Меню

Типовой проект тяговой подстанции постоянного тока

Проектирование тяговой подстанции постоянного тока

Тупиковая тяговая подстанция постоянного тока. Экономичная схема внешнего электроснабжения. Расчет трансформаторной мощности тяговой подстанции, выбор силовых трансформаторов. Вычисление токов короткого замыкания. Схема главных электрических соединений.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 04.05.2017
Размер файла 1,8 M
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО УрГУПС)

Кафедра «Электроснабжение транспорта»

Проектирование тяговой подстанции постоянного тока.

Неугодников Ю.П. Ягудин А.А.

В курсовом проекте 72 страниц, 17 рисунков, 15 таблиц, 1 приложений, 6 источников.

ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ, ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, СХЕМА, ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, НАПРЯЖЕНИЕ, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, СОПРОТИВЛЕНИЕ, ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ, ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ НОЖИ, ТРАНСФОРМАТОР, ТРАНСФОРМАТОРНАЯ МОЩНОСТЬ, ПОСТОЯННЫЙ ТОК, КОНТАКТНАЯ СЕТЬ, ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ.

В курсовом проекте разработана тупиковая тяговая подстанция постоянного тока. Выбрана наиболее экономичная схема внешнего электроснабжения. Рассчитана трансформаторная мощность тяговой подстанции, выбраны силовые трансформаторы, рассчитаны токи короткого замыкания, разработана схема главных электрических соединений, посчитаны максимальные рабочие токи, выбраны токоведущие части силового оборудования, рассчитана и выбрана аккумуляторная батарея, выполнена техника безопасности при выводе в ремонт ТСН ЗРУ 10кВ. Рассмотрены быстродействующие выключатели ВАБ-49.

1. Составление схемы внешнего электроснабжения

2. Составление структурной схемы тяговой подстанции

3. Расчет трансформаторной мощности тяговой подстанции

4. Выбор силовых трансформаторов

4.1 Повышающие трансформаторы электростанций

4.2 Головные понижающие трансформаторы подстанций

4.3 Трансформаторы для питания собственных нужд

4.4 Преобразовательные трансформаторы

4.5 Оформление результатов выбора

5. Расчет токов короткого замыкания на шинах РУ

5.1 Расчет сопротивлений от источника питания до точки КЗ

5.3 Составление и расчет схемы замещения

5.4 Расчет токов трехфазного симметричного КЗ

5.5 Оформление результатов расчета

6. Разработка схемы главных электрических соединений

7. Выбор силового оборудования тяговой подстанции

7.1 Расчет максимальных рабочих токов в распределительном устройстве переменного тока

7.2 Выбор токоведущих частей (проводников) Выбор гибких проводников

7.3 Проверка жестких проводников на электродинамическую стойкость

7.4 Проверка жестких проводников на термическую стойкость

7.5 Выбор изоляторов

7.6 Выбор коммутационной аппаратуры

7.7 Выбор измерительных трансформаторов

7.8 Выбор устройств защиты от перенапряжений

7.9 Расчет и выбор аккумуляторной батареи

8. Грозозащита подстанции

9. Техника безопасности при выводе в ремонт силового оборудования

9.1 Организационные и технические мероприятия, необходимые для безопасного производства работ

9.2 Вывод в ремонт ОПН ОРУ 110кВ

Список использованной литературы

Электрические железные дороги получают электрическую энергию от энергосистем, объединяющих в себе несколько электростанций. Электрическая энергия от генераторов электростанций передается через электрические подстанции, линии электропередачи различного напряжения и тяговые подстанции. На последних электрическая энергия преобразуется к виду (по роду тока и напряжения) используемому в локомотивах, и по тяговой сети передается к ним.

Вся совокупность устройств, начиная от генератора электростанции и кончая Тяговой сетью, составляет систему электроснабжения электрифицированных железных дорог. От этой системы питаются электрической энергией, помимо собственно электрической тяги, также все нетяговые железнодорожные потребители и потребители прилегающих районов.

Поэтому электрификация потребители железных дорог решает не только транспортную проблему, но и способствует решению важнейшей хозяйственной проблемы-электрификации.

Тяговые и трансформаторные подстанции являются одним из силовых элементов систем электроснабжения электрифицированных железных дорог. Они осуществляют преобразование не только уровня напряжения, но и рода тока (тяговые подстанции постоянного тока).

Проектирование тяговых подстанция- это сложная и ответственная задача, которая должна решаться в соответствии с действующими нормами и требованиями, а так же с применением современного электротехнического оборудования.

Основной целью данного курсового проекта является выработка умений при расчете тяговых подстанций, знакомство с конструкциями и видами силового оборудования.

