Отчет по практике: Реконструкция тяговой подстанции Размахнино

- номинальная мощность трансформатора, ВА.

,

Максимальный рабочий ток вторичной обмотки СН тягового трансформатора определяется по выражению (42):

,

где - номинальное напряжение тяговой стороны, кВ.

,

Максимальный рабочий ток вторичной обмотки НН тягового трансформатора определяется по выражению (43):

,

где - номинальное напряжение районной стороны, кВ;

- мощность районной нагрузки, кВА.

,

Максимальный рабочий ток сборных шин тяговой стороны определяется по выражению (44):

,

где - коэффициент распределения нагрузки по шинам, 0,5ч0,7 (0,5 - при числе присоединений 5 и более, при меньшем - 0,7).

,

Определим максимальный рабочий ток сборных шин районной стороны по выражению (45):

,

,

Определим максимальный рабочий ток фидера районной нагрузки по выражению (46):

,

,

Определим максимальный рабочий ток фидера ДПР «В» по выражению (47):

,

где - мощность одного фидера, МВА, взята из контрольных замеров по тяговой подстанции, мощность фидера ДПР 112,6 КВА.

,

Трансформатор собственных нужд (48);

,

где - номинальная мощность ТСН, ВА.

,

В таблицу 20 сведены полученные максимальные рабочие токи по присоединениям.

Таблица 20 - Результаты расчётов максимальных рабочих токов

4.2 Проверка сборных шин и токоведущих элементов

4.2.1 Расчёт теплового импульса

Расчёт теплового импульса необходим для проверки на термическую стойкость высоковольтного оборудования и шин различного напряжения.

Определяем значение интеграла Джоуля при расчётных условиях КЗ. Рассмотрим неравенство (49)

где - расчётная продолжительность КЗ, определяется по (50);

,

- электромагнитная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, связанная с ударным коэффициентом соотношением (51).

,

где - время работы релейной защиты;

- полное время отключения выключателя.

,

Для шин РУ ВН тягового трансформатора можно принять =1,8, а для шин СН и НН

Для РУ - 220 кВ:

,

Для РУ - 10 кВ и РУ - 27,5 кВ:

,

В случае выполнения соотношения интеграл Джоуля определяется по упрощенному уравнению (52)

,

где - относительное значение теплового импульса;

- периодическая составляющая тока КЗ в рассматриваемой точке схемы.

В противном случае определяется по формуле (53):

,

Для шин РУ - 220 кВ,

,

,

Для шин РУ - 27,50 кВ,

,

,

Для шин РУ - 10 кВ,

,

,

Расчёт теплового импульса сводится в таблицу 21.

Таблица 21 - Значения теплового импульса

4.2.2 Проверка гибких шин

Все сборные шины, ошиновка, с помощью которой соединяются аппараты подстанции в соответствии с однолинейной схемой, присоединения, вводы и питающие линии являются токоведущими частями подстанции.

Выбор и проверка гибких шин производится в соответствии с ГОСТ - 50254 - 92, «НЦ ЭНЖ 2000. Руководящие указания по расчёту токов короткого замыкания и выбор электрооборудования»[4] и [7].

Для оптимизации расчёта следует учитывать два дополнительных условия:

I. По условиям механической прочности сечение шины не может быть меньше 70 мм2 .

II. По условиям потерь на коронирование минимальное допустимое сечение для номинального напряжения 230 кВ, сечение шины не может быть меньше 240 мм 2 .

Сечение сборных шин и ответвлений от них, выполненных из гибких проводов, проверяем из условия (54)

,

где - длительный допустимый ток выбранного сечения, А;

- максимальный рабочий ток цепи, для которой производится проверка токоведущей части, согласно справочным данным [8], А.

Проверка проводников на термическую стойкость при КЗ заключается в определении их температуры нагрева к моменту отключения КЗ и сравнения этой температуры с предельно допустимой температурой нагрева при КЗ.

Проводник удовлетворяет условию термической стойкости, если выполняется неравенство (55)

,

где - температура нагрева проводника нагрева проводника к моменту отключения; - предельно допустимая температура нагрева соответствующего проводника, согласно справочным данным [8].

Определение температуры нагрева проводников к моменту отключения КЗ следует производить с использование кривых зависимости температуры нагрева проводников от величины , являющиеся функцией удельной теплоемкости материала проводника, его удельного сопротивления и температуры нагрева. Данные кривые представлены в [7].

Найдём значение величины , соответствующее конечной температуре нагрева проводника по формуле (56)

,

где S- площадь поперечного сечения проводника, выбранная по рабочему току. По найденному значению с помощью выбранной кривой, согласно справочным данным, представленным в [7], определяем к и сравниваем с предельно допустимой .

Проверяем по условию коронирования, согласно неравенству (57)

,

где - максимальное значение начальной критической напряженности электрического поля, при котором возникает разряд в виде короны, кВ/см, определяется по (58).

,

Где - коэффициент, учитывающий состояние поверхности провода, для многопроволочных проводов 0,83 - 0,87;

- радиус провода, см, определяется по принятому сечению или из справочных таблиц, представленным в [7];

E - напряженность электрического поля около поверхности провода, кВ/см.

,

где - среднегеометрическое расстояние между осями проводов, см.

Расстояние Д между осями проводов, принимается по справочнику: .

Согласно [9] провода сечением АС - 240 и выше при н 220 кВ по условию коронирования могут не проверяться.

Сборные шины ОРУ - 220 кВ выполнены из сталеалюминевых многопроволочных проводов марки АС - 300. Выполним проверку по вышеперечисленным параметрам. Выполнение условия по току: ,

Найдём конечную температуру нагрева проводника:

,

С помощью кривой, представленной в [4], определяем значение температуры нагрева проводника к моменту отключения к .

Проверим на термическую стойкость:

,

Сборные шины ОРУ - 27,5 кВ выполнены из сталеалюминевых многопроволочных проводов марки 2АС - 185. Выполним проверку по вышеперечисленным параметрам.

Выполнение условия по току:

,

Найдём конечную температуру нагрева проводника:

,

С помощью кривой, представленной в [4], определяем значение температуры нагрева проводника к моменту отключения к .

Проверим на термическую стойкость:

,

Проверяем по условию коронирования:

,

,

,

,

Провод 2АС - 185 удовлетворяет всем условиям.

Ввода ЗРУ - 10 кВ выполнены из сталеалюминевых многопроволочных проводов марки АС - 185. Выполним проверку по вышеперечисленным параметрам.

Выполнение условия по току:

,

Найдём конечную температуру нагрева проводника:

,

С помощью кривой, представленной в [4], определяем значение температуры нагрева проводника к моменту отключения к .

Проверим на термическую стойкость:

,

Проверяем по условию коронирования:

,

,

,

,

Провод АС - 185 удовлетворяет всем условиям.

ДРУГОЙ ПОРЯДОК ФОРМУЛ!!!!!

4.3 Выбор изоляторов

Подвесные и опорные изоляторы, а также проходные изоляторы в местах прохода в ЗРУ либо КРУН используются для закрепления токоведущих частей, изолировав их от заземленных конструкций. Ниже проводится выбор и проверка изоляторов.

4.3.1 Выбор подвесных изоляторов

Подвесные изоляторы используются для изоляции и закрепления проводов воздушных линий электропередач, гибких шин открытых распределительных устройств подстанции. Подвесные изоляторы собраны в подвесные или натяжные гирлянды с определённым числом отдельных изоляторов в зависимости от уровня напряжения. В настоящее время в качестве подвесных изоляторов рекомендуется изоляторы типа ПС. Количество подвесных изоляторов в гирлянде в зависимости от их типов приведены в таблице 22. Подвесные изоляторы на термическую и электродинамическую стойкость по режиму короткого замыкания и по разрушающей нагрузке не проверяются.

4.3.2 Выбор опорных изоляторов

Опорные изоляторы используются для крепления жестких шин. Ниже произведена проверка выбранных опорных изоляторов по условиям: - по конструкции, в зависимости от места установки - по номинальному напряжению по выражению (62) переменный ток электрический энергия

,

,

Где - номинальное напряжение изолятора, кВ;

- напряжение электроустановки в месте установки изолятора, кВ.

- по допускаемой нагрузке по выражению (63)

,

где - соответственно фактическая и допустимая нагрузка на изолятор, Н.

В РУ - 10 кВ установлены опорные изоляторы типа ИОР - 10 - 750 - 2 УХЛ2.

Предлагается заменить данные изоляторы на полимерные изоляторы типа ОСК 3 - 10 - 2 УХЛ1.

Величина допустимой нагрузки определяется с коэффициентом запаса 60% от разрушающей нагрузки РАЗР на изгиб изолятора, Н; принимается по справочной литературе [7], в зависимости от выбранного изолятора.

Допустимую нагрузку определим по выражению (64)

,

Максимальная фактическая нагрузка на изолятор определяется по выражению (65)

,

где - величина ударного тока КЗ, А;

- коэффициент, зависящий от взаимного расположения проводников; принимается равным 1;

- коэффициент, зависящий от расчетной схемы, определяемый по справочной литературе [7],; для заземлённой шины на жёстких опорах равен 1;

а - расстояние между осями проводников, определяемый по справочной литературе [7], м; должно превышать допустимое изоляционное расстояние для данного рабочего напряжения по условиям выбора, для кВ принимаем а ?0,25 м;

L - длина пролёта между изоляторами, определяемый по справочной литературе [7], для РУ - 10 кВ принимаем 1,25 м;

- коэффициент формы, определяемый для шин прямоугольного сечения в зависимости от их размеров и величины по диаграмме [7];

- динамический коэффициент, определяемый в зависимости от частоты собственных колебаний шины 1 , Гц; по справочной диаграмме [7].

Величина определяется в зависимости от отношения (66)

,

где - основная гармоника колебаний шин, определяется по выражению (67);

- собственная частота сети, 50 Гц.

,

где - коэффициент, определяемый по справочной литературе [7], в зависимости от взаимного расположения шин; для заземлённой шины на жёстких опорах 4,73;

E - модуль упругости, определяемый по справочной литературе [7]; для шин из алюминия и его сплавов Па;

m- масса одного погонного метра шины, кг/м; принимаемая по справочной литературе [10]; -

- момент инерции, зависящий от формы и расположения шин, для горизонтальных шин прямоугольного сечения определим по выражению (68).

,

Где b и h - соответственно короткая и длинная сторона сечения шины, м.

,

Определяем величину , по выражению:

,

Определим отношение:

,

При данном значении отношения величина , определяемая по справочной диаграмме [1] равна 1.

Определяем фактическую нагрузку на изолятор:

,

,

,

Проверяем по номинальному напряжению: ,

Изоляторы ИОР - 10 - 750 - 2 УХЛ2 удовлетворяют расчётным условиям.

В ОРУ - 27,5 кВ установлены опорные изоляторы типа ИОС - 35 - 500 УХЛ, предлагается заменить данные изоляторы на полимерные изоляторы типа ОСК 8 - 35 - 3 УХЛ1.

,

Определяем величину , по выражению:

,

Определим отношение:

,

При данном значении отношения величина , определяемая по справочной диаграмме [1] равна 1,1.

Определяем фактическую нагрузку на изолятор:

,

,