Тема 1. Расчет мощности и выбор оборудования тяговой подстанции постоянного тока электрифицированной железной дороги.

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 13Следующая ⇒

Таблица 13

Единица измерения

Номера задач

Исходные данные

Действующее значение токов:

наиболее загруженного плеча пи­тания, I’_д

А

наименее загруженного плеча пи­тания, I”_д

А

Мощность, передаваемая не тяговым потребителям по линиям ДПР,S_дпр

кВ·А

Мощность, передаваемая районным потребителям от шин напряжением 35(10)кВ, S_35-10

кВ·А

100 00

Мощность TCH, S_тсн,

кВ·А

Мощность трансформатора подогре­ва, S_п

кВ·А

-

-

-

-

-

-

Номинальное напряжение на шинах подстанций:

U_ном1

U_ном2

U _ном3

кВ

кВ

кВ

27,5 10

35 27,5

220 35 27,5

110 27,5 10

27,5 10

220 35 27,5

220 27,5 10

110 35 27,5

220 27,5 10

220 35 27,5

Тип подстанции

-

транзитная

опорная

отпаечная

тупиковая

Задачи №№11-15

Начертить схему максимальной токовой защиты (МТЗ) с не­зависимой выдержкой времени питающей линии потребителя в сочетании с токовой отсечкой (ТО). Пояснить назначение МТЗ и ТО линий.

Вычислить ток срабатывания I_с.з. максимальной токовой за­щиты линии, ток уставки срабатывания реле I_у.ср.. Сделать заклю­чение о чувствительности защиты.

Вычислить ток срабатывания I_с.з. токовой отсечки линии, ток уставки срабатывания реле. Сделать заключение о чувствительно­сти защиты.

Исходные данные для вычислений приведены в табл. 14, в которой приняты следующие обозначения:

I_раб.max. - наибольший рабочий ток линии при нормальном режиме;

К_сзп - коэффициент само запускане отключившихся электро­двигателей;

K_I - коэффициент трансформации трансформаторов тока;

I_к.min- минимальный ток трехфазного КЗ в конце зоны защи­ты;

I_к.max- наибольший ток трехфазного КЗ в конце защищаемой линии;

I’_к.max- минимальный ток трехфазного КЗ в начале защи­щаемой линии.

Тип применяемых в защите токовых реле - РТ-40.

Таблица 14

Исходные данные

Номера задач

I_раб.max, А

К_сзп

2,8

2,5

2,8

2,1

K_I

I_к.min, кА

2,0

3,3

1,05

3,0

0,85

I_к.max, кА

2,9

4,5

2,1

3,8

1,3

I’_к.max

6,4

9,9

5,2

8,0

2,95

Схема соединения ТТ и реле защиты

неполная звезда

полная звезда

неполная звезда

Задачи №№ 16-20

Начертить схему максимальной токовой защиты (МТЗ) и токовой отсечки (ТО) двухобмоточного понижающего трансформатора. Пояснить, при каких повреждениях действует МТЗ и ТО.

Вычислить ток срабатывания максимальной токовой защиты I_с.з., ток уставки срабатывания реле I_у.ср..Сделать заключение о чувствительности МТЗ.

Вычислить ток срабатывания токовой отсечки I_с.з, ток уставки срабатывания реле I_у.ср

Сделать заключение о чувствительности ТО.

Тип применяемых в защите токовых реле - РТ-40.

Исходные данные для вычислений приведены в табл. 15, в которой приняты следующие обозначения:

S_ном.тр. - номинальная мощность двух обмоточного трансформатора;

U_1ном- номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора;

К_тр - коэффициенттрансформациипонижающеготрансформатора;

K_I- коэффициенттрансформацииизмерительноготрансформатора тока;

       К_сэп- коэффициент само запуска не отключившихся электродвигателей;

I_к.min2 - минимальный ток трехфазного КЗ за трансформатором;

I_к.max- наибольший ток трехфазного КЗ на зажимах вторичной обмотки одиночно работающего защищаемого трансформатора;

I_к.min1- минимальный ток трехфазного КЗ в месте установки защиты (на зажимах первичной обмотки).