В курсовом проекте ставятся задачи: составить схему внешнего электроснабжения, структурную схему тяговой подстанции. Рассчитать трансформаторные мощности тяговой подстанции; выбрать силовые трансформаторы.

Рассчитать токи короткого замыкания на шинах РУ, разработать схему главных электрических соединений, выбрать силовое оборудование тяговой подстанции.

Произвести технику безопасности при выводе в ремонт силового оборудования, составить технологическую карту по выводу в ремонт ТСН ЗРУ 10кВ.

Рассмотреть быстродействующие выключатели ВАБ-49.

1. Составление схемы внешнего электроснабжения

Составим план схемы внешнего электроснабжения. Для этого проведем в масштабе линию, равную длине электрифицируемого участка (L=200 км). От левого конца участка откладываем линию l1=10 км и из этой точки поднимаем перпендикуляр, равный расстоянию от участка до источника питания A

(lA=40 км). После этого откладываем расстояние между источниками питания lAB=60 км и из этой точки также поднимаем перпендикуляр равный расстоянию от участка до источника питания B (lB=70 км). Затем откладываем расстояние между источниками питания lBC=100 км и из этой точки поднимаем перпендикуляр равный расстоянию от участка до источника питания C (lC=30 км). После этого откладываем l2=30 км, от источника питания вправо.

Общее количество ТП на электрифицируемом участке длиной L можно определить по формуле:

где INT( ) — функция, определяющая целую часть выражения в скобках;

lmax — максимальное расстояние между ТП.

Так как максимальное расстояние между ТП при электрической тяге на постоянном токе составляет 15 км, то общее количество ТП участка длиной 185 км составит

Составим схему внешнего электроснабжения при двухцепной ЛЭП на раздельных опорах. В этом случае при UЛЭП=110 кВ между двумя опорными ТП допускается располагать не более пяти промежуточных ТП, причем две из них должны быть транзитными.

Допустим, что опорными ТП являются ТП2, ТП8 иТП14.

Рассмотрим данный вариант расположения ТП:

Все расстояния между подстанциями равны 15 км, кроме расстояния между ТП14 и ТП15, которое равно 5км.

Теоремой Пифагора по рис.1.1 определим расстояния от источника А до ТП2, от источника В до ТП8 и от источника С до ТП14:

Суммарная длина от источников до ТП равна:

Рисунок 1.1 — Схема внешнего электроснабжения

2. Составление структурной схемы тяговой подстанции

Для дальнейшего расчета выберем тупиковую подстанцию ТП №15(рисунок 1.1). Составим её структурную схему (рисунок 2.1), учитывая, что по заданию она имеет следующие РУ: 110; 10 (2 фидера НТП) 3,3; 0,4 кВ.

Рисунок 2.1 — Структурная схема расчетной тупиковой ТП15

3. Расчет трансформаторной мощности тяговой подстанции

Расчет трансформаторной мощности, выбор трансформаторов и преобразовательных агрегатов

Расчеты этого пункта произведем согласно методике изложенной в /9/. Расчетная трансформаторная мощность тяговой подстанции для совместного питания тяговой нагрузки и нетяговых потребителей S определяется по формуле:

S = (ST10+S35)KP1 , (1.2)

необходимая расчетная трансформаторная мощность для питания тяговой и нетяговой нагрузки напряжением 10 кВ, кВА;

необходимая расчетная трансформаторная мощность для питания нетяговой нагрузки напряжением 35 кВ, кВА;

коэффициент, учитывающий разновременность наступления максимумов нагрузок на шинах 10 кВ В нашем случае равен 0,95 /9/.

ST10 = (ST + nтсн STСН +S10)KP3, (1.3)

трансформаторная мощность, необходимая для питания тяговой нагрузки;

мощность одного трансформатора собственных нужд;

количество основных и дополнительных трансформаторов собственных нужд, находящихся в работе;

расчетная трансформаторная мощность, необходимая для питания нетяговой нагрузки напряжением 10 кВ;

коэффициент, учитывающий разновременность наступления максимумов тяговой и нетяговой нагрузок, равен 0,95 /9/.

Расчетная трансформаторная мощность, необходимая для питания нетяговой нагрузки напряжением вычисляется по формуле

Где — коэффициент, учитывающий несовпадение максимумов нагрузки отдельных фидеров, принимается равным 0,95;

— расчетная трансформаторная мощность, необходимая для питания нетяговой нагрузки по каждому из фидеров;

Рассчитаем величину трансформаторной мощности для питания тяговой нагрузки:

— значение мощности для питания тяги, из исходных данных равно 9300 кВт.

