Расчет тяговой подстанции переменного тока

 

Итого: Вт;

Вар;

 ВА; 

Условия выбора для TV 110 кВ:

(ВА);

для TV 35 и 27,5 кВ:

(ВА);

Условия выполняются. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7 Выбор типа, числя конденсаторов и реактора для компенсирующего устройства тяговых подстанций переменного тока.

     Установка поперечной компенсации служит для  компенсации реактивной мощности, состоит из батареи конденсаторов, соединенного последовательно с ним реактора, коммутационной и защитной аппаратуры. Наибольшее распространение получило устройство поперечной емкостной компенсации (УППК), схема которого приведена на рис.9. Такие УППК комплектуют конденсаторами с номинальными напряжениям U_{к ном} = 0.66 кВ или 1.05 кВ. большие мощность и напряжение УППК вынуждают соединять конденсаторы и последовательно, и параллельно. Для УППК число конденсаторов N_ПС, соединяемых последовательно зависит от многих факторов: номинального напряжения УППК и конденсаторов, частоты резонансной настройки конденсаторной батареи  и реактора L, разброса емкостей рядов конденсаторов, нагрева конденсаторов токами высших гармоник солнечной радиации (коэффициент b):

                                  (7.1)

где а - коэффициент увеличения напряжения на батарее конденсаторов вследствие включения реактора;

- максимальное допустимое напряжение  на шинах тяговых нагрузок, равное 29 кВ.

U_KНОМ – номинальное напряжение конденсаторов, кВ;

Коэффициент а найдем по выражению:

                                   (7.2)

Параметр а зависит только от частоты резонансной настойки f_P и не зависит от мощности УППК. f_P=145;

      ;

 При отсутствии рекуперации и посторонних источников высших гармоник можно пользоваться следующей формулой; 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 9 Схема соединения однофазного УППК 
 

         
 

                       , (7.3)

где А_сим – средний расход электрической энергии тяговой подстанции за интенсивный месяц, кВтч;

Q_И  – используемая мощность УППК, кВар;

Q_И=2700 кВар;

            (7.4)

где А – средний расход электроэнергии тяговых поездов за год, кВтч;

А= 100·10⁶ кВтч;

кВтч;

Число конденсаторов, соединяемых последовательно:

Принимаем 59 конденсаторов  напряжением 0,66 кВ.

Число параллельных конденсаторов в УППК:

                                 (7.5)

где Х_СК – емкостное сопротивление одного конденсатора, Ом;

Q_И =3000 кВар- заданная мощность УППК;

Принимаем 2 параллельно  соединенных конденсатора в УППК.

Выбираем из /табл.10,1 / тип конденсаторов КПМ-0,6-50. УППК состоит из 118 последовательно-параллельно соединенных конденсаторов.

Принимаем реактор  типа ФРОМ-3200/35 VI (фильтровой реактор однофазный с естественным охлаждением, типовой мощности 3200 кВар, класс напряжения 35 кВ, с сердечником, открытой установки). 

8 Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-разрядного устройства.

Выбор аккумуляторной батареи производят исходя из аварийной  работы электроустановки, когда к постоянной нагрузке батареи прибавляется нагрузка аварийного освещения и других приборов, переключающихся на питание от постоянного тока. Кроме того, батарею проверяют по кратковременному постоянному току при включении выключателей. Исходной величиной для выбора является емкость. Расчетный ток длительного разряда в аварийном режиме:  

         (8.1)

где =5 А - ток постоянной длительной нагрузки, подключенной к аккумуляторной батареи до возникновения аварийного режима в электроустановке;

=10 А - ток аварийной нагрузки;

А;

Расчетный ток  кратковременного разряда определяется по выражению:

     

    (8.2)

где =70 А – то, потребляемый при включении одного наиболее мощного выключателя;

А;

Расчетная емкость  батареи может быть определена:

                                                                    (8.3)

=2 ч – длительность разряда  батареи;

 А/ч;

Номер батареи  определяется:

                                   (8.4)

где =22 Ач- емкость единичного аккумулятора при длительности разряда, равной длительности аварии;

; Принимаем 2;

Выбранная батарея  проверяется по току кратковременного разряда 

2 ; Принимаем 2;

Окончательно  принимаем аккумуляторную батарею  СК-6.

Полное число  последовательно включенных элементов батарей:

                               (8.5)

где - напряжение всей аккумуляторной батареи.

                         ;

Число аккумуляторных элементов, нормально питающих шины при режиме постоянного подзаряда.