Таблица 15

Исходные данные

Номера задач

S_ном.тр.кВ·А

U_1номкB

К_тр

3,5

K_I

I_к.min2,кА

9,0

4,6

3,9

2,7

2,1

I_к.max,кА

12,1

6,0

4,5

3,8

2,2

I_к.min1, кА

0,9

2,5

0,6

1,2

1,9

К_сэп

2,6

2,5

2,2

3,0

Схема со­единения ТТ и реле защи­ты

непол­ная звезда с

двумя реле

полная звезда с тремя реле

неполная звезда с тремя реле

треуголь­ник с тре­мя реле

тре­уголь­ник с двумя

реле

Вопросы №№ 21-30

21.Начертить принципиальную электрическую схему направленной максимальной токовой защиты с использованием индукционного реле мощности. Объяснить принцип действия защиты и область ее применения. Указать типы всех реле, используемых в схеме. Пояснить схемы включения реле мощности. Пояснить, как выбираются выдержка времени защиты и направление мощности для обеспечения селективности защиты.

22.Пояснить назначение, конструкцию и принцип действия электромагнитного реле тока. Начертить принципиальную схему полупроводникового реле тока. Пояснить назначение основных элементов схемы и работу реле. Указать достоинства полупроводниковых реле.

23.Пояснить принцип действия дистанционной защиты. Начертить принципиальную схему дистанционной направленной трехступенчатой защиты. Объяснить назначение каждого органа защиты и указать применяемые реле. Описать действие схемы. Начертить и объяснить диаграммы распределения выдержек времени дистанционной защиты.

24.Пояснить принцип действия и виды дифференциальных защит. Начертить принципиальную схему поперечной дифференциальной токовой направленной защиты. Объяснить назначение основных органов защиты идействие приведенной схемы. Указать достоинства и недостатки защиты.

25. Пояснить особенности выполнения защит от однофазных замыканий в сетях с изолированной нейтралью. Начертить схемы устройства сигнализации при замыканиях на землю, схемы ненаправленной и направленной токовых защит нулевой последовательности. Описать принцип действия указанных защит.

26.Пояснить принцип выполнения токовых защит на переменном оперативном токе. Начертить принципиальную схему максимальной токовой защиты линии 10 кВ с независимой выдержкой времени на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов отключения. Объяснить работу схемы, указать типы реле.

27.Пояснить назначение, конструкцию и принцип действия индукционного реле направления мощности. Начертить принципиальную схему полупроводникового реле направления мощности и временные диаграммы его работы. Объяснить назначение элементов схемы, принцип работы схемы реле.

28. Пояснить защиты трансформаторов от внутренних повреждений, внешних КЗ и перегрузок, указать область их применения в соответствии с требованиями ПУЭ.

29.Начертить принципиальную схему продольной дифференциальной защиты двухобмоточного понижающего трансформатора. Пояснить особенности выполнения, принцип действия и область использования защиты. Указать типы реле, используемых в защите.

30.Описать конструкцию, принцип действия газового реле и основные требования к его установке. Начертить принципиальную схему газовой защиты, пояснить принцип действия и область применения.

Вопросы №№31-50

31. Пояснить назначение защитного, рабочего заземления и зануления. Указать действие защитного заземления, указать, что подлежит заземлению на подстанциях. Привести примеры рабочего заземления. Указать нормированные значения сопротивления заземляющих устройств электроустановок.

32.Начертить кривую распределения потенциала в зоне растекания тока замыкания для одиночного заземлителя и пояснить ее. Дать определение "напряжения прикосновения" и "напряжения шага", пояснить от чего зависит их величина, указать их допустимые значения.

33.Пояснить конструктивное выполнение заземляющих устройств на тяговых подстанциях постоянного и переменного тока. Пояснить проверку заземляющих устройств при осмотрах в эксплуатации.

34.Пояснить назначение и конструкцию быстродействующего выключателя ВАБ-43. Начертить эскиз магнитопровода БВ, указать расположение катушек, направление магнитных потоков при включении и автоматическом отключении БВ.

35.Пояснить назначение и назвать основные элементы конструкции выключателя ВАБ-49. Начертить эскиз магнитной и контактной системы выключателя. Указать ее особенности, принцип действия БВ при включении и отключении, принцип гашения дуги.

36.Начертить принципиальную электрическую схему управления выключателем ВАБ-43, выполненную разнесенным способом. Указать назначение элементов схемы. Пояснить работу схемы при оперативном включении, отключении и сигнализацию положения.

37.Начертить принципиальную электрическую схему управления выключателем ВАБ-49, выполненную разнесенным способом. Указать назначение элементов схемы. Пояснить работу схемы при оперативном включении, отключении и сигнализацию положения.

38.Указать типы силовых полупроводниковых приборов, применяемых в выпрямителях тяговых подстанций. Пояснить их маркировку. Описать устройство силовых полупроводниковых диодов. Объяснить обозначение диода ДЛ133-500-12.

39.Начертить принципиальную электрическую схему подключения преобразовательного агрегата (ПА) для трехфазной мостовой схемы выпрямления к шинам 10 кВ и 3,3 кВ. На схеме указать типы оборудования. Пояснить назначение всех элементов схемы. Указать порядок оперативных переключений при отключении и включении преобразовательного агрегата.

40.Начертить принципиальную электрическую схему подключения преобразовательного агрегата для двенадцати пульсовой схемы выпрямления к шинам 35 кВ и 3,3 кВ. На схеме указать типы оборудования. Пояснить назначение всех элементов схемы.

41.Указать особенности конструкции тягового трансформатора ТРДП-12500/10ЖУ1, расшифровать его обозначение. Начертить принципиальную схему шкафа с диодами выпрямителя ТПЕД-315 0-3,3к для двенадцати пульсовой последовательной схемы. Пояснить конструкцию шкафа. Рассчитать количество параллельно соединенных диодов ДЛ133-500-12, если ток вентильной обмотки трансформатора I_в =2520 А.

42.Пояснить защиты преобразовательного агрегата для двенадцати пульсовой схемы выпрямления от коротких замыканий, перегрузок и от перенапряжений. Начертить схемы защит, указать места установки разрядников.

43.Начертить принципиальную схему распределительного устройства (РУ) 3,3 кВ с секционированной системой сборных шин. Указать на схеме типы оборудования. Дать описание схемы, пояснить назначение каждого элемента схемы. Описать порядок оперативных переключений при выводе в ремонт фидерного быстродействующего выключателя.

44.Описать защиту распределительного устройства постоянного тока 3,3 кВ от замыкания на землю (земляную защиту). Начертить схему защиты, объяснить ее действие. Пояснить назначение короткозамыкателя в цепи отсоса.

45.Начертить принципиальную схему распределительного устройства 110 кВ (ОРУ ПО кВ) опорной подстанции с одинарной секционированной системой сборных шин, дополненной обходной шиной. На схеме указать типы оборудования. Дать описание схемы. Объяснить назначение каждого элемента схемы. Пояснить порядок переключений при выводе в ремонт выключателя ввода и замене его обходным выключателем.

46.Начертить принципиальную схему ОРУ 220 кВ тупиковой подстанции с высоковольтным выключателем на первичной стороне трансформатора. На схеме указать типы оборудования. Дать описание схемы. Пояснить назначение каждого элемента схемы. Описать последовательность оперативных переключений в ОРУ 220 кВ.

47.Начертить принципиальную схему распределительного устройства 10 кВ с использованием шкафов КРУ выкатного типа для тяговой подстанции постоянного тока. На схеме указать типы оборудования. Дать описание схемы, объяснить назначение каждого элемента схемы. Пояснить преимущества конструкции КРУ выкатного типа.

48.Объяснить, чем вызвана необходимость установки на тяговых подстанциях постоянного тока сглаживающего устройства (СУ). Начертить схему СУ Западно-Сибирской железной дороги. Пояснить назначение всех элементов схемы, принцип действия СУ. Указать, как определяется и от чего зависит коэффициент сглаживания.

49.Пояснить назначение сглаживающего устройства (СУ) на тяговых подстанциях постоянного тока. Указатьособенности сглаживающего устройства для двенадцати пульсовой схемы выпрямления. Начертить указанную схему СУ. Объяснить назначение каждого элемента схемы.

50. Начертить принципиальную электрическую схему тяговой подстанции метрополитена. Пояснить состав схемы, назначение всех присоединений. Указать на схеме типы оборудования. Описать порядок оперативных переключений при выводе в ремонт линейного быстродействующего выключателя.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению контрольной работы № 2

Для выполнения задач №№ 1-10 необходимо изучить обору­дование и принципиальные электрические схемы распредели­тельных устройств тяговой подстанции однофазного переменного тока.