Читайте также:  Величина сопротивления растеканию тока заземляющего устройства это

Так как принимается 6-пульсовый преобразователь к использованию на тяговой подстанции то значение соsт принимаем равным 0,94 /9/;

Определим трансформаторную мощность для питания нетяговой нагрузки по одному из фидеров 10, 35 кВ по формуле:

= 0,5кн(1+ ), (1.6)

— максимальная расчетная нагрузка фидера, кВА;

— коэффициент заполнения суточного графика нагрузки фидера;

КН — коэффициент, учитывающий внутремесячную неравномерность электропотребления нетяговой нагрузки (отношение среднемесячной нагрузки наиболее загруженного месяца к средне нагрузке наиболее загруженных суток), принимается равным 0,9.

Нагрузка фидера складывается из нагрузки промышленных предприятий, сельскохозяйственной и коммунально-бытовой нагрузки. С учётом разновременности максимума нагрузки определяется по формуле:

Где — постоянные потери в стали трансформатора, принимаем равными 2%;

— переменные потери потери в сетях с учетом потерь в обмотках трансформаторов, принимаем равными 8%;

— максимальная мощность, потребляемая промышленной нагрузкой, кВА;

— максимальная мощность, потребляемая сельскохозяйственной и коммунально-бытовой нагрузкой, кВА.

Расчет ведем по двум формулам (1.7) и (1.8), в качестве результата принимаем наибольшее значение.

Определим максимальную мощность, потребляемую отдельными нетяговыми потребителями по каждому из фидеров по формуле;

где — коэффициент спроса промышленной нагрузки, равный 0,5..0,55 в данном проекте принимаем его равенство 0,5. А для сельскохозяйственной и коммунально-бытовой нагрузки 0,58..0,62 принимаем равным 0,6;

— значение установленной мощности для каждого вида нетяговой нагрузки;

— коэффициент мощности промышленной или сельскохозяйственной и коммунально-бытовой нагрузки, принимаем равным 0,9.

Коэффициент заполнения суточного графика нетяговой нагрузки фидера найдем из выражения:

где — коэффициент заполнения суточного графика промышленной нагрузки, принимаем равным 0,6 при двухсменной работе, 0,8 при трехсменной и 1 при круглосуточной;

— то же, но для сельскохозяйственной и коммунально-бытовой нагрузки, принимаем равным 0,6; 0,8; 1 соответственно;

Выполним расчеты мощности на фидерах нетяговых потребителей по формуле 1.9 для РУ-10 кВ:

Для промышленных нагрузок:

Для сельскохозяйственных и коммунально-бытовых нагрузок:

Определим максимум нетяговой нагрузки по формуле 1.7 для РУ-10 кВ:

То же, но по формуле 1.8 для РУ-10 кВ:

В качестве значения максимума нетяговой нагрузки по каждому из фидеров выбираем наибольшее значение, тогда:

Определим по формуле 1.10 коэффициент заполнения суточного графика движения нетяговой нагрузки:

По формуле 1.6 определим трансформаторную мощность, необходимую для питания нетяговой нагрузки:

Величина заданной трансформаторной мощности для питания тяговой нагрузки высчитывается по формуле 1.5:

Тогда расчетная трансформаторная мощность по формуле 1.4:

Величина трансформаторной мощности по формуле 1.3:

Определим расчетную трансформаторную мощность тяговой подстанции для совместного питания тяговой нагрузки и нетяговых потребителей по формуле 1.2:

4. Выбор силовых трансформаторов

4.1 Повышающие трансформаторы электростанций

Генераторы на электростанциях вырабатывают электроэнергию с напряжением 6, 10,15 или 20 кВ. Чтобы передать эту энергию потребителям на достаточно большие расстояния, необходимо повысить напряжение до 110 кВ или выше. Для этого на электростанциях после генераторов устанавливают повышающие двухобмоточные трансформаторы. Число таких трансформаторов равно числу генераторов, а мощность одного трансформатора должна быть не ниже мощности одного генератора. Следовательно,

где SТГ — номинальная мощность повышающего трансформатора,

установленного после генератора;

SНГ — номинальная мощность одного генератора.

Определим полную (кажущуюся) номинальную мощность генератора В для линии с напряжением =110 кВ, если =63 МВт, =0,87.

Выбираем трансформатор ТДЦ-80000/110 ( ) в количестве 6 штук.

Сведем технические характеристики трансформатора в таблицу 4.1

Таблица 4.1 — Технические характеристики ТДЦ-80000/110

Источник

Типовой проект 501-4-24.87 Унифицированные тяговые подстанции магистральных железных дорог постоянного и переменного тока. Здание подстанции постоянного тока с выпрямительными агрегатами (стены кирпичные)

501-4-24.87

Унифицированные тяговые подстанции магистральных железных дорог постоянного и переменного тока. Здание подстанции постоянного тока с выпрямительными агрегатами (стены кирпичные)

1987 год

На данный проект имеется

Документация в электронном виде

Что такое паспорт проекта ?