                         ;

Мощность подзарядного агрегата должна быть выбрана по условию:

                             (8.6)

где - ток подзарядной компенсирующей саморазрядной батареи, можно найти:

А;

 кВт;

Мощность зарядного  агрегата для первоначальной формовки аккумуляторных батарей выбирают исходя из двухступенчатого режима заряда батареи. Зарядный ток первой ступени А до начала одновременного газообразования во всех банках и получение напряжения на шинах 2,15 В на каждом элементе. Заряд второй ступени производят током меньшим тока первой ступени в течение 6-8 ч до получения наименьшего напряжения 2,15 В на каждый элемент батареи и одновременного газообразования:

                            (8.7)

где - напряжение зарядного агрегата можно определить:

     (8.8)

В;

А;

 кВт;

Выбираем зарядно-подзарядное  устройство ВАЗП-380/260-40/80.

Номинальный ток  агрегата должны выполнять по условию  ,

где  А;   А;

40>27,6 Условие  выполняется. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

9 Расчет защитного заземляющего устройства

Заземляющее устройство ТП переменного  тока (рис. 5) исполняют роль одновременно защитных, рабочих, грозозащитных. В качестве заземлителей используют искусственный  заземлитель, называемый иначе контуром заземления подстанции КЗП, охватывающий практически всю территорию тяговой подстанции; рельсы подъездных путей тяговой подстанции РПП; рельсы главных путей станции или перегона РГП, проходящие вблизи тяговой подстанции; другие естественные заземлители ЕЗ- водопроводные и прочие металлические подземные коммуникации, проложенные по территории подстанции, оболочки металлических кабелей, напряжением до 1000 В и выше. Контур КЗП выполняют в виде горизонтальной сварной сетки из стальных полос 2 сечением 40 5 мм, положенных на ребро, и вертикальных элементов 1 из стальных уголков, сечением 63 63 5 мм, приваренных к сетке по периметру и по углам ячеек, где установлены опоры с молниеотводами 4. И сетка, и верхние края вертикальных элементов погружены в землю на 0,7 м. Места сварки полос сетки, а также полос и вертикальных элементов покрыты битумом для защиты от коррозии. Арматура опор 4 для уменьшения сопротивления растеканию импульсным токам разряда молнии приварена к полосам сетки сетки в трех-четырех местах полосами 3 сечением 25 4 мм. В местах, где при выходе с территории подстанции обслуживающий персонал пересекает границу сетки и попадает в зону повышенных градиентов потенциалов земли, устроены так называемые козырьки в виде нескольких параллельных полос 12, приваренных к основной сетке, причем каждая следующая со стороны выхода располагается на все большей глубине: сетка на глубине 0,7 м,

Первая полоса – 1,0 м, вторая – 1,5 м. Такое размещение полос в козырьке улучшает распределение потенциала на поверхности земли и, тем самым, уменьшает шаговые напряжения.

     Рельсы  РПП приварены к полосам сетки  со всех местах их пересечений  соединительными полосами 6, сечением 40 5 мм. К КЗП и РПП неизолированным, отслужившим свой срок службы рельсом 5, проложенным на глуби не примерно 0,3 м, присоединены выводы фазы стихийные бедствия трансформаторов. 

Рис.10 Принципиальная схема заземляющего устройства тяговой подстанции переменного тока 

К РПП рельс 5 приварен в точке 8, а к КЗП –  в местах его пересечения с  полосами сетки в точках 11. Спуски от фаз стихийные бедствия трансформаторов к рельсу 5 выполнены за выключателями вводов РУ 27,5 кВ отрезками шин 9. Рельсы РГП, проходящие вблизи тяговой подстанции, соединяют с КЗП рельсовым фидером 13. К КЗП должны быть присоединены естественные заземлители всех типов, находящихся на территории тяговой подстанции, например, металлические оболочки силовых кабелей 14, металлические водопроводы и другие коммуникации 15, а также все части оборудования, подлежащие заземлению. Оборудование, расположенное, а помещениях закрытой части подстанции, соединяют заземляющими проводниками с полосами КЗП, расположенными по стенкам кабелей каналов.

В целях выравнивания электрического потенциала н а территории тяговой подстанции на глубине м прокладывают продольные и поперечные горизонтальные заземлители и соединяют их между собой в заземляющую сетку.

     По плану расположение  электрооборудования в соответствии с нормативными требованиями к расположению продольных и поперечных горизонтальных заземлителей определяют общую длину горизонтальных заземлителей L_Г. В условиях курсового проекта, когда план расположения электрооборудования не разрабатывается, L_Г можно определить по выражению:

                                            ,    (9.1)

где S – площадь территории тяговой подстанции, м²;

Получим: м;

Длину вертикального  заземлителя принимаем  м.

Для снижения эффекта  взаимного экранирования вертикальные заземлители следует размещать по периметру горизонтальной заземляющей сетки на расстоянии  , т.е.  друг от друга.

Число вертикальных заземлителей определяется по выражению:

                              (9.2)

;

Сопротивление заземляющего устройства R состоящего из горизонтальной сетки и вертикальных заземлителей, определяется выражением:

                            (9.3)

где при   

- относительная глубина погружения  в землю вертикальных электродов: