая по размеру грань полосы шины, см (рисунок 13).

Рисунок 13 – шины

Момент инерции:

см⁴

Сечение шины q = 800 мм² = 8 см², тогда по формуле (39):

м²,

м.

Итак, принимаем расположение шин горизонтально, длина пролета между изоляторами l = 1,5 м, расстояние между фазами а = 0,8 м.

Произведем механический расчет шин.

Наибольшее усилие при трехфазном коротком замыкании из [4], Н:

, (41)

где i_УД – ударный ток трехфазного короткого замыкания, А;

l – длина пролета между изоляторами одной фазы, м;

а – расстояние между соседними фазами, м;

К_Ф – коэффициент формы, учитывающий форму сечения шины.

Так как расстояние между фазами значительно больше периметра шин , то согласно [4] коэффициент формы К_Ф = 1.

Равномерно распределенная сила F создает изгибающий момент М, Нм,

. (42)

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента, s_РАСЧ ,с учетом (41) и (42), МПа,

, (43)

где W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной

действию усилия, см³.

Согласно таблице 4.1 [4] при расположении шин плашмя (см. рисунок 12)

см³.

Ударный ток трехфазного короткого замыкания был определен ранее (см. таблицу 4) i_УД = 27,686 кА, тогда напряжение в материале шин по формуле (43):

МПа.

Шины механически прочны, если:

, (44)

где s_ДОП – допустимое механическое напряжение в материале шин, МПА.

Будем использовать шины прессованные из алюминиевого сплава (марка АД31Т1). Согласно таблице 4.2 [4] допустимое механическое напряжение для таких шин s_ДОП = 90 МПа.

Таким образом,

то есть условие (44) выполняется, следовательно, шины динамически устойчивы.

2.8 Собственные нужды подстанции

Собственные нужды – важный элемент подстанций. Повреждения в системе собственных нужд могут привести к нарушению работы основного оборудования и возникновению аварий.

Подстанции могут проектироваться с постоянным дежурным персоналом, с выездным персоналом и автоматизированные подстанции без персонала. Учитывая, что проектируемая подстанция является проходной, то есть по шинам ВН проходит транзит мощности, высшее напряжение подстанции 110 кВ, примем, что на подстанции будет постоянный дежурный персонал.

Потребители собственных нужд подстанций делятся на ответственных и неответственных. К ответственным механизмам относят те, выход из строя которых может привести к нарушению нормальной работы или возникновению аварии на подстанции.

Такими механизмами являются система охлаждения силовых трансформаторов, сети аварийного освещения, система пожаротушения, система подогрева приводов разъединителей и подогрева шкафов КРУ, система оперативного управления, связи и телемеханики.

Кроме того, потребителями собственных нужд подстанции являются зарядно-подзарядные агрегаты аккумуляторной батареи, которая служит источником оперативного тока, так как оперативный ток на подстанции постоянный. Освещение, отопление, вентиляция ЗРУ, ОПУ (объединенный пункт управления), здания для персонала, освещение ОРУ также относятся к потребителям собственных нужд.

Мощность потребителей собственных нужд невелика, нет мощных электродвигателей, поэтому механизмы собственных нужд присоединяются к сети 0,4 кВ, которая получает питание от понижающих трансформаторов.

На двухтрансформаторных подстанциях 35 – 750 кВ устанавливается не менее двух трансформаторов собственных нужд, то есть на проектируемой подстанции будет два трансформатора собственных нужд.

Мощность трансформаторов собственных нужд должна выбираться в соответствии с нагрузками собственных нужд в разных режимах работы подстанции с учетом коэффициентов одновременности и загрузки, а также с учетом перегрузочной способности трансформаторов в послеаварийном режиме. Однако при учебном проектировании допустимо принимать мощность трансформатора собственных нужд, равной 0,5% от мощности силового трансформатора:

, (56)

где S_ТСН – мощность трансформатора собственных нужд, кВА;

S_ТР – мощность силового трансформатора, кВА.

кВА.

По справочнику [3] выбираем трансформатор собственных нужд для данного КРУ К-104М ТСКС-250/10. Каталожные данные трансформатора приведены в таблице 21.

Таблица 21 – Каталожные данные трансформатора ТСКС-250/10

Параметр трансформатора		Символ	Значение
Номинальная мощность		S_Н.Т.	250 кВА
Напряжение обмотки ВН		U_ВН	10 кВ
Напряжение обмотки НН		U_НН	0,4 кВ
Потери холостого хода		Р_Х	0,74 кВт
Потери короткого замыкания		Р_К	3,8 Вт
Напряжение короткого замыкания		u_К	4,5 %
Ток холостого хода		i_Х	2,3 %
Габариты	Длина	L	1,85 м
	Ширина	В	1,0 м
	Высота	Н	1,85 м
Полная масса		m	1,8 т

Для подстанции 110 кВ мощность каждого трансформатора собственных нужд не должна превышать 630 кВА, что в нашем случае выполняется. Следовательно, к установке принимаем два трансформатора собственных нужд типа ТСКС-250/10.

Схема подключения трансформаторов собственных нужд зависит от вида оперативного тока подстанции. Оперативный ток на подстанции может быть постоянным, выпрямленным или переменным.

Постоянный оперативный ток должен применяться на всех подстанциях 330 кВ и выше, а также на подстанциях 110 - 220 кВ при числе выключателей на стороне ВН три и более. Следовательно, на проектируемой подстанции будет постоянный оперативный ток, так как на стороне ВН установлено более трех выключателей. Источником постоянного оперативного тока служит аккумуляторная батарея.

Поскольку подстанция с постоянным оперативным током, трансформаторы собственных нужд подключаются к сборным шинам распределительного устройства 10 кВ. Схема подключения трансформаторов собственных нужд показана на рисунке 14.

Рисунок 14 – Схема питания собственных нужд подстанции

Так как мощность трансформаторов собственных нужд больше 200 кВА, то к сборным шинам 10 кВ они подсоединяются через выключатели и разъединители. На стороне низшего напряжения нагрузка собственных нужд включаются через автоматы (автоматические воздушные выключатели). Шины 0,4 кВ секционируются. Мощные потребители 0,4 кВ также подключаются через автоматы, остальные – через предохранители.

2.9 Сигнализация на подстанции.

В общем случае на щитах управления должны предусматриваться следующие виды сигнализации: положения коммутационных аппаратов, аварийная, предупреждающая и сигнализация действия защиты и автоматики.

1. Сигнализация положения коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей и их заземляющих ножей) служит для информации оперативного персонала о состоянии схемы электрических соединений в нормальных и аварийных условиях и может осуществляться с помощью сигнальных ламп.

2. Аварийная сигнализация применяется для извещения персонала об отключении выключателя релейной защитой и выполняется сочетанием светового и звукового сигналов. Назначение звукового сигнала – привлечь внимание к происшедшему отключению, светового – указать отключившийся аппарат.

3. Предупреждающая сигнализация предназначена для предупреждения дежурного персонала об отклонениях от нормального режима в работе отдельных частей установки или установки в целом, требующих принятия мер для их устранения. Сопровождается индивидуальным световым сигналом и общим для всего щита звуковым сигналом, отличным от сигнала аварийного отключения.

4. Сигнализация действия защиты и автоматики. Действие данной защиты сопровождается звуковым и световым сигналами аварийного отключения и выпадением флажка указательного реле соответствующей защиты.

2.10 Конструктивное выполнение распределительных устройств высшего и низшего напряжений подстанции

Распределительное устройство 110 кВ выполняется открытым (ОРУ) с расположением основного оборудования на открытом воздухе.

К конструкции ОРУ предъявляются следующие требования:

1) Надежность работы, которая обеспечивается правильным выбором электрической аппаратуры, токоведущих частей в нормальном и аварийном режимах.

2) Безопасность и удобство обслуживания, для чего все аппараты ОРУ располагаются на невысоких основаниях (металлических или железобетонных). По территории ОРУ вдоль выключателей предусматривается проезд с габаритом 4´4 м для возможности механизации монтажа и ремонта оборудования. Расстояния в свету от гибких токоведущих частей до различных элементов ОРУ должны соответствовать ПУЭ /5/. Оголенные токоведущие части должны иметь ограждения.

3) Пожарная безопасность, для чего под силовыми трансформаторами предусматривается маслоприемник, укладывается слой гравия толщиной не менее 25 см, и масло стекает в аварийных случаях в маслосборники. Кабели оперативных цепей, цепей управления, релейной защиты, автоматики прокладываются в лотках из железобетонных конструкций без заглубления их в почву.

4) Экономичность и возможность расширения.