Паспорт проекта — это краткое описание типового проекта представленного на нескольких листах формата А4. Количество листов варьируется от 1 до 15 (обычно 2-4.)

Внимание ! Паспорт проекта не является типовым проектом. Покупка паспорта типового проекта необходима для ознакомления с кратким содержанием проекта

Практически 95% проектов рассчитаны в ценах 1984 года. Возможен примерный перевод по коэффициентам. Для расчета необходимо купить паспорт проекта и произвести пересчет в текущие цены

Мы предоставляем расчет — «Справка о сметной стоимости объекта капитального строительства»

Стоимость данной услуги — 1200 руб.

Заявка

на предоставление справки о сметной стоимости объекта капитального строительства

*Поля обязательные для заполнения

Изображения

Типовой проект 501-4-24.87 Унифицированные тяговые подстанции магистральных железных дорог постоянного и переменного тока. Здание подстанции постоянного тока с выпрямительными агрегатами (стены кирпичные)

Для завершения процедуры покупки паспорта типового проекта необходимо нажать на кнопку «Скачать паспорт» и сохранить файл с расширением PDF в любом удобном для Вас месте.

Внимание!
Для чтения вложения необходимо иметь на компьютере бесплатную программу Adobe Acrobat Reader для чтения файлов в формате PDF. Вы можете бесплатно скачать программу по ссылке Скачать Acrobat reader

Для завершения процедуры покупки комплекта типового проекта необходимо нажать на кнопку «Скачать комплект» и сохранить файл с расширением PDF в любом удобном для Вас месте.

Внимание!
Для чтения вложения необходимо иметь на компьютере бесплатную программу Adobe Acrobat Reader для чтения файлов в формате PDF. Вы можете бесплатно скачать программу по ссылке Скачать Acrobat reader

© фонд ВЦИС, 2000-2021г.

Все права защищены. Полное или частичное копирование материалов запрещено Аренда сканеров

Источник

Схема тяговой подстанции переменного тока: Типовые схемы тяговых подстанций для разных видов транспорта

Тяговая подстанция Википедия

Тя́говая подста́нция — электроустановка, предназначенная для понижения электрического напряжения и последующего преобразования (выпрямления) тока (для подстанций постоянного тока) с целью передачи его в контактную сеть для обеспечения электрической энергией электровозов, электропоездов, трамваев и троллейбусов. Тяговые подстанции бывают постоянного и переменного тока.

Тяговые подстанции железной дороги

Тяговая подстанция железной дороги предназначена для распределения, преобразования электроэнергии, питания тяговых (электроподвижного состава) и нетяговых железнодорожных потребителей. Тяговые подстанции железной дороги получают электроэнергию от энергосистем через систему внешнего электроснабжения, после чего энергия распределяется между тяговыми (через систему тягового электроснабжения) и нетяговыми потребителями.

Классификация

По способу присоединения к системе внешнего электроснабжения:

  • Опорная (узловая) – получает питание от сети внешнего электроснабжения по трём и более линиям электропередачи напряжением 110 или 220 кВ, и служит источником питания для других тяговых подстанций.
  • Тупиковая (концевая) – получает питание по двум радиальным ЛЭП от соседней подстанции.
  • Промежуточная – получает питание по вводам от двух соседних подстанций.

Промежуточные в свою очередь делятся на:

  • Транзитная (проходная) – включается в рассечку ЛЭП.
  • Отпаечная – подключается к отпайкам или ответвлению ЛЭП.

По системе электрической тяги:

  • Постоянного тока 3,3 кВ
  • Переменного тока 27,5 кВ
  • Переменного тока 2×27,5 кВ
  • Стыковые

По типу преобразователей:

  • Выпрямительные
  • Выпрямительно-инверторные

По значению питающего напряжения:

6, 10, 35, 110, 220 кВ

По системе управления:

  • Телеуправляемые
  • Нетелеуправляемые

По способу обслуживания:

  • Без дежурного персонала
  • С дежурством на дому
  • С постоянным дежурным персоналом
  • Стационарные
  • Передвижные

Схемы питания тяговых подстанций

Максимальное расстояние между соседними тяговыми подстанциями: 15 км на постоянном токе и 50 км – на переменном.

Каждая тяговая подстанция получает питание от двух независимых источников, так как электрифицированные железные дороги являются потребителем первой категории.

Питание тяговых подстанций может осуществляется по одноцепной ЛЭП, двухцепной ЛЭП на общих и на раздельных опорах.

При питании от одноцепной линии между опорными подстанциями располагаются не более трёх транзитных подстанций.

