Пояснительная записка (Техническое перевооружение тяговой подстанции Ин), страница 6

где I_т – предельный ток термической стойкости, кА; t_т – время прохождения тока термической стойкости, равное 3 с; В_к – тепловой импульс тока КЗ, А²·с.

.

ж) по нагрузке вторичной цепи ТН:

; (3.22)

где S_2.номТН – номинальная нагрузка вторичной обмотки ТН, ВА; S_2.ТТ –нагрузка вторичной обмотки ТН, ВА.

.

з) по нагрузке вторичной цепи ТТ:

; (3.23)

где S_2.номТТ – номинальная нагрузка вторичной обмотки ТН, ВА; S_2ТТ –нагрузка вторичной обмотки ТН, ВА.

.

Как видно по произведенной проверке РУ-220 кВ полностью удовлетворяет всем необходимым требованиям.

1. Выбор оборудования распределительного устройства 27,5 кВ

КРУ-27,5 кВ предназначены для приема и распределения электрической энергии переменного тока промышленной частоты напряжением 27,5 кВ на ТП переменного тока железных дорог. В качестве опорного материала используется каталог 36 «НИИФА-ЭНЕРГО». Базовой конструктивной и функциональной единицей является ячейка. Они полной заводской готовности механически стыкуются между собой и поставляются с набором готовых шин и кабелей для быстрого электрического соединения. Согласно [7] КРУ следует размещать в мобильных зданиях.

Для отключения питания потребителей, либо сборных шин под нагрузкой будут применяться вакуумные выключатели с пружинным приводом без дополнительной масляной изоляции [7]. Таким является выключатель ВБС-27,5. Гашение дуги в нем осуществляется вакуумными камерами КДВ-2-35-25/1600 УХЛ2. Электрическая дуга, благодаря специальной форме контактов КДВ, создающих собственное продольное магнитное поле с диффузионной формой горения дуги, распадается и гасится при переходе тока через ноль. Выключатель изготавливается в одно-, двух- и трехполюсном исполнении.

К разъединителям никаких требований [7] не предъявляет. Поэтому будем использовать разъединители серии РГ. Они представляют собой двухколонковые аппараты с поворотом ножей в горизонтальной плоскости. Состоят из главной токоведущей системы, опорно-поворотной изоляции, несущей рамы и заземлителей. Контактные ножи выполнены из медных шин, к которым закреплены ламели из бронзового сплава. Комплектуются полимерными изоляторами.

Измерительные трансформаторы должны иметь литую изоляцию, кроме того ТН должен быть в антирезонансном исполнении. Их класс точности должен быть не ниже 0,5S для ТТ и 0,5 для ТН [2]. Антирезонансные свойства выбранным ТН придает введение в нейтраль первичной обмотки дополнительного резистора сопротивлением 800-1000 Ом. К измерительной обмотке ТН будут подключены, 5 счетчиков альфа, вольтметр, а к релейной одно электронное реле защиты ИнТер и 3 реле ФКС ЦЗА.

Перечень оборудования, устанавливаемого в РУ-27,5 кВ указан в таблице А.2 (приложение А).

Произведем проверку соответствия оборудования РУ-27,5 кВ техническим требованиям по формулам (3.16 – 3.23) -

а) проверка по номинальному напряжению:

.

б) проверка по длительно-допустимому току для ячеек ввода, фидера КС, ЗВ; ячейки ТСН; ячейки ДПР соответственно:

в) проверка по номинальному периодическому току отключения:

.

г) Проверка по полному току отключения:

.

д) проверка по электродинамической стойкости:

.

е) по термической стойкости для ячейки ввода; ячеек фидера КС, ЗВ, ДПР, ТСН:

ж) по нагрузке вторичной цепи ТН:

.

з) по нагрузке вторичной цепи ТТ:

.

Как видно по произведенной проверке РУ-27,5 кВ полностью удовлетворяет всем необходимым требованиям.

1. Выбор оборудования распределительного устройства 10 кВ

РУ-10 кВ предназначено для питания нетяговых районных потребителей. Оно будет выполнено с одинарной, секционированной выключателем, системой шин. РУ-10 кВ также будет комплектным. В качестве опорного материала используется каталог 23 «НИИФА-ЭНЕРГО». Базовой конструктивной и функциональной единицей КРУ является шкаф, включающий в себя все необходимые компоненты силовых и вторичных цепей.

Шкафы КРУ выполнены в виде функциональных блоков полной заводской готовности. Несущий каркас выполнен из оцинкованной стали м смонтирован без применения сварки. Каркас используется в качестве внутреннего контура заземления шкафов КРУ.

Все подлежащие заземлению части аппаратов и приборов, устанавливаемых в шкафах КРУ, имеют электрический контакт с корпусом шкафов. Во всех шкафах КРУ предусмотрена шина заземления, выполненная из меди сечением 10х30, которая соединяется при стыковке шкафов набором медных перемычек и болтовых соединений, образуя единую магистраль заземления, которая соединяется с контуром заземления подстанции.

Требования, предъявляемые в [7] и [2] к РУ-10 кВ аналогичны требованиям к РУ-27,5 кВ расписанным в пункте (3.4), за исключением того, что в РУ-10 кВ можно применять выключатели как с пружинным, так и с электромагнитным приводами. Также в РУ-10 будут использоваться выключатели на выкатных элементах. Поэтому нет необходимости в разъединителях.

К измерительной обмотке ТН подключается: 5 счетчиков альфа, вольтметр.

В таблице А.3 (приложение 3) указан перечень устанавливаемого оборудования в РУ-10 кВ.

Произведем проверку соответствия оборудования РУ-10 кВ техническим требованиям по формулам (3.16 – 3.23) -

а) проверка по номинальному напряжению:

.

б) проверка по длительно-допустимому току для шкафов ввода; СВ; фидеров от первого до восьмого соответственно:

в) проверка по номинальному периодическому току отключения:

.

д) Проверка по полному току отключения:

.

г) проверка по электродинамической стойкости:

.

е) по термической стойкости шкафы ввода; фидеров; СВ соответственно:

ж) по нагрузке вторичной цепи ТН:

.

з) по нагрузке вторичной цепи ТТ:

.

Как видно по произведенной проверке РУ-10 кВ полностью удовлетворяет всем необходимым требованиям.

1. Выбор источников электрической энергии собственных нужд

На ТП для питания таких потребителей собственных нужд (СН), как внутреннее и наружное освещение, нагревательные устройства высоковольтных выключателей и их приводов, цепи обдува трансформаторов и других, используются источники электрической энергии переменного тока, а для питания цепей управления, сигнализации, защиты, аварийного освещения – источники электрической энергии постоянного тока.

Потребители электроэнергии переменного тока на ТП подключены к трансформаторам собственных нужд (ТСН), а электроэнергии постоянного тока к аккумуляторным батареям (АКБ). АКБ является независимым (автономным) источником.

Применение независимых источников постоянного тока на тяговой подстанции обусловлено рядом причин: необходимостью обеспечения аварийного освещения; применением коммутационных аппаратов, цепи управления и сигнализации которых работают на постоянном токе.

Потребители, подключаемые к АКБ, могут быть разбиты на три группы -

• Постоянно получающие питание от шин постоянного тока (лампы положения высоковольтных выключателей, отдельные реле управления и автоматики);

• Подключаемые к шинам постоянного тока кратковременно (включающие катушки приводов выключателей, реле включения и отключения в цепях управления коммутационными аппаратами и в схемах автоматики);

• Автоматически подключающиеся к шинам постоянного тока при исчезновении напряжения на сборных шинах ТП (аварийное освещение) [1].

1. Выбор аккумуляторной батареи и подзарядного устройства

На сегодняшний день на ТП в работе АКБ типа А602/499, где 499 А·ч ее емкость. Она была установлена в 2006 году. Нормативный срок службы 12 лет. Работает в режиме постоянного подзаряда. Число элементов равно 52. Напряжение на шинах АКБ 110 В.

На подстанциях 220 кВ и выше необходимо применять две стационарные свинцово-кислотные АКБ открытого (вентилируемого) типа, причем каждая должна выбираться с учетом суммарной нагрузки двух АКБ. Срок службы АКБ не менее 20 лет. На подстанции должна применяться система оперативного постоянного тока 220 В [2].

Установленная на ТП АКБ уже выработала 83% от своего нормативного срока службы. Также она частично не соответствует требованиям из [2], указанным выше. Поэтому следует провести замену АКБ.

При выборе аккумуляторной батареи определяют число последовательно соединенных элементов. У батарей делают отпайки на напряжение 230 В и 258 В, которые подключаются к шинам, питающим цепи управления, защиты и сигнализации (230 В) и к шинам цепей включения выключателей (258 В).

Для АКБ работающей в режиме постоянного подзаряда, число элементов находится по формуле [1]:

, (3.24)

где U_Ш – напряжение на шинах АКБ; U_ПОДЗ – напряжение подзаряда АКБ, согласно паспорту, равно 2,23 В.

Расчетную разрядную емкость батареи находят по расчетному длительному току разряда в аварийном режиме [1]:

, (3.25)

где I_{ДЛ.РАЗР} – ток длительного разряда батареи, А; t_ВВ – продолжительность аварии, принимается равным 2 ч. [2].

Ток длительного разряда батареи находится по формуле [1]:

, (3.26)

где I_ПОСТ – ток, потребляемый постоянно присоединенными к АКБ потребителями, А; I_АВАР – ток, потребляемый потребителями, подключаемыми к АКБ при аварии, А.

Ток кратковременного разряда в аварийном режиме [1]:

, (3.27)

где I_ВКЛ – наибольший ток включения привода выключателя. У привода ППВ-УЭТМ он равен 25 А.

Ток, потребляемый постоянно присоединенными к АКБ потребителями, определяется по формуле [1]:

, (3.28)

где P_УПР – мощность цепей управления, Вт; U_Н.СН – номинальное напряжение потребителей собственных нужд, В.

Ток, потребляемый потребителями, подключаемыми к АКБ при аварии [1]:

, (3.29)

где P_АВ.ОСВ – мощность аварийного освещения, Вт.

Произведем расчет по формулам (3.23 – 3.27):

;

.

Полное число элементов батареи:

.

Число аккумуляторных элементов, питающих шины управления и защиты:

.

Устанавливаем на ТП АКБ фирмы VARTA типа Vb 2310+. Количество элементов равно 116. Параметры АКБ представлены в таблице 3.5.

Необходимо данную АКБ проверить по току кратковременного десятиминутного разряда:

, (3.30)