Все сооружения на площадке подстанции должны размещаться так, чтобы при строительстве и монтаже, а также при ремонтах оборудования можно было использовать различные передвижные и стационарные грузоподъемные устройства. В общеподстанционном пункте управления (ОПУ) расположены панели управления собственных нужд и релейной защиты, устройство связи, мастерская для дежурного персонала, служебная комната и др. Ревизия трансформаторов производится при помощи совмещенного портала, к которому прикреплена ошиновка трансформатора, а усиленная траверса портала рассчитана на подъем кожуха или магнитопровода с обмотками.

Ошиновка ОРУ выполняется гибким сталеалюминиевым проводом. Линейные и шинные порталы и все опоры под аппаратами – стандартные, железобетонные. Кабели и воздухопроводы проложены в лотках из железобетонных плит, которые служат одновременно пешеходными дорожками. В местах пересечений с дорогой лотки прокладываются под проезжей частью дороги.

Территория подстанции должна иметь внешнее ограждение, которое служит препятствием для проникновения на территорию посторонних лиц и должно иметь высоту 1,8 – 2 м.

На напряжении 10 кВ подстанции применяется комплектное распределительное устройство (КРУ), которое располагается в помещении, то есть распределительное устройство закрытое (ЗРУ). Устройство называется комплектным, так как полностью изготавливается на заводе и в виде шкафов поставляется на подстанцию.

Требования, предъявляемые к конструкции ЗРУ такие же, как и для ОРУ: надежность работы электроустановки, экономичность, пожарная безопасность, обслуживание распределительного устройства должно быть удобным и безопасным. Ширина прохода для управления и ремонта КРУ выкатного типа должна обеспечивать удобство перемещения и разворота выкатных тележек, поэтому при двухрядном расположении ширина определяется длиной тележки плюс 0,8 м. При наличии прохода с задней стороны КРУ его ширина должна быть не менее 0,8 м.

Двери из ЗРУ должны открываться наружу и иметь самозапирающиеся замки, открываемые без ключа со стороны ЗРУ. Здание ЗРУ сооружается из огнестойких материалов.

Распределительное устройство 6 кВ выполнено одноэтажным с двухрядной установкой ячеек КРУ, с одним коридором. Выводы отходящих кабельных линий осуществляются в трубах, выходящих из ячеек наружу в соответствующую сторону от здания ЗРУ. Ввод от трансформаторов осуществляется через проходные изоляторы в наружной стене здания.

Шкафы КРУ имеют выкатное исполнение, то есть выключатель или другие аппараты размещены на выкатной тележке. Ячейка состоит из трех блоков: корпуса шкафа, выдвижного элемента и релейного шкафа.

Корпус шкафа – жесткий каркас, обшитый металлическими листами и разделенный перегородками на ряд отсеков: сборных шин, линейный, выдвижного элемента. Такая конструкция при возникновении в каком-либо отсеке электрической дуги обеспечивает ее локализацию.

Сборные шины крепятся в соответствующем отсеке на изоляторах. От сборных шин выведены отпайки к неподвижным контактам главной цепи. В линейном отсеке располагаются кабельные присоединения, трансформаторы тока, заземляющий разъединитель. В отсеке выдвижного элемента предусматриваются направляющие, рельсы и фиксатор, обеспечивающие требуемое положение выдвижного элемента при его перемещении и в статическом состоянии, шина заземления, конечные выключатели для выполнения различного рода блокировок, канал для прокладки контрольных кабелей и проводов. При выкатывании из отсека выдвижного элемента проемы к неподвижным контактам главной цепи автоматически закрываются изоляционными шторками. Тем самым исключается возможность непроизвольного прикосновения персонала к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

Роль шинных и линейных разъединителей в КРУ выполняют разъемные контакты втычного типа. Их неподвижная часть находится в корпусе шкафа, подвижная – на выдвижном элементе. Выдвижной элемент состоит из тележки, на которой размещена соответствующая аппаратура – выключатель со встроенным приводом, трансформатор напряжения или тока, разрядник и т.д. В отсеке он может занимать помимо рабочего еще и контрольное положение, когда главные цепи разомкнуты, а вторичные – замкнуты (для опробования цепей управления, измерения и сигнализации). Вкатывание выдвижного элемента в отсек до контрольного положения осуществляется вручную, а от контрольного до рабочего – с помощью рычага.

Для обеспечения безопасной эксплуатации шкафы КРУ оснащаются блокировками. Они не допускают перемещений выдвижного элемента при включенном выключателе, включения выключателя в промежуточном (между рабочим и контрольным) положении, коммутации разъединителями при включенном выключателе и т.д.

Релейный шкаф имеет дверь, на которой расположены измерительные приборы, указательные реле, сигнальные лампы, ключи и кнопки управления. Реле защит устанавливаются на поворотной панели внутри релейного шкафа. На его внутренних стенках имеются зажимы вторичных цепей.

Ячейки КРУ по виду электрической схемы главных цепей подразделяются на шкафы с выключателями, разъемными контактными соединениями, трансформаторами напряжения, предохранителями и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте рассмотрено проектирование городской подстанции 110/10,5 кВ.

Произведен расчет нормального и аварийного режимов оборудования подстанции, определены токи короткого замыкания.

Осуществлен выбор схем электрических соединений распределительных устройств ВН и НН, типа и мощности силовых трансформаторов, выключателей и разъединителей на стороне ВН подстанции, типа и серии КРУ для стороны НН подстанции, выключателей комплектного распределительного устройства. Произведен выбор трансформаторов тока и напряжения, конструкции сборных шин для РУВН и РУНН подстанции, выбор шинных изоляторов.

Произведено описание собственных нужд подстанции.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1) Выбор электрической аппаратуры, токоведущих частей и изоляторов: Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию / И. Т. Лисовская, Ф. Х. Мубаракшин, Л. В. Хахина. – Челябинск: Изд. ЧПИ, 1990 – 56 с.

2) Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Учебное пособие для вузов. – 4-изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989 – 608 с.

3) Рекламный лист компании "АВВ " (Россия).
Телефон представительства в Москве (095) 913-96-96.
E-mail: ruibs@ru.abb.com

4) Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. – 3-изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987 – 648 с.

5) Правила устройства электроустановок. – 6-изд., перераб. и доп. – СПб.: Изд. ДЕАН, 2001 – 928 с.

6) Электротехнический справочник/ Под ред. профессоров МЭИ, т.2 и т.3, 8-изд., испр. и доп. – М.: Изд. МЭИ, 1998 – 2002.

7) http://www.uezc.ru/library.php?id=211

8) http://www.laborant.ru/eltech/02/4/3/01-99.htm

9) Свердловский завод трансформаторов тока. Технический каталог, 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….5

1 ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ………………………………………………6

2 РАЗРАБОТКА ГЛАВНОЙ СХЕМЫ……………………………………………. 7

2.1 Выбор силового трансформатора……………………………………………..7

2.2 Схема электрических соединений на ВН подстанции………………………9

2.3 Схема электрических соединений на НН подстанции……………………..10

2.4 Расчет токов короткого замыкания………………………………………….12

2.5 Расчет токов нагрузок в нормальном и аварийном режимах……………...16

2.6 Выбор коммутационных аппаратов, токоведущих частей, изоляторов, средств контроля и измерений…………………………………………………..18

2.6.1 Выбор выключателей………………………………………………..18

2.6.1.1 Выбор выключателей на стороне ВН……………………...19

2.6.1.2 Выбор выключателей на стороне НН……………………...21

2.6.2 Выбор разъединителей………………………………………………24

2.6.3 Выбор трансформаторов тока на стороне ВН подстанции……….26

2.6.3.1 Выбор трансформатора тока в цепи питающих линий…..26

2.6.3.2 Выбор трансформатора тока в цепи транзитных линий....30

2.6.3.3 Выбор трансформатора тока в цепи силовых трансформаторов на стороне ВН…………………………………..30

2.6.3.4 Выбор трансформаторов тока в цепи секционного выключателя………………………………………………………...31

2.6.4 Выбор трансформаторов тока на стороне НН подстанции…….....32

2.6.4.1 Выбор трансформатора тока в цепи силовых трансформаторов на стороне НН…………………………………..33

2.6.4.2 Выбор трансформатора тока в цепи секционных выключателей на стороне НН……………………………………...35

2.6.4.3 Выбор трансформатора тока в цепи отходящих линий…..36

2.6.5 Выбор трансформаторов напряжения на ВН и НН подстанции….39

2.6.5.1 Выбор трансформаторов напряжения на стороне ВН подстанции…………………………………………………………..39

2.6.5.2 Выбор трансформаторов напряжения на стороне НН подстанции…………………………………………………………..42

2.6.6 Выбор сборных шин и ошиновки на стороне ВН подстанции…...44

2.6.7 Выбор соединения силового трансформатора с КРУ……………..46

2.8 Собственные нужды подстанции……………………………………………50

2.9 Сигнализация на подстанции………………………………………………..53

2.10 Конструктивное выполнение распределительных устройств высшего и низшего напряжений подстанции……………………………………………….54

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….57

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………….58

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 722; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56

Мы поможем в написании ваших работ!