При питании от двухцепной линии на общих опорах:

  • для ЛЭП-220 кВ — не более пяти транзитных при электрической тяге как на переменном, так и постоянном токе;
  • для ЛЭП-110 кВ — не более пяти транзитных при электрической тяге на постоянном и трех — на переменном токе.
Читайте также:  Понижающий регулятор с повышенным током

При питании от двухцепной линии на раздельных опорах:

  • для ЛЭП-220 кВ — не более пяти подстанций (2 транзитные 3 отпаечные) при электротяге как на постоянном, так и на переменном токе;
  • для ЛЭП-110 кВ — не более пяти подстанций (2 транзитные 3 отпаечные) при электрической тяге на постоянном и трех (2 транзитные 1 отпаечная) — на переменном токе.

Структура тяговых подстанций

На тяговые подстанции железной дороги поступает энергия напряжением 110, 220 кВ, на некоторые старые тяговые подстанции постоянного тока может поступать напряжение 35 кВ.

Тяговые подстанции имеют от 2 (на транзитных, отпаечных, тупиковых подстанциях) до 6 (на опорных подстанциях) вводов.

Распределительное устройство высокого напряжения

Обычно это РУ 110 или 220 кВ, от них через понижающий трансформатор энергия поступает на РУ 6 (10), 35 кВ, а также на тяговое РУ 27,5 кВ.

На некоторых подстанциях постоянного тока РУ высокого напряжения может быть 35 кВ, в этом случае от него питаются: через преобразовательный агрегат тяговое РУ 3,3 кВ, трансформаторы собственных нужд, РУ 6 (10) кВ, а также нетяговые потребители.

Схемы РУ высокого напряжения различаются в зависимости от типа подстанции.

Распределительные устройства низкого напряжения

На тяговых подстанциях переменного тока РУ 6 (10) и 35 кВ используются только для питания нетяговых потребителей.

На тяговых подстанциях постоянного тока РУ 6 (10) кВ используются для питания: через преобразовательный агрегат РУ 3,3 кВ, трансформаторов собственных нужд, а также нетяговых потребителей. РУ 35 кВ используется только для питания нетяговых потребителей, за исключением случаев, когда РУ 35 кВ является основным.

Преобразовательные агрегаты

Выпрямители и инверторы используются на тяговых подстанциях постоянного тока для питания РУ 3,3 кВ выпрямленным током и для возврата энергии, вырабатываемой при рекуперативном торможении из контактной сети в общую сеть переменного тока.

Фидеры используются для присоединения к распределительным устройствам тяговой подстанции контактной сети и других потребителей электроэнергии.

Тяговые подстанции постоянного тока

Тяговые подстанции постоянного тока в России строятся вдоль полотна железной дороги на расстоянии 10—15 км одна от другой [источник не указан 3036 дней] . Это расстояние зависит, как от объёмов движения поездов, так и от профиля пути. Получают электроэнергию от подстанций ФСК «ЕЭС России» по воздушным и кабельным линиям электропередачи напряжением 6—220 кВ. Электроэнергия поступает в первичное открытое или закрытое распределительное устройство.

Далее электроэнергия поступает на понижающий трансформатор, откуда она подаётся на преобразовательный агрегат (выпрямитель). С преобразовательного агрегата выпрямленный ток подаётся на основную и резервную системы шин и распределяется в контактную сеть через быстродействующие выключатели.

В связи с широким использованием на современном электротранспорте рекуперативного торможения, на тяговых подстанциях (в основном железнодорожных) начинают использоваться инверторы, передающие энергию из контактной сети в общую сеть переменного тока. Выключение выпрямителя и включение инвертора производится автоматически при повышении напряжения контактной сети выше номинального.

В Российской Федерации номинальное напряжение тяговой сети железных дорог установлено на уровне 3300 В Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации.

Тяговые подстанции наземного электротранспорта

Тяговые подстанции трамваев и троллейбусов служат для преобразования трехфазного переменного тока (обычно напряжением 6 или 10 кВ) в постоянный ток. Напряжение постоянного тока для городского электротранспорта в большинстве городов мира принято: на токоприемнике трамвая и троллейбуса 550 В, на шинах тяговых подстанций 600 В.

Питание тяговых подстанций электроэнергией производится по воздушным или кабельным линиям напряжением 6 или 10 кВ от энергосистемы.

Классификация

По способу работы и обслуживанию:

  • С обслуживающим персоналом (автоматизированные и нет)
  • Автоматические, без обслуживающего персонала
  • Телеуправляемые, без обслуживающего персонала

Обслуживающий персонал на тяговых подстанциях используется в основном в небольших городах, где количество подстанций малое и системы телеуправления не рациональны, либо на важных подстанциях в больших системах электротранспорта.

Но, даже при наличии персонала на подстанции, управление на ней может быть автоматизировано и человек выполняет лишь наблюдение (кроме аварийных ситуаций)

Автоматические подстанции редко могут использоваться без персонала и не имея никакого внешнего управления. Но они имеют самую низкую надёжность электроснабжения, поэтому используются лишь для малозначимых линий с низкой интенсивностью движения.

В средних и крупных системах электротранспорта подстанции управляются дистанционно, по системе телеуправления. Персонал на них не используется, оперативные переключения выполняются из районных центров управления.

  • Одноагрегатные
  • Многоагрегатные

Одноагрегатные подстанции предлагалось располагать для систем децентрализованого электроснабжения, на вылетных линиях. Но они не получили широкого распространения ввиду невысокой надёжности, так как агрегат может часто выходить из строя, кроме того, он требует частого обслуживания, которое ограничивается в таком случае режимом работы электротранспорта.

В централизованных системах электроснабжения, коих большинство, применяются 3-х агрегатные, а также 2-х и 4-х агрегатные, подстанции, которые обеспечивают достаточный резерв по мощности и по надёжности. Использование централизванной системы позволяет снизить суммарную мощность подстанций, их количество, а значит и затраты на их строительство, обслуживание.

  • Наземные
    • Открытые
    • Закрытые
  • Подземные

Структура подстанции

Электроэнергия на тяговые подстанций поступает как правило напряжением 6 или 10 кВ от энергосистемы. Через коммутационную аппаратуру она подаётся на распределительное устройство (РУ) 6/10 кВ.

Коммутационная аппаратура ввода состоит из линейного разъединителя, высоковольтного выключателя (маломаслянного, вакуумного или др.) и шинного разъединителя.

Вводов у подстанции может быть до нескольких штук (1, 2, 3), но большинство подстанций на просторах СНГ имеют два: ввод α (основной) и ввод β (резервный). Переход с одного ввода может снабжаться автоматикой

Распределительное устройство высокого напряжения

Схемы РУ ВН подстанций достаточно разнообразны. Это может быть одна секция шин, две секции с раздельным подключением к вводам, две секции с возможностью работы от всех вводов и др. Между секциями на мощных подстанциях используются схемы с двумя (возможно и более) секциями шин обеспечивающие высокую их надёжность в случае аварийных ситуаций (КЗ, отключение одной из секций) или ремонта без полного отключения подстанции.

От РУ ВН через коммутационную аппаратуру питаются трансформаторы собственных нужд и преобразовательные агрегаты

Преобразовательные агрегаты

Количество преобразовательных агрегатов определяет мощность тяговой подстанции. Их может быть от одного и более, но наибольшее распространение на просторах СНГ имеют 2-х и 3-хагрегатные подстанции.

Преобразовательный агрегат тяговых подстанций трамвая и троллейбуса состоит из трансформатора и выпрямителя. Выпускавшиеся в СССР выпрямительные агрегаты ВАКЛЕ имели номинальный выходной ток 1000 А, 2000 А и, в редких случаях, 3000 А.

Трансформатор агрегата питается напряжением 6/10 кВ и на выходе имеет номинальное переменное напряжение в 565 В. Применяющиеся на тяговых подстанциях трансформаторы обычно имеют вторичную обмотку типа «звезда-обратная звезда» с уравнительным реактором, поэтому на выходе получается шестифазная система напряжения. Реактор соединяет нейтрали звёзд и имеет вывод со своей средней точки. Этот вывод — отрицательный полюс системы постоянного напряжения, поэтому он сразу подключается к РУ отрицательной полярности.

Трансформаторы современных агрегатов могут иметь и другие схемы вторичной обмотки (звезда, треугольник), так как что связано с применением более совершенных выпрямителей, например В-ТПЕД.

Выпрямитель ВАКЛЕ состоит из одного или нескольких блоков БВКЛЕ (номиналом 1000 А). Схема выпрямителя представляет из себя двойную схему Миткевича. Выпрямленный ток имеет шестипульсную форму. Выход выпрямителя имеет положительный потенциал и подключается к РУ положительной полярности.

До 1970-х гг. широко использовались ртутные выпрямители

Трансформаторы тяговых подстанций переменного тока

Для питания ЭПС однофазным переменным током напряжением 27,5 кВ на тяговых подстанциях могут быть использованы однофазные и трехфазные понижающие трансформаторы. Однофазные трансформаторы нашли применение только при электрификации железных дорог по системе электроснабжения 2 х 25 кВ.

