Расчет параметров режимов и оборудования электрических сетей Содержание Введение 1. Расчет электрической сети 1.1 Исходные данные 1.2 Выбор напряжения сети 1.3 Выбор проводов воздушных линий 1.4 Выбор трансформаторов 1.5 Расчет параметров сети 1.5.1 Определение параметров ЛЭП и каталожных данных трансформаторов 1.5.2 Расчет параметров схемы замещения 1.6 Расчет нормального режима работы замкнутой сети 2. Расчет электрической части подстанции 2.1 Выбор схемы электрических соединений подстанции 2.2 Выбор трансформаторов собственных нужд 2.3 Расчет токов короткого замыкания 2.4 Выбор высоковольтных аппаратов РУ электрических частей 2.5 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения 2.6 Компоновка РУ 220 кВ и конструктивная часть 2.7 Компоновка РУ 10 кВ и конструктивная часть 2.8 Выбор ошиновки РУ 3. Расчет электромагнитных переходных процессов 4. Расчет продольной дифференциальной токовой защиты 4.1 Исходные данные 4.2 Расчет токов короткого замыкания 4.3 Расчет продольной дифференциальной токовой защиты 4.3.1 Предварительный расчет дифференциальной защиты и выбор типа реле 4.3.2 Выбор установок реле ДЗТ-11 4.4 Расчет максимальной токовой зашиты с комбинированным пуском по напряжению 5. Монтаж и установка оборудования на подстанции 5.1 Общие сведения об устройстве трансформаторных подстанций 5.2 Монтаж оборудования трансформаторных подстанций 5.3 Монтаж РП и КТП 5.4 Монтаж силовых трансформаторов 5.5 Монтаж шин 5.6 Монтаж изоляторов 5.7 Монтаж заземления 5.8 Монтаж вторичных цепей 5.9 Монтаж коммутационных аппаратов и измерительных трансформаторов 5.10 Монтаж высоковольтных выключателей 5.11 Монтаж выключателей нагрузки 5.12 Монтаж разъединителей 5.13 Монтаж предохранителей 5.14 Монтаж измерительных трансформаторов Выводы Список использованной литературы Введение Энергетика - это ключевой фактор в мире на рубеже третьего тысячелетия. Без того или иного вида энергии нельзя представить себе жизнь человечества. Эволюция образа жизни, рост населения планеты, неуклонное развитие производства и практически любая активная деятельность человека связаны с ростом потребления различной энергии. Таким образом очевидно, что проблема энергосбережения и, как следствие, учета потребления энергоресурсов чрезвычайно актуальна как на государственном уровне, так и для отдельно взятых предприятий, в первую очередь - промышленных. Цель бакалаврской работы: необходимо рассчитать параметры электрической сети, выполнить расчет электрической части подстанции, осуществить выбор коммутационного и измерительного оборудования, рассчитать электрические переходные процессы в электрической сети, выполнить основную релейную защиту трансформатора, разработать мероприятия по осуществлению энергосбережения в электрической сети. 1. Расчет электрической сети 1.1 Исходные данные Исходные данные представлены в виде таблицы и исходной схемы см. ниже. Таблица 1.1 - Исходные данные Номер варианта Номер схемы Длина ВЛ, км Мощности нагрузок, мВА Л-1 Л-2 Л-3 Л-4 S-1 S-2 S-3 S-4 5 5 40 50 40 30 60+j30 II 10+j10 I - 60+j45 III Рисунок 1.1 - Исходная схема 1.2 Выбор напряжения сети Расчет напряжений на участках сети выполняется по формуле Илларионова [2]: Для определения напряжения необходимы данные длинны и мощности на участках сети. Первое берется из задания, мощности рассчитываются согласно примеру приведенному [2]. Рисунок 1.2.1 - Схема для расчета замкнутого контура. Из расчета видно, что численные значения мощностей розных по направлению - совпадают. Значит расчет выполнен - верно. Полученные значения округляются до ближайшего класса напряжения. Из задания известно, что потребители питаются от одного контура, значит и класс напряжения для всей сети един. Класс напряжения 220кВ обеспечивает качественную работу сети при аварийных отключениях. 1.3 Выбор проводов воздушных линий Выбор проводов выполнен по току. Для расчета токов на участках сети используется формула [3]: Расчетные данные токов заносятся в таблицу 3.1 Таблица 1.3.1 - Характеристики участков. Участок сети Ток, кА Длительно допустимый ток, А Марка провода Класс напряжения А1 0.185 710 АС 300/39 220 кВ 12 0.016 605 АС 240/32 220 кВ 23 0.026 605 АС 240/32 220 кВ А3 0.223 710 АС 300/39 220 кВ Примечание: Потребитель 2 - первой категории электроснабжения, поэтому питающая сеть обязана обеспечивать надежность работы при аварийном отключении линии Л1 или Л2. 1.4 Выбор трансформаторов Выбор трансформатора для потребителя 1: Так как потребитель 1 второй категории, то его удовлетворит питание от двух вводов и подстанция с двумя параллельно работающими трансформаторами, Так как коэффициент загрузки меньше 0,7, то два параллельно работающих трансформатора ТРДНЦ-63000/220 удовлетворяют предъявляемые требования. Выбор трансформатора для потребителя 2: Потребитель 2 первой категории, поэтому питание выполнено с двух сторон линиями Л3 и Л4. Подстанция с двумя параллельно работающими трансформаторами: Так как коэффициент загрузки меньше 0,7, то два параллельно работающих трансформатора ТРДН-40000/220 удовлетворяют предъявляемые требования. Примечание: Коэффициент загрузки очень низок, поэтому, это ведет к высоким потерям холостого хода трансформатора. Но такой шаг оправдан, так как при напряжении 220 кВ сеть обеспечивает качественную работу при аварийных отключениях. Потребитель 3 третей категории, поэтому питание выполнено с двух сторон линиями Л3 и Л4. Подстанция с двумя параллельно работающими трансформаторами: Так как коэффициент загрузки меньше 0,7, то трансформатор ТДЦ-125000/220 удовлетворяют предъявляемые требования. Данные о выборе трансформаторов заносятся в Таблицу 4.1: Таблица 1.4 1 - Выбор трансформаторов ПС 1 2 3 , МВА 47.916 10.102 53.571 0.532 0.177 0.6 Трансформатор ТPДНЦ 63 000/220 ТPДН-40000/220 ТДЦ-125000/220 1.5 Расчет параметров сети 1.5.1 Определение параметров ЛЭП и каталожных данных трансформаторов Данные характеристики проводов взяты из [2]: Таблица 1.5.1.1 - Каталожные данные проводов Каталожные данные Расчетные данные Сечение провода, мм2 Длит. допустимый ток, А Диаметр провода, мм r 0 , Ом/км, при +20° С x 0 , b0 ´10-6 240/32 605 21,6 0,118 0,435 2,60 300/39 710 24 0,096 0,429 2,64 Данные параметры трансформаторов взяты из [1], и занесены в таблицу 1.5.1.2: Таблица 1.5.1.2 - Каталожные данные трансформаторов. 1.5.2 Расчет параметров схемы замещения Расчет сопротивлений участков: Активное сопротивление линии: , где l - длина линии (км), r0 - удельное сопротивление (Ом/км). Реактивное сопротивление линии: , где l - длина линии (км), х0 - удельное реактивное сопротивление (Ом/км). Реактивная проводимость линии: , где l - длина линии (км), b0 - удельная емкостная проводимость (См/км). Зарядная мощность линии: Данные заносятся в таблицу 5.1.1: Таблица 1.5.1.1 - Характеристика проводов Участок А1 12 23 А3 0.096*50=4.8 0.118*40=4.72 0.118*30=3.54 0.096*40=3.84 0.429*50=21.45 0.435*40=17.4 0.435*30=13.05 0.429*40=17.16 1.597 1.258 0.944 1.278 Мощности и потери мощности на участках рассчитываются с помощью формул: - потери холостого хода трансформатора, МВА - потери в трансформаторе, МВА Примечание: сопротивление двух параллельно работающих трансформаторов уменьшается вдвое. Потери мощности отображают потери всей подстанции. 1.6 Расчет нормального режима работы замкнутой сети Мощности и потери мощности на участках рассчитываются с помощью формул: - потери в линии, МВА Пример расчета приведен [2]. Рисунок 1.6 1 - схема расчета замкнутого контура. Расчет с учетом потерь мощностей: Рисунок 1.6 2 - Схема замещения сети. Расчет напряжений в узлах: Напряжение находится, используя данные формулы [2]: (кВ), Где активная мощность на участке (МВА) реактивная мощность на участке (МВА) активное сопротивление (Ом) реактивное сопротивление (Ом) кВ кВ кВ Модуль напряжения: кВ Узел 1: Узел 2`: Узел 3: Узел 2``: 2. Расчет электрической части подстанции 2.1 Выбор схемы электрических соединений подстанции Исходные данные согласно варианта: Тип трансформатора ТРДН-40000/220 Мощность трансформатора S=40МВА Напряжение U=220кВ Сопротивление трансформатора Х=158 Ом Длинна линии LW1=40 км Длинна линии LW2=30 км Сопротивление линии XW1=17.4 Ом Сопротивление линии XW2=13.05 Ом Мощность системы Sc=141.51КВА Сопротивление системы Xc=19.8 Ом Главная схема электрических соединений должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать надежность электроснабжения в нормальных и послеаварийных режимах; учитывать перспективы развития; допускать возможность расширения; обеспечивать возможность выполнения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы и без отключения присоединений. При этом следует применять простейшие схемы. Для тупиковой схемы рекомендуется применять схему "два блока с выключателем в цепях трансформатора и неавтоматической перемычкой". Схема подстанции приведена на втором листе графической части проекта. 2.2 Выбор трансформаторов собственных нужд Приёмниками собственных нужд являются оперативные цепи, электродвигатели системы охлаждения силовых трансформаторов, освещения и электроотопления помещений, электроподогрев коммутационной аппаратуры и т.д. Суммарная расчётная мощность приёмника собственных нужд определяется с учётом коэффициента спроса. Расчёт мощности приёмника собственных нужд приведён в таблице 2.2.1 Таблица 2.2.1 - Расчет мощности приёмника собственных нужд №п/п Наименование потребителя Кол-во единиц Мощность единиц, кВт Коэф. спроса cos φ Потребляемая мощность, кВт 1 Охлаждение трансформаторов 1 3 0,82 0,86 2.9 2 Подогрев высоковольтных выключателей наружной установки 1 1,8 1 1 1.8 3 Подогрев приводов разъединителей наружной установки 3 0,6 1 1 1.8 4 Отопление, освещение, вентиляция закрытого РУ 1 5 0,65 0,95 3,42 5 Освещение РУ 1 2 0,65 0,93 1,35 Суммарная нагрузка собственных нужд, кВА 11,27 На подстанции предусматривается установка двух трансформаторов собственный нужд номинальная мощность выбирается из условий: SТСН >SСН , где SТСН - мощность трансформатора собственных нужд, кВА; SСН - мощность потребителей собственных нужд, кВА. Поскольку SСН =11.27 кВА, то берём мощность трансформатора собственных нужд равной 25 кВА. Ремонтную нагрузку подстанции берём равной 20 кВА. При подключении такой нагрузки на один трансформатор допускается его перегрузка на 20%. Мощность трансформатора для обеспечения питания нагрузки собственных нужд с учётом ремонтных нагрузок: SТСН = SТСН = =26.1 кВА. Рисунок 2.2.1 - Силовой трансформатор ТМ. 1 - болт заземления, 2 - бак, 3 - воздухоочиститель, 4 - расширитель, 5 и 6 - проходные изоляторы вводов 6 и 0,4 кВ, 7 - термосифонный фильтр, 8 - выемная часть, 9 – радиатор. Стандартная мощность трансформатора 40 кВА. Окончательно для питания потребителей собственных нужд принимаем трансформатор ТМ-40/10. 2.3 Расчет токов короткого замыкания Значения токов короткого замыкания необходимы для правильного выбора оборудования на сторона 220 кВ и 10 кВ. Подстанция питается по двум тупиковым линиям схемы замещения для расчета токов короткого замыкания приведена на рис.2.3.1 Расчет токов короткого замыкания выполним в именованной системе единиц. Мощность короткого замыкания на шинах 220 кВ центра питания составляет Рисунок 2.3.1 - Схема замещения для расчета токов короткого замыкания. Сопротивления системы равно. Xc=220*220/141.51=342.025 Ом. Сопротивление работающих линий XL= 13.05/2=6.525 трансформаторов XT= 158/2=79, Периодическая составляющая ТКЗ в точке Ik1=220/ (342.025+6.525) =0.631кА тоже в точке приведенная к напряжению высшей стороны =220/ (342.025 +6.525+79) = 0.515кА реальный ТКЗ в точке = 0.515* (220/10) =11.32кА Ударный ток В точке = 1.437кА В точке = 25.775кА Допустим, что амплитуда ЭДС и периодическая составляющая ТКЗ неизменны по времени, поэтому через время, равное времени отключения =0.631 кА для точки ; =11.32 кА для точки ; Апериодическая составляющая ТКЗ к моменту расхождения контактов выключателя; =1,41·0.631· = 0.081кА =1,41·11.32· = 2.155 кА где - постоянная времени затухания апериодической составляющей для =0,025 с для =0,05 с. Интеграл Джоуля для =0.631·0.631· (0,06+0,025) = 0.034к для =11.32·11.32· (0,1+0,05) = 19.222 к Результаты расчета сведены в табл. 2.3.1. Таблица 2.3.1 - Токи короткого замыкания Токи короткого замыкания ТКЗ в нач. момент времени кА Ударный ТКЗ , кА ТКЗ в момент расхода контактов выключат. кА Апериод. составл. ТКЗ, кА Интеграл Джоуля , к Шины 110 кВ ( ) 0.631 1.437 0.631 0.081 0.034 Шины 10 кВ ( ) 11.32 25.775 11.32 2.155 19.222 2.4 Выбор высоковольтных аппаратов РУ электрических частей Высоковольтные электрические аппараты выбираются по условию длительного режима роботы и проверяются по условиям коротких замыканий. При этом для аппаратов производятся: выбор по напряжению; выбор по нагреву при длительных токов; проверка на электродинамическую стойкость; проверка на термическую стойкость; выбор по исполнению (для наружной или внутренней установки); Выбору подлежат: выключатели на стороне высшего напряжения; вводные выключатели на стороне 10 кВ; секционные выключатели на стороне 10 кВ; выключатели отходящих линий 10 кВ; разъединители высшего напряжения; трансформаторы типа и напряжения 110 кВ и 10 кВ; ошиновка распределительных устройств 110 кВ и 10 кВ. Для выбора аппаратов и токоведущих частей необходимо определить токи нормального и послеаварийного режима. Определение токов производится для случая установки на подстанции силового трансформатора. Рассчитанного согласно графику нагрузки подстанции. Максимальный ток на внешней стороне = (1.4*40*1000) / (1.73*220) = 147.136А. Ток в цепи вводных выключателей на стороне 10 кВ = (1.4*40*1000) / (1.73*10*2) = 1618.497 А ток в цепи секционного выключателя = (0.7*40*1000) / (1.73*10) = 1618.497 А ток в цепи отходящей линии (если на одно присоединение приходится 3МВА) =173,2 А на стороне высшего напряжения рекомендуется установка электрогазовых выключателей типа S1-145-F3/4031. выбор выключателей приведен в таблице 2.3.1 Каталожные параметры выключателя взяты из [5]. Таблица 2.4 1 - Выбор выключателя на стороне 220 кВ Условие выбора Расчетные значения Каталожные значения 220 кВ 220 кВ 147.136 А 2000 А 0.644 кА 40 кА 1.466 кА 102 кА 0.644 кА 31,5 кА 0.083 кА 15,99 кА 0.035 кА2с 112 кА2с Выбранный выключатель должен полностью удовлетворять условиям выбора. Выбираем ВВБ - 2200Б - 31,5/2000У1 ( См. Рис.2.4 1): U НОМ=110 кВ, I НОМ= 2000 А, I НОМ. ОТКЛ. =31,5 кА, I СКВ. Пр. =40 кА, I СКВ=102 кА, I Т=40 кА, t откл = 0,07 сек. =36%. I а ном. = ·I НОМ. ОТКЛ. /100=1,41·36·31,5/100=15,99 кА, =402·0,07=112 кА2с. На стороне низкого напряжения рекомендуется выбирать вакуумные выключатели. t - Расчетное время расхождения контактов после начала КЗ. Для выключателей на высшей стороне t = 0,06 с, на низшей стороне t = 0,1 с. В точке кА В точке кА ВВБМ - воздушные выключатели с металлическими гасительными камерами. Выключатели имеют двухразрывные дуго-гасительные устройства одностороннего дутья. Камеры (резервуары) постоянно заполнены сжатым воздухом и находятся под высоким потенциалом. Напряжение подводится к камерам через эпоксидные вводы, защищенные снаружи фарфоровыми покрышками. Рисунок 2.4.1 -Выключатель серии ВВБ Таблица 2.4.2 - Выбор выключателей в цепи трансформатора на стороне 10 кВ. Условие выбора Расчетные значения Каталожные значения 10 кВ 10 кВ 1618.497 А 2000 А 11.495 кА 40 кА 26.173 кА 54,6 кА 11.495 кА 40 кА 2.188 кА 11,28 кА 19.82 кА2с 17,92 кА2с Выбираем ВВУ-10 t откл = 0,07 сек. =20%. I а ном. = ·I НОМ. ОТКЛ. /100=1,41·20·40/100=11,28 кА, =162·0,07=17,92 кА2с. ВВУ - воздушный выключатель усиленный по скорости восстаналивающегося напряжения. Половина разрывов выключателей типа ВВУ-10 шунтирована низкоомными резисторами. При отключении оба главных разрыва камеры этого выключателя размыкаются одновременно. После погасания дуги на разрыве, шунтированном резистором, другой разрыв отключает сопровождающий ток, ограниченный этим резистором. Таблица 2.4.3 - Выбор секционного выключателя на стороне 10 кВ. Условие выбора Расчетные значения Каталожные значения 10 кВ 10 кВ 1618.497 А 3150 А 11.495 кА 120 кА 26.173 кА 45 кА 11.495 кА 45/20 кА 2.188 кА 19.82 кА2с 303,75 кА2с Рекомендуется установку вакуумных выключателей типа VM 1S-10-40/3150-42 Выбираем МГГ - 10 - 3150 - 45У3 . Выключатели серии МГГ ( выключатель масляный генераторный) - маломасляные на большие номинальные токи, имеют два разрыва на полюс и два параллельных токоведущих контура: главный и дугогасительный. При включенном положении выключателя оба контура работают параллельно, при этом преобладающая часть тока проходит через главный контур, имеющий значительно меньшее сопротивление, чем дугогасительный. При отключении выключателя контакты главного контура размыкаются раньше контактов дугогасительного. Рисунок 2.4.2 - Выключатель МГГ - 10 - 3150 - 45У3. Подвижные контакты главного и дугогасительного контуров каждого полюса выключателя смонтированы на общей траверсе. Неподвижные контакты главного контура смонтированы на крышках баков, а неподвижные контакты дугогасительного контура (розеточные контакты) - внутри этих баков. Полюсы выключателя устанавливаются на общей раме, внутри которой укреплены блок отключающих пружин, пружинные и масляные буферы. Дугогасительным устройством является камера продольно-поперечного дутья. В таблице 2.4 4 приведен выбор разъединителей на стороне 110 кВ. разъединители необходимы с одним и двумя комплектами заземляющих ножей. Таблица 2.4.4 - Выбор разъединителей 110 кВ. Условие выбора Расчетные значения Каталожные значения 220 кВ 110 кВ 147.136 А 1000 А 1.466 кА 80 кА 0.035 кА2с 2977/992 кА2с Рекомендуется принять к установке на стороне 110 кВ разъединители типа РНД31-110/1000 УХЛ1 и РНД 32-110/1000 УХЛ1 РНД (3) - 110/1000У U НОМ=110 кВ, I НОМ= 1000 А, I СКВ. Пр. =80 кА, I Тr =31.5 кА, t ТЕРr = 3 сек. I Тз =31.5 кА, t ТЕРз = 1 сек. ( ) r=31,52·3=2977 кА2с. ( ) з=31,52·1=992 кА2с. 2.5 Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения Для подключения электроизмерительных приборов и устройств релейной защиты необходима установка трансформаторов тока и напряжения. В настоящем проекте релейная защита детально не разрабатывается, поэтому проверку трансформаторов по вторичной нагрузке выполняем с учётом подключения только измерительных приборов. В цепи силового трансформатора со стороны низшего напряжения амперметр, вольтметр, варметр, счётчики активной и реактивной энергии, на шинах 220 кВ - вольтметр с переключателем для измерения трёх межфазных напряжений, на секционном выключателе 10 кВ - амперметр, на отходящих линиях 10 кВ - амперметр, счётчики активной и реактивной энергии. Таблица 2.5.1 - Расчёт вторичной нагрузки трансформатора тока. Нагрузка по фазам 1 2 3 4 Прибор Тип Класс А В С Амперметр Э-335 1 0,5 0,5 0,5 Ваттметр Д-350 1,5 0,5 - 0,5 Варметр Д-345 1,5 0,5 - 0,5 Счётчик активной энергии СА-3 1 2,5 - 2,5 Счётчик реактивной энергии СР-4 1,5 2,5 - 2,5 Суммарная нагрузка тока в цепи силового тр-ра со стороны НН 6,5 0,5 6,5 Суммарная нагрузка тока в цепи секционн. выключат. на НН 0,5 0,5 0,5 Суммарная нагрузка тока в цепи силового тр-ра со стороны ВН 0,5 0,5 0,5 Суммарная нагрузка тока в цепи отходящей линии 0,5 0,5 0,5 Таблица 2.5.2 - Выбор трансформатора тока в цепи силового трансформатора на стороне высшего напряжения. Условие выбора Расчетные значения Каталожные значения 220 кВ 220 147.136 А 50-600 1.437 А 62-124 0.034 А 162,5 1,25 А 4 Для проверки по вторичной нагрузке определяем сопротивление приборов: Zприб = Zприб = =0,02 Ом. Тогда сопротивление измерительных проводов может быть: Zпр =Zном -Zприб -ZK где: Zном - номинальное сопротивление нагрузки, Ом; Zприб - сопротивление приборов, Ом; ZK - сопротивление контактов, Ом. Zпр =4-0,02-0,1=3,88 Ом. Сечение соединительных проводов по условиям механической прочности должно быть не менее 4 мм2 для алюминиевых жил. Сечение жил при длине кабеля l=160 м: Zпр =ρ где ρ - удельное сопротивление алюминия, 0,0283 , F - сечение жил, мм2 : F= =1,13 Ом. Общее сопротивление токовой цепи: ZН =Zприб +ZK +Zпр ZН =0,02+0,1+1,13=1,25 Ом, что меньше 4 Ом, допустимых при работе трансформатора в классе точности 1. Таблица 2.5.3 - Выбор трансформатора тока в цепи силового трансформатора на стороне низшего напряжения. Условие выбора Расчетные значения Каталожные значения 10кВ 10 кВ 1618.497 А 2000 А 25.775 А 128 кА 19.222 А 240 кА2 с 1,25 А 4 Ом Проверка по вторичной нагрузке выполняется аналогично. Выбран трансформатор типа ТЛ-10. Таблица 2.5.4 - Выбор трансформатора тока на отходящей линии. Условие выбора Расчетные значения Каталожные значения 10кВ 10 кВ 1618.497 А 300 А 25.775 А 128 кА 19.222 А 375 кА2 с 1,25 А 4 Ом Принимаем к установке трансформатор тока ТЛ-10. В качестве трансформаторов напряжения выбираем на стороне 220 кВ трансформаторы НКФ-220-57, на стороне 10 кВ - ЗНОЛ.06-10-У3. Их характеристики приведены в таблице 2.5.5. Таблица 2.5.5 - Параметры измерительных трансформаторов Тип Номинальное напряжение обмотки Номинальная мощность, В·А, в классе точности Максимальная мощность, В·А первичной, кВ основной вторичной, В дополни-тельной, В 0,2 0,5 1 3 ЗНОЛ.06 6/ 100/ 100: 3 или 100 30 50 75 200 400 10/ 50 75 150 300 630 15/ 50 75 150 300 630 20/ 50 75 150 300 630 24/ 50 75 150 300 630 НКФ-220-57 220/ 100/ 100: 3 - 400 600 1200 2000 Рисунок 2.5.1 - Каскадный трансформатор напряжения типа НКФ. Каскадные трансформаторы напряжения изготовляют только однофазные и для наружной установки. На рис.2.5 1 общий вид каскадного трансформатора типа НКФ на напряжение 220кВ. Активная часть трансформатора размещена в фарфоровом кожухе 1, укрепленном на тележке 2 (для облегчения транспортировки) и заполненном трансформаторным маслом. Кожух имеет металлическую головку 3, играющую роль расширителя. Начало первичной обмотки присоединено непосредственно к головке - расширителю, который имеет специальный зажим 4 для присоединения трансформатора к установке. Таким образом, отпадает необходимость в проходных изоляторах вводов. Конец первичной обмотки соединен с металлической заземленной тележкой. Для облегчения изоляции внутренних частей трансформатор выполняют в виде каскада из двух элементов. Средняя точка обмотки каждого элемента соединена электрически с сердечником. Таким образом изоляция внутренних частей рассчитана лишь на известную долю от полного номинального напряжения. 2.6 Компоновка РУ 220 кВ и конструктивная часть Подстанции (ПС) 220 кВ сооружают, как правило, открытыми. Их рекомендуется проектировать преимущественно комплектными, заводского изготовления. Сооружение закрытых ПС напряжением 220 кВ, допускается в следующих случаях: Расположение ПС с трансформаторами 40 МВА и выше на служебной территории городов, расположение ПС на территории городов, когда это допускается градостроительными соображениями. Расположение ПС с большими снежными заносами, в зонах сильных промышленных выбросов и в прибрежных зонах с сильно засоленной атмосферой. На ПС 220 кВ с упрощенными схемами на стороне ВН с минимальным количеством аппаратуры, размещенной в районах с загрязненной атмосферой, рекомендуется открытая установка оборудования ВН и трансформаторов с усиленной внешней изоляцией. На ПС электроснабжения промышленных предприятий предусматривается водяное отопление, присоединенное к тепловым сетям предприятий. Здания ЗРУ (закрытых РУ) допускается выполнять как отдельно стоящие, так и сблокированными со зданиями РПУ в том числе и по вертикали. КРУЭ напряжением 220 кВ принимают при технико-экономическом обосновании при стесненных условиях, а также в районах с загрязненной атмосферой. Трансформаторы 220 кВ следует устанавливать открытыми, а в районах с загрязненной атмосферой с усиленной изоляцией. В ЗРУ 220 кВ и в закрытых камерах трансформаторов необходимо предусматривать стационарные грузоподъемные устройства или возможность применения грузоподъемных устройств (самоходных, передвижных) для механизации ремонта и технического обслуживания. 2.7 Компоновка РУ 10 кВ и конструктивная часть РУ 10 кВ для комплектных трансформаторов ПС выполняется в виде КРУН или КРУ, устанавливаемых в закрытых помещения. РУ 10 кВ закрытого типа (в зданиях, в том числе из УТБ или облегченных конструкций типа панели "сендвич" и др. могут применятся: а) в районах, где по климатическим условиям (загрязнение атмосферы или наличие снежных заносов или пыльных уносов) невозможно применение КРУН; б) при числе шкафов более 25; в) при наличии технико-экономического обоснования. В ЗРУ 10 кВ рекомендуется устанавливать шкафы КРУ заводского изготовления. Для их ремонта и хранения выкаткой тележки, в ЗРУ следует предусматривать специальное место. 2.8 Выбор ошиновки РУ Ошиновку в РУ 110 кВ выполняют, как правило, сталеалюминевыми проводами марки АС. При этом сечение шин должно быть не меньше (по условиям коронирования). Выбор сечения осуществляется по длительно допустимому току. Выбор сечения осуществляется по длительно допустимому току. Минимальное сечение, исходя из условия термической стойкости, определяется по формуле: где для алюминия. Сечение 2.045 подходит по термической устойчивости, по этому и для ошиновки ПС принимаем АС 70/11 [1]. Ошиновка закрытых РУ 10 кВ выполняется жесткими шинами. Выбор сечения также производится по допустимому току. Жесткие шины должны быть проверены на динамические действия токов КЗ и на возможность возникновения резонансных явлений. Указанные явления не возникают при КЗ, если собственная частота колебаний шины меньше 30 и больше 200 Гц. частота собственных колебаний для алюминиевых шин определяется по формуле: где -длина пролета между изоляторами =1,5 - момент инерции поперечного сечения шины относительно оси, перпендикулярной направлению изгибающей силы, - поперечное сечение шины, где b - толщина шины, см. - ширина шины, см. Условием механической прочности шин является ; 72.378 Мпа<75 Мпа; где - расчетное механическое направление в материале шин, МПА. = 75 МПА - допустимое механическое напряжение в материале шин для алюминиевого сплава ДДЗТТ. Расчетное механическое напряжение определяется по формуле: где - момент сопротивления шины; - відстань між фазами. Таким образом выбранные алюминиевые шины прямоугольного сечения [0.0035х0.035] м, проверены на возможность возникновения резонансных явлений и на динамическую стойкость - и они удовлетворяют необходимые требования. 3. Расчет электромагнитных переходных процессов В таблице 1.1 и на рисунке 1.1 представлены исходные данные для расчета электромагнитных переходных процессов. Определяем реактивные сопротивления элементов сети: сопротивления линий электропередач Таблица 3.1 - Характеристика проводников. Линия Л-1 Л-2 Л-3 Л-4 Марка и сечение провода АС - 185/29 АС - 185/29 АС - 150/24 АС - 150/24 , Ом/км 0,413 0,413 0,42 0,42 Длинна, км 50 40 30 30 20.7 16.5 12.6 12.6 сопротивления трансформаторов (взяты из [1]) Таблица 3.2 - Характеристика трансформаторов. Трансформатор Т-1 Т-2 Т-3 Тип ТРДЦН 63000/220 ТРДН 40000/220 ТДН 1250000/220 Хт, Ом 100/2=50 158/2=79 51 Составим схему замещения (Рис.3.1) Рисунок 3.1 - Схема замещения Рассчитаем параметры схемы в именованных единицах для точного приведения. За базисное напряжение принимаем напряжение ступени, где произошло КЗ. Расчет схемы: Найдем реактивное сопротивление элементов схемы: Синхронного генератора (сопротивление системы) , Ом Где: S - полная мощность, МВА U-напряжение генератора, кВ Найдем мощность системы МВА Тогда сопротивление системы: Сопротивление нагрузок рассчитаем по формуле: , Ом где S - мощность нагрузки, МВА U-напряжение нагрузки, кВ Расчетные данные заносятся в таблицу 3.4 Найдем напряжение нагрузок по формуле: , кВ Uн - напряжение нагрузки, кВ Значение тока на участках схемы: Расчетные данные заносятся в таблицу 3.4 Таблица 3.3 - Расчетные данные Нагрузка 1 2 3 Сопр. Нагр., Ом 252.527 1198 225.867 Коэф. Трасф. 230/11 230/11 242/11 Сопр. тр, Ом 100,7 158 51,5 Напряж. кВ 9,91 9,95 9,88 Напряж, кВ Упростим схему: Рисунок 3.2 - Упрощенная схема №1 Х1`=X1+XT1/2=252.527+50=302,527 Oм Х2`=X2+XT2/2=1198+79=1277 Oм Х3`=X3+XT3=225.867+51,5=277,367 Oм Рисунок 3.3 - Упрощенная схема №2 Рисунок 3.4 - Упрощенная схема №3 Рисунок 3.5 - Упрощенная схема №4 В результате этих преобразований получили схему для расчета тока к. з.: Рисунок 3.6 - Схема для расчета тока короткого замыкания Найдем ток короткого замыкания Ток в ветвях находим по формуле: , кА Ток короткого замыкания определяется как сумма всех токов. Значит ток короткого замыкания на высшей стороне трансформатора равен 1957А 4. Расчет продольной дифференциальной токовой защиты 4.1 Исходные данные Выполнить расчет продольной дифференциальной токовой защиты трансформатора ТРДЦН-63000/220, от всех видов замыканий на выводах и в обмотках сторон с заземленной нейтралью, а также от многофазных замыканий на выводах и в обмотках сторон с изолированной нейтралью. Таблица 4.1.1 - Паспортные данные трансформатора. 4.2 Расчет токов короткого замыкания