Расчет и выбор высоковольтных аппаратов

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНСТВА ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

в г. ТАГАНРОГЕ

КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МЕХАТРОНИКИ» 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 
 

РАСЧЁТ  И ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ АППАРАТОВ 

по курсу

Высоковольтные  аппараты 

Вариант 5 

 
 

Работа  защищена с оценкой ____________ 

     Таганрог  2010 

     Содержание 

    Введение……………………………………………………………………………..3

    Вариант задания к курсовой работе……………………………………………….3

1. Принципиальная схема распределительного устройства……………………..4

    2.Назначение и характеристика электрооборудования распределительного устройства…………………………………………………………………………………5

    3. Схема замещения для расчёта  токов короткого замыкания……………………6

    4. Расчёт токов короткого замыкания  в точках К-1 и К-2……………………….7

    5. Общие вопросы выбора электрических аппаратов и проводников…………..9

    6. Выбор электрооборудования высшего напряжения:

    6.1. Выключателя…………………………………………………………….10

    6.2. Разъединителя…………………………………………………………...12

    6.3. Трансформатора тока…………………………………………………..13

    6.4. Трансформаторов напряжения…………………………………………14

    6.5. Разрядников (ограничителей перенапряжения)………………………15

    7. Выбор электрооборудования низкого напряжения распределительного устройства:

     7.1. Выключателей вводного, секционного и линейного наиболее загруженной линии…………………………………………………………………16

     7.2. Выбор кабеля для наиболее загруженной линии…………………….22

     7.3. Выбор трансформатора напряжения…………………………………..23

     7.4. Выбор трансформатора тока в цепи силового трансформатора с низкой стороны……………………………………………………………………..24

     7.5. Выбор трансформатора тока для наиболее загруженной линии……25

     7.6. Выбор предохранителей………………………………………………..26

8. Спецификация  выбранного оборудования для  распределительного устройства  высокого и низкого напряжения…………………………………….27

Заключение…………………………………………………………………………28

    Список  использованной литературы……………………………………………..29

 

     

     Введение 

     Курсовая  работа по предмету «Высоковольтные  аппараты» является завершающей работой по курсу, основная её задача обобщить все полученные знания.

     Цель  курсовой работы - научиться рассчитывать и выбирать электрооборудование распределительных устройств выше 1000 В, составлять техническую документацию, закрепить навыки чтения и разработки электрических схем в РУ, подготовиться к выполнению квалификационной работы.

           При выполнении курсовой работы необходимо: выполнять чертежи, условные обозначения элементов  схем согласно стандартам ЕСКД и ЕСТД. 

     Вариант задания к курсовой работе 

       

 

     

1. Принципиальная  схема распределительного устройства.

 

Рис.1 Однолинейная схема ГПП-35/6 кВ

 

     

     2. Назначение и характеристика электрооборудования распределительного устройства. 

     На  рис.1 изображены следующие виды электрооборудования: 

     Q1- Q8, QB1 – выключатели;

     QS1- QS6 – разъединители;

     FU1- FU4 – предохранители;

     TA1 – TA8 – трансформаторы тока;

     TV1 – TV4 – трансформаторы напряжения;

     FV1 – FV6 – разрядники (ограничители напряжения);

     T1 – T3 – силовые трансформаторы;

     Опишем каждый электрический аппарат отдельно.

     Выключатель нагрузки - выключатель, имеющий дугогасительное устройство небольшой мощности. Предназначен для отключения номинальных токов нагрузки.

     Разрядники  служат для защиты установки (КТП) от перенапряжений, возникающих в процессе коммутаций и воздействий атмосферных явлений. При повышении напряжения сверхноминального значения разрядник срабатывает и ограничивает напряжение на фазе установки.

     Предохранители - электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки.

     Автоматические  выключатели предназначены для автоматической защиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов, а также для оперативной коммутации отдельных цепей в энергосистемах.

     Переключатель предназначен для ручного выключения и отключения тока в цепях с напряжением до 220 В постоянного напряжения и 380 В переменного. При больших значениях напряжения этот аппарат коммутирует цепь при отсутствии тока. Рубильники выпускаются в одно-, двух- и трехполюсных исполнениях.

     Силовой трансформатор - стационарный прибор, который посредством электромагнитной индукции преобразует систему переменного напряжения и тока в другую систему напряжения и тока, как правило, различных значений при той же частоте в целях передачи электроэнергии.

     Трансформа́торы то́ка служат для измерения, преобразования и передачи информации о режиме работы сильноточной цепи высокого напряжения в цепь низкого напряжения, с целью её последующей обработки, при этом ТА служат для изоляции первичной цепи высокого напряжения от вторичной цепи низкого напряжения, имеющей потенциал земли.

     Трансформаторы  напряжения предназначены, как для измерения напряжения, мощности, энергии, так и для питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты ЛЭП от замыканий на землю.

     Разъединители служат для коммутации обесточенных цепей в целях проведения ремонта или ревизии в высоковольтных аппаратах, а также для выполнения переключений распределительного устройства на резервное питание 

3. Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания.

 

     

     Рис. 2. Схема замещения

 

     

4. Расчёт  токов короткого замыкания в  точках К-1 и К-2.

 

     Секционный  выключатель QB1 на шинах 6 кВ ГПП принят нормально отключенным для ограничения токов короткого замыкания и включается автоматически при отключении одного из трансформаторов Т1, Т2. Трансформаторы Т1 и Т2 работают раздельно. Составляется схема замещения исходной схеме. Расчёт токов КЗ ведётся в именованных единицах и принимаются индуктивные сопротивления приведённые к ступени напряжения 37,5 кВ. Активными сопротивлениями пренебрегаем.

     Определяем  сопротивления элементов схемы  замещения:

     х_с = 25 Ом (исходные данные); 
 

     где х₀ = 0,4 Ом/км, удельное сопротивление ЛЭП; 

      ,

     Где U_н – номинальное линейное сопротивление трансформатора с высшей стороны (35 кВ);

       – номинальная  мощность трансформатора  в мВА,  = 4 мВА; 
 

     где х₀ = 0,08 Ом/км, удельное сопротивление кабельной линии.

     Сопротивление кабельной линии находится на ступени напряжения 6 кВ, это сопротивление необходимо привести к ступени напряжения 37,5 кВ, поэтому приведённое сопротивление кабельной линии будет определено по формуле: 
 

     Определяем  трёхфазные токи короткого замыкания  в точках (К-1, К-2 и К-3) по формуле:

      ,

     Где – среднее напряжение ступени равное 37,5 кВ;

     - суммарное сопротивление  до точки КЗ. 

     Определяем  трёхфазный ток КЗ в точке К-1: 
 

     Определяем  ток трёхфазного КЗ в точке К-2: 

     Приводим  этот ток КЗ к напряжению 6,3 кВ: 
 

     Определяем  ток трёхфазного КЗ в точке К-3: 
 

     Приводим  этот ток КЗ к напряжению 6,3 кВ: 
 

     Определяем  ударные токи КЗ (амплитудное значение с учётом апериодической составляющей) в точках К-1, К-2 и К-3:

      ,

     Где- ударный коэффициент, зависящий от схемы сети, мощность системы и места КЗ, = 1,8.