Читайте также:  Картинки том бьет током

Трехфазные трехобмоточные трансформаторы типа ТДТНЖ (трехфазный, с дутьевым охлаждением, трехобмоточный, с регулированием напряжения под нагрузкой, для железнодорожного транспорта) с первичным напряжением 110-220 кВ. Первичные обмотки таких трансформаторов соединяются в «звезду», вторичные на напряжение 27,5 и 10 кВ — в «треугольник», на напряжение 35 кВ — в «звезду» (рис. 1, а). Вершина с «треугольника» подключается к тяговому рельсу, а вершины — к контактной сети слева и справа от подстанции. Однофазная тяговая нагрузка слева от подстанции питается током /л, который протекает под действием напряжения, нагрузка справа получает ток /п, протекающий по ней под действием напряжения. Суммируясь в рельсовом фидере токи /л и /п создают ток /р (рис. 1, в) со знаком «минус», направленный от рельса к вершине с «треугольника». Распределение токов нагрузок между фазами «треугольника» определяется только сопротивлением этих фаз.
Трансформаторы ТДЦТП выпускаются для передвижных тяговых подстанций.
Неравномерная загрузка фаз трансформаторов, питающих контактную сеть, приводит к появлению токов и напряжений обратной последовательности (НОП). Последние оказывают влияние на работу потребителей, питающихся от тяговых подстанций и сетей, к которым подключаются тяговые подстанции,

Параметры трехфазных трансформаторов для электрической тяги переменного тока

Основными приемниками электроэнергии у потребителей являются асинхронные двигатели. Не симметрия напряжения приводит к уменьшению максимального момента двигателя и увеличению его нагрева. При несимметричной системе напряжений круговое вращающееся синхронное магнитное поле заменяется эллиптическим. Последнее может быть разложено на два круговых, вращающихся в разные стороны в соответствии с симметричными составляющими напряжений прямой и обратной последовательностей. То и другое поле создают свои вращающиеся моменты, действующие в противоположных направлениях. Результирующий момент вращения электродвигателя можно представить как разность двух моментов, создаваемых напряжениями прямой и обратной последовательностей. Практически встречающаяся не симметрия не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на максимальный вращающий момент асинхронного двигателя.
На нагревание двигателя не симметрия напряжений оказывает значительно большее влияние. Объясняется это тем, что сопротивление обратной последовательности асинхронного двигателя много меньше сопротивления прямой последовательности, поэтому даже при небольшом напряжении обратной последовательности ток обратной последовательности получается большим, что может приводить к перегреву двигателя. Для трехфазных двигателей допускается длительное напряжение нулевой последовательности 2% номинального.
Однофазные приемники электроэнергии воспринимают не симметрию напряжения как отклонение или колебание напряжения.
Рассмотрим параллельную работу трехфазных трансформаторов тяговых подстанций. Фазы обмоток 27,5 кВ загружены неравномерно. Если присоединить к высоковольтной линии ВЛ (рис. 2) трансформаторы одноименными первичными выводами к соответствующим фазам ВЛ питающей сети, то получится значительная неравномерность загрузки фаз сети, крайне нежелательная для энергосистемы b промышленных потребителей, так как вызывает дополнительные потери напряжения и искажение напряжения трехфазных потребителей. Основным методом выравнивания нагрузки по фазам, а следовательно, снижения несимметрии является чередование фаз А, В, С трансформаторов при подключении к высоковольтной воздушной линии электропередачи ВЛ, фазы которой обозначены Ж (А), 3 (В), К(С) буквами расцветки этих фаз (желтая, зеленая, красная).

Рис. 2. Схема фазировки тяговых подстанций переменного тока с трехфазными трансформаторами
На рис. 2 показано подключение трансформаторов семи подстанций. Так как две соседние подстанции питают с двух сторон контактную сеть КС одного участка, то их трансформаторы должны быть подключены так, чтобы от ВЛ подавались на этот участок напряжения одной и той же фазы. Каждый участок межподстанционной зоны таким образом является нагрузкой одной фазы энергосистемы. Подключение этих участков к фазам ВЛ чередуется, а тяговые подстанции делятся по способу подключения на три I, II, III. Этот метод выравнивания токов и напряжений по фазам питающей ВЛ является идеализированным. В реальных условиях добиться полной симметрии нагрузок и напряжений невозможно, так как нагрузки фаз трансформаторов зависят от количества поездов на участке и потребляемых ими токов, последнее во многом зависит от профиля пути, веса поезда и т.д.
На тяговых подстанциях системы электроснабжения 2 х 25 кВ устанавливаются однофазные трансформаторы типа ОРДНЖ с расщепленной вторичной обмоткой, дутьевым охлаждением и регулированием напряжения под нагрузкой на вторичных обмотках 27,5 кВ (табл. ). Предусмотрено ступенчатое регулирование напряжения в пределах ±6 х 1,67°/о от номинального напряжения с помощью переключателя типа РНТА-35/320А.
Для понижения напряжения 50 кВ между подстанциями устанавливают автотрансформаторы типа АОМНЖ. С их помощью напряжение регулируется в широком диапазоне: от 20,5 до 31,5 кВ.

Источник



Расчет и проектирование тяговой подстанции постоянного тока

чертеж Расчет и проектирование тяговой подстанции постоянного тока

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»
Кафедра «Электроснабжение железных дорог»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции»
на тему: «Расчет и проектирование тяговой подстанции постоянного тока»
Санкт-Петербург 2014г.

Тяговая подстанция является ответственным электротехническим сооружением (электроустановкой), оснащенной мощной современной силовой (трансформаторы, автотрансформаторы, полупроводниковые преобразователи, батареи конденсаторов), коммутационной (выключатель постоянного тока, разъединители, короткозамыкатели) и вспомогательной аппаратурой, большая часть которой работает в режиме авто — телеуправления.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ГЛАВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ. ВЫБОР ЧИСЛА, ТИПА СИЛОВЫХ И ТЯГОВЫХ АГРЕГАТОВ (ТРАНСФОРМАТОРОВ И ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ)
2. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ШИНАХ РУ
2.1. Расчет токов короткого замыкания аналитическим методом с применением типовых кривых
2.1.1. Составление схемы замещения.
2.2. Расчет тока короткого замыкания.
2.2.1 Определение относительных сопротивлений элементов схемы замещения.
2.2.2. Определение электрической удаленности точки короткого замыкания (К-1, от источников питания).
2.2.3. Определение трехфазных токов и мощности короткого замыкания в точке К-1.
2.2.4. Определение двухфазного токов и мощности короткого замыкания в точке К-1.
2.2.5 Определение однофазного тока короткого замыкания в точке К-1.
2.2.5.1. Определение сопротивления прямой последовательности.
2.2.5.2. Определение сопротивления обратной последовательности.
2.2.5.3. Определение сопротивлений нулевой последовательности.
2.2.6. Определение трехфазных токов и мощности короткого замыкания в точке К-2.
2.2.7. Определение двухфазных токов и мощности короткого замыкания в точке К-2.
2.2.8. Определение трехфазных токов и мощности короткого замыкания в точке К-3.
2.2.9. Определение двухфазных токов и мощности короткого замыкания в точке К-3.
2.2.10. Определение трехфазного тока и мощности короткого замыкания в точке К-4.
2.2.11. Определение трехфазного тока и мощности короткого замыкания в точке К-5.
2.2.12. Определение активного и индуктивного сопротивления трансформатора собственных нужд.
3. ВЫБОР, РАСЧЕТ И ПРОВЕРКА ШИН, ОСНОВНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
3.1. Выбор шин РУ
3.1.1. Выбор шин ОРУ — 110 кВ
3.1.2. Выбор шин ЗРУ-10,5 кВ.
3.1.3. Выбор шин ЗРУ – 3,3 кВ
3.2. Выбор и проверка выключателей переменного и постоянного тока
3.2.1. Выбор высоковольтного выключателя на 110 кВ
3.2.2. Выбор высоковольтного выключателя на 10 кВ
3.2.3. Выбор быстродействующего автоматического выключателя постоянного тока 3,3 кВ
3.3. Выбор разъединителей
3.3.1. Выбор разъединителей ОРУ – 110 кВ
3.3.2. Выбор разъединителей ЗРУ – 10 кВ
3.3.3. Выбор разъединителей ЗРУ – 3,3 кВ
3.4. Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока
3.5. Выбор и проверка измерительных трансформаторов напряжения
4. ВЫБОР АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ И ЗАРЯДНО-ПОДЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА (ЗПУ)
4.1. Выбор аккумуляторной батареи
4.1.1. Определение тока длительного разряда
4.1.2. Определение расчетного тока кратковременного разряда
4.1.3. Определение расчетной емкости батареи
4.1.4. Определение номера батареи по расчетной емкости
4.1.5. Определение номера батареи по кратковременного разряда
4.1.6. Определение числа последовательно включенных элементов батареи, питающих шины включения (ШВ) напряжением в режиме подзаряда:
4.1.7. Определение числа элементов, питающих шины управления, (ШУ) напряжением в режиме постоянного подзаряда:
4.2. Выбор зарядно-подзарядного устройства (ЗПУ)
4.2.1. Ток заряда для батареи типа 3 ОРzS 300 LA определяется по формуле:
5. РАСЧЁТ КОНТУРА ЗАЗЕМЛЕНИЯ
СПЕЦИФИКАЦИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Состав: Пояснительная записка. Однолинейная схема транзитной тяговой подстанции, Спецификация

Источник