На тяговых подстанциях, как правило, устанавливаются си­ловые трехфазные трехобмоточные трансформаторы. Трансфор­маторы должны иметь устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН).

Расчет наибольшей мощности для выбора трансформаторов выполняется в следующей последовательности.

Мощность тяговой нагрузки напряжением 27,5 кВ определя­ется по формуле:

где U_ш - номинальное напряжение на шинах, равное 27,5 кВ;

         ^и  - эффективные токи, соответственно, наиболее и наименее загруженного плеча питания, А.

Так как от шин ОРУ 27,5 кВ, кроме тяговой нагрузки полу­чают питание трансформатор собственных нужд и не тяговые по­требители по системе ДПР, то наибольшая мощность на шинах 27,5 кВ составит

К этим шинам подключаются трансформаторы подогрева с мощностью S_п (если указаны в задании).

Мощность на первичной стороне подстанции

где S_35-10 - мощность районных не тяговых потребителей на­пряжением 35 или 10 кВ, кВА (по заданию);

Кр - коэффициент разновременности наступления мак­симумов нагрузок обмоток 27,5кВ и 35(10) кВ, принимается рав­ным 0,95-0,98.

При установке на подстанции двух рабочих трансформато­ров расчетная мощность определяется по формуле:

Параметры в формуле поясняются в методических указани­ях к выполнению задач 1-10 контрольной работы № 2. При выбо­ре трансформатора необходимо обратить внимание на напряже­ние обмоток 220 (110) /27,5/11 кВ или 220 (110)/38,5/27,5 кВ и их соответствие исходным данным в табл. 16.

Таблица 16

Тип трансформатора

Номинальное напряже­ние обмоток, кВ

Схема и груп­па соединения обмоток

Напряжение КЗ, и,_: %

ВН

СН

нн

ВС

ВН

CН

ТДТН-40000-220

230 230

38,5 27,5

27,5 11(6,6)

У₀/У/Д-0-11 У₀/ДУД-11-11

22 12,5

12,5 22

9,5 9_?5

ТДТНЖ-25000/110

115 115

38,5 27,5

27,5

11 (6,6)

У₀/У/Д-0-11 У₀/Д/Д-11-11

17 10,5

10,5 17

ТДТНЖ-40000/110

115 115

38,5 27,5

27,5 11(6,6)

У₀/У/Д-0-11 У₀/Д/Д-11-11

17 10,5

10,5 17

ТДЦТП-32000/110

38,5

27,5

У₀/У/Д-0-11

17,5

10,5

Для выбора типа трансформатора можно воспользоваться табл. 16.

На тяговых подстанциях устанавливаются трансформаторы с повышенной динамической стойкостью типа ТДТНЖУ с на­пряжением обмоток 115/27,5/11 кВ или 115/38,5/27,5 кВ с номинальными мощностями - 16 MB·А, 25 МВ·А и 40МВ·А.

Для составления схемы подключения понизительного трансформатора на тяговой подстанции однофазного тока к ши­нам 110(220) кВ и к шинам 27,5 кВ следует предварительно изу­чить принципиальные электрические схемы ОРУ 110 (ОРУ 220) кВ опорной и промежуточных (транзитной, отпаечной, тупико­вой) подстанций и схему ОРУ 27,5 кВ.

Дня вариантов с опорной подстанцией на схеме следует ука­зать подключение трансформатора к одной секции шин 110 или 220 кВ и к обходной шине, а также указать секционный выключа­тель.

На промежуточных подстанциях следует показать подклю­чение одного трансформатора к питающей ЛЭП 110(220) кВ. Обозначив наличие второго ввода, укажите одну перемычку меж­ду вводами на отпаечной и тупиковой подстанции и две перемыч­ки на транзитной подстанции.

В настоящее время на первичной стороне трансформатора устанавливаются малообъемные выключатели типов ВМТ-110 Б-25/1250 УХЛ 1 и ВМТ- 220 Б-25/1250 УХЛ 1 с от­дельно стоящими трансформаторами тока ТФЗМ-ПОБ и ТФЗМ-220Б вместо отделителей и короткозамыкателей.

В ОРУ110 кВ применяются элегазовые выключатели, трудо­емкость обслуживания которых значительно снижается.

На транзитной подстанции изменено взаимное расположе­ние ремонтной и рабочей перемычек. Ремонтная перемычка уста­навливается на первичной стороне трансформатора за выключа­телем.

Для выполнения расчетов в задачах №№ 11 -20 и состав­ления ответов на вопросы №№ 21-30 по теме 7 «Релейная защита» необходимо сначала изучить конструкцию, принцип действия, назначение отдельных реле, а затем внимательно разобрать прин­цип действия каждого вида защит и область их использования.При этом следует обратить внимание на то, как обеспечиваются такие требования как избирательность, чувствительность, резер­вирование. Схема защиты зависит от вида оперативного тока и применяемых в схеме типов реле. На подстанциях защиты могут выполняться на постоянном, переменном и выпрямленном опера­тивном токе.

В задачах №№ 11-20 следует начертить схемы максималь­ной токовой защиты (МТЗ) и токовой отсечки (ТО) на постоянном оперативном токе и указать соответствующие типы реле.

Для изображения устройств защиты и автоматики исполь­зуются принципиальные, структурные, функциональные и мон­тажные схемы. Принципиальные схемы изображают в совмещен­ном и разнесенном видах.

В задачах №№ 11-20 следует начертить принципиальные схемы МТЗ и ТО в двух видах: совмещенном и разнесенном, что­бы понять особенности каждой схемы. Необходимо обратить внимание на условное обозначение и графическое изображение элементов схем по ГОСТу. Далее выполняется расчет токов сра­батывания двухступенчатой максимальной токовой защиты линии (задачи №№ 11-15) и понижающего трансформатора (задачи №№ 16-20). Первая ступень - токовая отсечка без выдержки времени. Вторая ступень - максимальная токовая защита с выдержкой вре­мени.

Первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты выбирается из условия отстройки от наибольшего тока нагрузки:

где К_н = 1,1+1,2- коэффициент надежности (отстройки);

     К_с.э.п.- коэффициент само запуска, учитывающий возрас­тание тока нагрузки в послеаварийном режиме или после дейст­вия АВР за счет само запуска электродвигателей;

  К_в = 0,8÷0,85 (для реле РТ-40) - коэффициент возврата реле;

      I_раб.mах - наибольший ток нагрузки защищаемой линии или трансформатора; для задач №№ 15-20 принимается равным номи­нальному току трансформатора I_раб.mах ⁼ I_1ном.

Ток срабатывания реле определяется по формуле:

где К_с.х., - коэффициент схемы, равный 1 при включении ре­ле тока на ток фазы и равный  при включении реле на раз­ность токов двух фаз;

K_I - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Чувствительность МТЗ проверяется при двухфазном КЗ в конце линии.

Проверка чувствительности МТЗ трансформатора выполня­ется при двухфазном КЗ на стороне низшего (вторичного) напря­жения трансформатора.

Должно выполняться условие:

К_ч≥1,5.

Первичный ток срабатывания токовой отсечки определяется из условия надежного несрабатывания (отстройки) ее при трех­фазном КЗ в конце защищаемой линии (задачи №№ 11-15) или при трехфазном КЗ на стороне низкого напряжения (НН) транс­форматора.

   (для линии)

 (для трансформатора),

где К_н = 1,2÷1,3 (для линий); К_н = 1,3÷1,4 (для трансформа­торов).

Ток срабатывания реле I_с.р. определяется по формуле, приве­денной выше.

Чувствительность отсечки линии проверяется при двухфаз­ном КЗ в начале линии.

Коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,5.

Для трансформатора проверка чувствительности отсечки выполняется при двухфазном КЗ на стороне высшего (первично­го) напряжения

Для токовой отсечки трансформатора наименьшее значение коэффициента чувствительности К_ч=2.

Следует обратить внимание, как обеспечивается избира­тельность (селективность) каждого типа защиты.

Реле РТВ и РТМ встроены в грузовые и пружинные приводы выключателей на напряжения 6÷35 кВ.

С помощью реле РТВ. выполняется максимальная токовая защита, с помощью реле РТМ - токовая отсечка без выдержки времени.

Рис. 7 – Максимальная токовая защита с реле прямого действия РТВ

По такой же схеме выполняется токовая отсечка с реле РТМ.

Схема токовой защиты с дешунтированием электромагнитов отключения УАТ выполняется с помощью индукционного реле тока РТ-85 или промежуточного реле РП-341.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману