Проектирование тяговой подстанции - Физика и энергетика дипломная работа

Главная

Физика и энергетика
Проектирование тяговой подстанции

Структурная схема тяговой подстанции. Расчет токов короткого замыкания и заземляющего устройства. Выбор и проверка токоведущих частей и электрических аппаратов. Выбор аккумуляторной батареи и зарядного устройства. Повышение качества электроэнергии.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Транзитная постоянного тока 110/35/10 кВ
Максимальная нагрузка тяговых потребителей, МВт
Максимальная нагрузка районных потребителей 35 кВ, МВА
Максимальная нагрузка районных потребителей 10 кВ, МВА
Максимальная нагрузка СЦБ и АБ, кВА
Удельный вес районных потребителей I категории 35 кВ
Удельный вес районных потребителей I категории 10 кВ
Удельный вес потребителей собственных нужд I категории
Удельный вес потребителей ПЭ I категории
Количество перерабатываемой энергии, кВт·ч/г
Время действия основной релейной защиты на вводе 110 кВ, с
Время действия основной релейной защиты на вводе 35 кВ, с
Время действия основной релейной защиты на вводе 10 кВ, с
Время действия основной релейной защиты на отходящих линиях 35/10 кВ, с
Данные для выбора аккумуляторной батареи:
Данные для расчета заземляющего устройства:
Толщина верхнего слоя земли, h 1 , м
2.1 Трансформатор для питания потребителей автоблокировки
2.3 Преобразовательные агрегаты тяговых подстанций постоянного тока
2.4 Понизительные трансформаторы тяговых подстанций постоянного тока
3. Определение расчетных токов продолжительного режима
3.4 Присоединение понизительных трансформаторов со стороны ОРУ - 110 кВ
3.5 Сборные шины районных потребителей (РУ - 10 кВ)
3.7 Присоединение понизительных трансформаторов со стороны ОРУ - 10 кВ
3.8 Присоединение преобразовательных агрегатов со стороны шин 10 кВ
3.9 Присоединение трансформаторов собственных нужд со стороны шин 10 кВ
3.10 Присоединения выпрямителей и стороны шин 3,3 кВ
4. Расчет токов короткого замыкания
4.1 Расчет токов короткого замыкания в точке К1
4.2 Расчет токов короткого замыкания в точке К2
4.3 Расчет токов короткого замыкания в точке К3
4.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К4
5. Выбор и проверка токоведущих частей и электрических аппаратов
5.1 Токоведущие части распределительных устройств
5.4 Выбор измерительных трансформаторов тока
5.5 Выбор измерительных трансформаторов напряжения
6. Повышение качества электроэнергии
6.1 Регулирование напряжения на подстанциях постоянного тока
6.2 Компенсация реактивной энергии на тяговых подстанциях постоянного тока
7. Выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного устройства
7.1 Выбор аккумуляторной батареи (АБ)
7.2 Выбор зарядно-подзарядного устройства
8.1 Конструктивное выполнение заземляющего устройства
8.2 Сопротивление заземляющего устройства
8.3 Проверка заземляющего устройства по допустимому сопротивлению
8.4 Проверка условия ограничения напряжения на заземляющем устройстве
Электрическая тяга относится к потребителям 1-й категории. Поэтому основным требованием к тяговым подстанциям является обеспечение надежной работы оборудования и бесперебойного электроснабжения ЭПС. Из этого требования исходят при проектировании тяговых подстанций и им руководствуются во время монтажа и эксплуатации. Надежность работы тяговых подстанций и бесперебойность электроснабжения тяговых потребителей обеспечиваются правильным выбором: схемы питания от электроснабжающей системы; типа и мощности преобразовательных агрегатов; схемы и аппаратуры распределительных устройств, системы резервирования; системы защиты от возможных нарушений нормального режима; системы управления.
Целью данного курсового проекта является проектирование тяговой подстанции, отвечающей вышеперечисленным требованиям.
1. Структурная схема тяговой подстанции
Проектирование тяговой подстанции начинается с составления ее структурной схемы. Она дает возможность составить исходную расчетную схему тяговой подстанции для вычисления рабочих токов короткого замыкания.
Рисунок 1 - Структурная схема проектируемой тяговой подстанции
1- линия электропередачи питающего напряжения (ЛЭП-110 кВ);
2- открытое распределительное устройство питающего напряжения (ОРУ-110 кВ);
3- главные понижающие трансформаторы;
4- распределительные устройства 10 кВ (РУ- 10 кВ);
5- линии питания районных потребителей;
6 - распределительное устройство районных потребителей (РУ-35 кВ);
7- трансформаторы собственных нужд (ТСН);
8- распределительное устройство собственных нужд 0,4 кВ;
9- линии потребителей собственных нужд 0,4 кВ;
12- распределительное устройство постоянного тока 3,3 кВ;
2.1 Трансформатор для питания потребителей автоблокировки
Номинальная мощность трансформатора автоблокировки выбирается по условию:
где S аб - заданная мощность потребителей автоблокировки.
По этому условию, пользуясь справочными данными, выбираем стандартный трансформатор: ТСЗГЛ - 100/10.
Далее приводится схема РУ-10 кВ, сооружаемого на открытой части тяговой подстанции и её описание /2/.
РУ, выполненное по схеме рисунка 1, используют на подстанциях переменного тока РУ-10 кВ предназначено для питания районных нагрузок, а на подстанциях постоянного тока с первичным напряжением 110 (220) кВ - для питания преобразовательных агрегатов, ТСН, трансформаторов подогрева и др. Расположение ячеек на схеме отражает их расположение на плане закрытой части подстанции.
Напряжение на сборные шины поступает от обмоток низшего напряжения понижающих трансформаторов через ячейки № 1 и 20 вводов. В каждой фазе камеры выключатель 1, соединенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора тока 2, огражден пальцевыми (втычными) контактами 3, выполняющими функции разъединителей. Между трансформатором и камерой на открытой части подстанции предусмотрен разъединитель с заземляющими ножами 16.
От каждой секции сборных шин получают питание преобразовательные агрегаты: выпрямительный и выпрямительно-инверторный. На 1-й секции шин предусмотрена установка резервной ячейки № 9 для питания преобразовательного агрегата. Ячейка выпрямительного агрегата типовая -- камера типа VI с трансформаторами тока на двух фазах и с заземляющими ножами 4 на выходе ячейки. Выпрямительно-инверторный агрегат присоединен к шинам 10 кВ с помощью камеры VII с трансформаторами тока на всех трех фазах, что объясняется особыми условиями работы релейной защиты на такого рода преобразователях.
Рисунок 2.1 - Схема РУ 10 кВ внутренней установки подстанции постоянного тока
На тяговой подстанции устанавливают два трансформатора собственных нужд (ТСН), что объясняется условием резервирования.
Номинальная мощность S н,тсн каждого ТСН может быть определена из следующих двух условий:
где S сн - заданная мощность потребителей собственных нужд;
- доля потребителей собственных нужд 1-й категории;
К ап - коэффициент аварийной перегрузки ТСН (можно принять К ап =1,4).
S сн (1150+60)/2, S сн 605 кВА, (3)
S сн (0,63*1150+60)/1,4, S сн 560,4 кВА
Выбираем стандартный трансформатор собственных нужд ТСЗГЛ - 630.
Выполнение первого условия (3) обеспечивает питание всех потребителей в период максимальных нагрузок при параллельной работе двух ТСН (это, как правило, зимний график работы, когда кроме всех прочих нагрузок имеет место электрический обогрев помещений). В другие периоды времени, когда нагрузка оказывается меньше, в работе остается один ТСН, который обеспечивает питание всех потребителей (это соответствует летнему графику работы ТСН). Второе условие (2) обеспечивает питание только потребителей первой категории при работе одного ТСН, работающего с перегрузкой, когда второй вышел из строя.
2.3 Преобразовательные агрегаты тяговых подстанций постоянного тока
Преобразовательный агрегат представляет собой тяговый трансформатор ТТ, соединенный по определенной схеме (нулевая, мостовая, 12-пульсовая) с полупроводниковым выпрямителем ПВ.
Принимаем стандартный тяговый трансформатор ТМПУ-16000/10Ж, соединенный по нулевой схеме с выпрямителем ТВЭ-3 номинальной мощностью Р н =9900 кВт наружной установки с естественным воздушным охлаждением.
Выбрав тяговый трансформатор, следует определить число рабочих преобразовательных агрегатов по выражению
где Р т - заданная мощность на тягу;
Р н - номинальная мощность принятого полупроводникового выпрямителя.
Полученное значение n округляется в большую сторону до целого числа.
Общее число преобразовательных агрегатов N с учетом резервирования определяется выражением:
2.4 Понизительные трансформаторы тяговых подстанций постоянного тока
На тяговых подстанциях постоянного тока устанавливают два понизительных трансформатора типа ТДТН определенной мощности.
Номинальная мощность каждого из трансформаторов может быть определена по двум условиям:
S н,пт К р (n*S нт +S р,35 +S р,10 +S пр +2S н,тсн )/2,
S н,пт К р (n*S нт + р,35 * S р,35 + р,10 * S р,10 + пр * S пр + сн *2S н,тсн )/К ап , (5)
где Кр - коэффициент разновременности максимальных нагрузок тяговых и нетяговых потребителей (К р =0,85);
S нт - номинальная мощность тягового трансформатора;
n - число рабочих тяговых трансформаторов;
S р,35 , S р,10, S пр - заданные мощности районных нагрузок 35 и 10 кВ и потребителей, питающихся от ЛЭП продольного электроснабжения;
р,35, р,10 , пр - доли соответствующих потребителей 1-й категории;
К ап - коэффициент аварийной перегрузки трансформатора (К ап =1,4).
S н,пт 0,85(2*14000+15000+13000+1200+2*1150)/2,
S н,пт 0,85(2*14000+0,82*15000+0,63*13000+0,74*1200+0,63*2*1150)/1,4,
1-е условие (5) обеспечивает питание всех потребителей в период максимальных нагрузок и при параллельной работе двух трансформаторов. При меньших нагрузках работает один трансформатор. 2-е условие (5) гарантирует питание только потребителей 1-й категории от одного трансформатора с учетом его перегрузки при выходе из строя второго трансформатора.
По условиям (5) выбирают стандартный трансформатор ТДТН - 40000/110.
3. Определение расчетных токов продолжительного режима
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) токоведущие части (провода, шины и др.) и электрические аппараты (выключатели, разъединители, трансформаторы тока и др.) выбираются по расчетным токам продолжительного режима. Продолжительный режим работы электроустановки предполагает такое время работы, при котором температура токоведущих частей и электрических аппаратов достигают установившегося значения.
где К п - коэффициент перспективы увеличения нагрузки (К п =1,3);
n - число понижающих трансформаторов на тяговой подстанции (n = 2);
S т - номинальная мощность понижающего трансформатора;
S тр - транзитная мощность питания соседних тяговых подстанций (S тр =80 МВт);
К р - коэффициент разновременности максимальных нагрузок данной и
соседних тяговых подстанций (К р = 0,8);
U н - номинальное напряжение ОРУ питающего напряжения (U н =110 кВ).
Эти коэффициенты будут использованы дальше в расчетах.
где К н - коэффициент, учитывающий неравномерное протекание тока по шинам (К н = 0,7);
3.4 Присоединение понизительных трансформаторов со стороны ОРУ - 110 кВ
где К пер - коэффициент перегрузки трансформатора (К пер = 1,4);
3.5 Сборные шины районных потребителей (РУ - 10 кВ)
где U н - номинальное напряжение на шинах РУ 10 кВ;
где U н - номинальное напряжение на шинах РУ 10 кВ;
3.7 Присоединение понизительных трансформаторов со стороны ОРУ - 10 кВ
где К - коэффициент, учитывающий долю мощности S н , передаваемую в ОРУ - 10 кВ (К=0,5);
U н - номинальное напряжение на шинах 10 кВ;
3.8 Присоединение преобразовательных агрегатов со стороны шин 10 кВ
где U н - номинальное напряжение на шинах 10 кВ;
3.9 Присоединение трансформаторов собственных нужд со стороны шин 10 кВ
где U н - номинальное напряжение на шинах 10 кВ;
3.10 Присоединения выпрямителей и стороны шин 3,3 кВ
где - номинальный выпрямленный ток выпрямителя (для выпрямителя ПВЭ-3 =3000 А);
где I фм -максимальный рабочий ток фидера контактной сети ( А);
где n ф - число фидеров КС (n ф =4);
где S р - заданная мощность районных потребителей;
U н - номинальное напряжение на шинах районных потребителей (U н =10 кВ);
4. Расчет токов короткого замыкания
Выбранные по токам и напряжениям рабочего режима токоведущие части и электрические аппараты должны быть проверены согласно требованию ПУЭ на действие токов короткого замыкания (КЗ).
При расчете токов КЗ необходимо принять следующие условия: тяговая подстанция питается, от системы неограниченной мощности; основные агрегаты тяговой подстанции работают параллельно; расчетным видом является 3-фазное КЗ; точки возможных КЗ намечают, исходя из условий протекания по токоведущим частям и электрическим аппаратам; наибольших токов (для условий тяговой подстанции - это сборные шины всех РУ); в качестве расчетных следует принимать индуктивные сопротивления цепи К.З.
Выполнять расчет токов КЗ рекомендуется в следующем порядке:
- составить исходную расчетную схему тяговой подстанции, которая представляет собой упрощенную однолинейную схему первичной коммутации, на которой указать элементы, влияющие на токи КЗ (для условий тяговой подстанции это трансформаторы и преобразовательные агрегаты). Примером может служить схема теговой подстанции постоянного тока, приведенная на рисунке I. На всех сборных шинах РУ схемы следует указать точки вероятных КЗ и напряжения U cp (115; 37; 10,5; 3,3; 0,4 кВ), принятые при расчетах КЗ;
- составить схему замещения представляющую собой исходную расчетную схему, в которой электромагнитные (трансформаторные) связи заменяются связями электрические. Для этого использовать известные схемы замещения трансформаторов. Для удобства расчетов подученные сопротивления пронумеровать;
- вычислить все сопротивления схемы замещения;
- для каждой из намеченных на схеме точек КЗ выполнить преобразование схемы замещения таким образом, чтобы каждая из точек КЗ была связана с источником питания только одним сопротивлением, для чего использовать известные формулы параллельного и последовательного сложения сопротивлений;
Расчет токов КЗ достаточно подробно изложен в специальной литературе /2, 3, 4/, в этой связи ниже приводятся лишь некоторые рекомендации.
Расчет сопротивлений схемы замещения можно выполнять в относительных или именованных единицах. Здесь мы предлагаем систему относительных единиц, которая в данных расчетах более проста. При желании студента расчет сопротивлений может быть выполнен в именованных единицах при использовании указанных выше источников.
Если применить систему относительных единиц, необходимо предварительно задаться базовой мощностью S б , в качестве которой рекомендуется принять число, удобное для вычислении (например, S б =100 или S б = 1000 МВ*А
4.1 Расчет токов короткого замыкания в точке К1
Рисунок 4.1 - Схема замещения для точки К1 Хк1 - сопротивление питающей системы.
Так как задано сопротивление Х, то его относительное значение Х к1 вычисляется по следующей формуле:
где U б - базовое напряжение в точке К1 (U б =115 кВ);
где I б - базовый ток, определяется по следующей формуле:
где К у - ударный коэффициент (К у =1,8);
Мощность трехфазного КЗ в точке К1 вычисляется по следующей формуле:
4.2 Расчет токов короткого замыкания в точке К2
Рисунок 4.2 - Схема замещения для точки К2
Хк1 - сопротивление питающей системы;
Хк2, Хк3 - сопротивления понижающего трансформатора, обмотки высокого напряжения (2) и низкого напряжения (3);
Хк4- результирующее сопротивление до точки К2.
Результирующее сопротивление Х К4 определяется по следующей формуле:
где 2 - число, учитывающее параллельную работу двух понижающих трансформаторов;
где U квн - напряжение КЗ понижающего трансформатора (U квн =17 %);
S н - номинальная мощность понижающего трансформатора.
Теперь по формулам (22), (24), (25) можно определить I к , i у , S к , при этом вместо Х К1 нужно подставлять значение Х К4 . Ток I б следует определять по формуле (23), где U б = 26,2 кВ:
мощность трехфазного КЗ в точке К2:
4.3 Расчет токов короткого замыкания в точке К3
Рисунок 4.3 - Схема замещения для точки К3
Хк1 - сопротивление питающей системы;
Хк2, Хк5 - сопротивления понижающего трансформатора, обмотки высокого напряжения (2) и среднего напряжения (5);
Хк6 - результирующее сопротивление.
Результирующее сопротивление определяется по следующей формуле:
где U квс - напряжение КЗ понижающего трансформатора (U квс =10,5 кВ);
Определяем I к , i у , S к, при этом вместо Х К1 нужно подставлять значение Х К6 . Ток I б следует определять по формуле (23), где U б = 10,5 кВ.
мощность трехфазного КЗ в точке К3:
4.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К4
Рисунок 4.4 - Схема замещения для точки К4
Хк1 - сопротивление питающей системы;
Хк2, Хк3 - сопротивления понижающего трансформатора, обмотки высокого напряжения (2) и низкого напряжения (3);
Сопротивления Хк1, Хк2, Хк3 существенно меньше сопротивлений Хк7. В этой связи можно принять, что сопротивления Хк1, Хк2, Хк3 равны нулю и расчет вести только с учетом сопротивлений Хк7. При этом вычисления выполняются по формулам:
U к - напряжение КЗ ТСН (U к =5,5%);
I н - номинальный ток ТСН, определяется по следующей формуле:
где S н - номинальная мощность ТСН (630 кВ . А);
U н - номинальное напряжение ТСН (U н =0,4 кВ);
где К у - ударный коэффициент (К у =1,3);
мощность трехфазного КЗ в точке К4:
5. Выбор и проверка токоведущих частей и электрических аппаратов
Токоведущие части и электрические аппараты выбирают по токам и напряжениям рабочего режима работы электроустановки и проверяют на действие токов КЗ.
5.1 Токоведущие части распределительных устройств
Токоведущие части ОРУ (110, 35 кВ) выполняют, как правило, из гибких неизолированных проводов марки АС (алюминий - сталь), имеющих достаточно высокую проводимость и механическую прочность.
Токоведущие части ЗРУ (10, 3,3 кВ) выполняют из жестких неизолированных алюминиевых проводников прямоугольного сечения. Такие проводники имеют высокую проводимость, механическую прочность и большую поверхность охлаждения.
Сечение токоведущих частей q выбирают по расчетным токам продолжительного режима I р с соблюдением условия:
где I д - допустимый ток, значение которого для различных стандартных сечений q и марок проводов и шин приведены в ПУЭ.
Таблица 5.1 - выбор токоведущих частей.
Присоединение понизительных тр-ров со стороны ОРУ-110 кВ
Присоединение понизительных тр-ров со стороны ОРУ-10 кВ
Присоединение преобр. агрегатов со стороны шин 10 кВ
Присоединение ТСН со стороны шин 10 кВ
Фидеры районных потребителей 35 кВ.
Присоединение выпрямителей со стороны шин 3,3 кВ
Фидеры продольного электроснабжения
Выполним проверку на термическую стойкость ОРУ-110кВ при КЗ по условию:
где q min - минимальное сечение проводника (шины), отвечающее требованиям термической стойкости;
q - стандартное сечение проводника, выбранное по условию (27);
q min рассчитывают по следующей формуле:
где В к - тепловой расчетный импульс,
С - некоторая функция , принимаемая в зависимости от марки проводника (С = 91);
тепловой расчетный импульс В к определяется по формуле:
где I к - расчетное значение тока КЗ;
t р - расчетное время протекания тока КЗ;
Т - постоянная времени цепи КЗ (Т = 0,05 с);
расчетное время протекания тока КЗ t р определяется по формуле
где t З - время основной защиты, установленной у ближайшего к месту КЗ выключателя;
t в - полное время отключения этого выключателя;
Условие на термическую стойкость выполняется.
Выполним проверку на термическую стойкость ОРУ-35 кВ при КЗ по условию:
где q min - минимальное сечение проводника (шины), отвечающее требованиям термической стойкости;
q - стандартное сечение проводника, выбранное по условию (43);
Минимальное сечение q min рассчитывают по следующей формуле:
где В к - тепловой расчетный импульс,
С - некоторая функция , принимаемая в зависимости от марки проводника (С = 91).
Тепловой расчетный импульс В к определяется по формуле:
где I к - расчетное значение тока КЗ;
t р - расчетное время протекания тока КЗ;
Т - постоянная времени цепи КЗ (Т = 0,05 с).
Расчетное время протекания тока КЗ t р определяется по формуле:
где t З - время основной защиты, установленной у ближайшего к месту КЗ выключателя;
t в - полное время отключения этого выключателя;
Условие на термическую стойкость выполняется.
Сборные шины РУ-10кВ проверяем на электродинамическую стойкость при КЗ, для этого определяются:
- максимальная сила, действующая на шину средней фазы:
где i у - ударный ток при к.з. на шинах, А;
L - расстояние между соседними изоляторами одной фазы (L=1,4 м);
а - нормированное расстояние между шинами (а = 0,35 м);
- изгибающий момент М из силы F m , Н . м:
- максимальное расчетное напряжение в материале шин, МПа:
где W - момент сопротивления площади поперечного сечения шины, см 3 .
При установке шин «на ребро» W определяется по формуле:
где h и в - размеры площади поперечного сечения шины (h - высота, в - ширина);
Сборные шины РУ-10кВ обладают электромеханической стойкостью при выполнении условия:
где G Д - допустимое напряжение в материале шин, которое можно принять равным 40 МПа.
Высоковольтные выключатели выбирают по следующим условиям рабочего режима работы электроустановки:
где U уст - рабочее напряжение электроустановки;
I р - расчетный ток продолжительного режима;
U н - номинальное напряжение выключателя.
Пользуясь справочниками и соблюдая условия (55) предварительно выбираем следующие выключатели:
Таблица 5.2 - Выбор высоковольтных выключателей
Выбранные выключатели проверяют на действие токов КЗ. Проверка на отключающую способность заключается в выполнении условия:
где I к - расчетное значение тока КЗ через выключатель;
I от - номинальный ток отключения выключателя.
Разъединители выбирают по току и напряжению рабочего режима по формуле (55). Разъединители проверяют на термическую и электродинамическую стойкость при КЗ.
Результаты выбора и проверки разъединителей представлены в таблице 5.3.
5.4 Выбор измерительных трансформаторов тока
Измерительные трансформаторы тока выбирают по токам и напряжениям рабочего режима по формуле (55) и проверяют на термическую и электродинамическую стойкость при КЗ. Результаты выбора и проверки трансформаторов тока представлены в таблице 5.4.
Таблица 5.4 - Выбор измерительных трансформаторов тока
5.5 Выбор измерительных трансформаторов напряжения
Измерительные трансформаторы напряжения следует выбирать по конструкции, схеме соединения обмоток и напряжению электроустановки. Выбранный трансформ а тор напряжения необходимо проверить на работу в заданном классе точности:
где U р - напряжение электроустановки;
Таблица 5.5 - Выбор измерительных трансформаторов напряжения
6. Повышение качества электроэнергии
6.1 Регулирование напряжения на подстанциях постоянного тока
На подстанциях постоянного тока для регулирования выпрямленного напряжения, а также поддержания его на заданном уровне применяют различные устройства -- вольтодобавочные (ВДУ), бесконтактного регулирования фазных напряжений трансформаторов, компенсирующие. Целесообразность применения какого-либо из них определяют на основании технико-экономического анализа. К параметрам, которые необходимо учитывать при этом в первую очередь, относятся коэффициент полезного действия установки, коэффициент мощности, гармонический состав выпрямленного напряжения, эквивалентное мешающее напряжение на выходе подстанции и уровень радиопомех, создаваемых преобразователем.
Вольтодобавочные установки. ВДУ применяют в основном для усиления существующих устройств электроснабжения. На тяговых подстанциях используют преобразовательные агрегаты с различными ВДУ; с шестифазным ВДУ (преобразователи ПВЭР); с тиристорным регулятором ЛИИЖТа; с двенадцатифазным ВДУ Уральского отделения ВНИИЖТа; со ступенчатым регулированием напряжения ПКБ ЦЭ МПС и ВНИИХТа.
Преобразователь ПВЭР. Он состоит из последовательно соединенных нерегулируемого выпрямителя В (рисунок 6.1) и регулируемой вольтодобавочной части ВИ. Нерегулируемая часть -- преобразователь типа ПВЭ-5АУ1 на неуправляемых вентилях -- выполнена по схеме две обратные звезды с уравнительным реактором или трехфазной мостовой и подключена к соответствующему преобразовательному трансформатору. Регулируемая часть на тиристорах выполнена по трехфазной мостовой схеме. Для ее питания служит трансформатор типа ТМП-3200/10, включенный параллельно с трансформатором нерегулируемой части на шины 10 кВ.
Последовательное соединение преобразователей позволяет регулировать и повышать выпрямленное напряжение. Результирующее напряжение нерегулируемой и регулируемой частей равно сумме их напряжений.
Регулирование напряжения на ВИ - амплитудно-фазовое, осуществляется подачей импульсов на управляющие электроды тиристоров со сдвигом на угол а. Применяя различные законы изменения угла регулирования а, теоретически можно получить внешнюю характеристику любого вида (рисунок 6.2) в пределах зоны регулирования, которая ограничена естественной внешней характеристикой 1 неуправляемой части и суммарной характеристикой обеих частей преобразователя при а = 0.
Вольтодобавочное устройство позволяет регулировать (характеристики 4, 5) и стабилизировать (характеристика 3) напряжение на шинах подстанции. Если требуется уменьшить выпрямленное напряжение при малых нагрузках, то ВИ может работать в инверторном режиме (характеристика 2) при углах регулирования 2п/3 и более. ВИ подключается к основному преобразователю разъединителем 2Р (см. рис. 6.1) при разомкнутом разъединителе ЗР. В случае отключения или повреждения регулируемой части основной преобразователь может работать один; разъединитель ЗР замкнут. Ввиду того, что ВИ может работать в инверторном режиме, в ее выводы включены радиопомехозащитные реакторы РП1 и РП2, а для уменьшения влияния на линии связи установлен реактор РФ.
Рисунок 6.1 - Схема преобразовательного агрегата ПВЭР с регулированием напряжения
Рисунок 6.2 - Внешние характеристики агрегата ПВЭР: 1 -- естественная неуправляемой части, 2 -- в инверторном режиме регулируемой части; 3 -- стабилизированная, 4, 5 -- регулируемые; 6 - суммарная неуправляемой и управляемой частей
Для повышения энергетических показателей агрегата параллельно регулируемой части могут быть подключены шунтирующие диоды В ш , изменяющие режим работы ВИ; при этом режим работы неуправляемой части не изменяется. Благодаря применению шунтирующих диодов повышается надежность работы подстанции, обеспечивается непрерывность цепи тягового тока при случайных исчезновениях управляющих импульсов, повышается коэффициент мощности регулируемой части на 2,5-- 4 %, снижается мешающее напряжение и уровень радиопомех.
6.2 Компенсация реактивной энергии на тяговых подстанциях постоянного тока
Для снижения уровня реактивной энергии, передаваемой по сети электроснабжения, на подстанциях постоянного тока применяют компенсирующие устройства. Оборудование 30--40 % тяговых подстанций постоянного тока устройствами поперечной компенсации может привести к ежегодной экономии около 200 млн. кВт . ч электроэнергии.
Рисунок 6.3 - Схема УППК для подстанции постоянного тока
На рисунке 6.3 приведена принципиальная схема устройства поперечной емкостной компенсации для подстанции постоянного тока, предложенная УО ВНИИЖТ. УППК подключают параллельно трансформаторам преобразовательных агрегатов к шинам РУ 10,5 кВ. Конденсаторная батарея является симметричной трехфазной и собирается в звезду. Каждая фаза 10 батареи состоит из 21 конденсатора (по три параллельно и семь последовательно). Общая установленная мощность конденсаторов батареи составляет 3780 квар. Номинальное напряжение конденсатора 1,05 кВ, номинальное напряжение фазы батареи 7 х 1,05-7,35кВ, что в 7,35/10,5/3 = 1,214 раза превышает номинальное фазное напряжение РУ 10,5 кВ. Используемая мощность батареи 2800 квар.
Последовательно с каждой фазой батареи включают однофазные сдвоенные реакторы 2 РБСГ-10-2 X 630-0,56 так, что обе ветви реактора соединены последовательно.
При такой резонансной настройке для гармоник первичного тока тяговой подстанции выше 250 Гц устройство обладает индуктивным сопротивлением, конденсаторы защищены от перегрузок токами высокой частоты, а в первичной сети исключаются условия резонанса на высших частотах.
Для демпфирования бросков тока и снижения перенапряжений на конденсаторах при включениях УППК реакторы 2 шунтированы разрядниками 3 и резисторами 4. При включении УППК на первом этапе переходного процесса, пока конденсаторы не заряжены, все напряжение оказывается приложенным к реактору. Разрядник 3 срабатывает, и реактор шунтируется резистором. Как только начнется установившийся режим, цепь тока через разрядник прерывается.
Для защиты от повреждений и для коммутации в УППК используются трехфазные вакуумный 5 и масляный 6 выключатели. Масляный выключатель имеет номинальное напряжение 35 кВ, что исключает повторные пробои межконтактных промежутков при отключении УППК и связанные с этим перенапряжения. Последовательно с масляным в цепь УППК включен вакуумный выключатель. Функции между ними распределены следующим образом. Защиту обеспечивает масляный выключатель; отключение УППК этим выключателем не связано с повторными пробоями. При работе УППК в режиме одноступенчатого регулирования с большим количеством переключений используется вакуумный выключатель.
Разъединители 7 и 8 служат для отделения предварительно обесточенной УППК, а разъединители 9 и 11 -- для заземления ее токоведущих частей при ремонтах и ревизиях. Трансформаторы напряжения 12 позволяют измерять линейные напряжения между фазами УППК, а к трансформаторам напряжения 12 подключено устройство защиты от коротких замыканий в отдельных конденсаторах. Защита основана на измерении напряжения небаланса между нейтралями конденсаторной батареи и трансформаторов напряжения 12, соединенных на первичной стороне в звезду. Их вторичные обмотки соединены в разомкнутый треугольник, к выходу которого через фильтр 50 Гц присоединено реле напряжения 13, реагирующее на небаланс напряжений между нейтралями.
Наряду с этой защитой предусмотрены следующие: токовая отсечка от перегрузки конденсаторов, отключающая УППК при действующем значении тока, большем 1,3 I ном ; от повышения напряжения на конденсаторах выше 1,1 U ном , действующая на отключение с выдержкой времени; от однофазных замыканий на землю; от снижения напряжения.
7. Выбор аккум
Проектирование тяговой подстанции дипломная работа. Физика и энергетика.
Дипломная Программа Реки России Hamlog
Типологии Личности В Психологической Науке Реферат
Реферат: Понятие и классификация огнестрельного оружия
Реферат по теме Лекции по операционным системам
Курсовая работа по теме Расчет себестоимости одной единицы холода и отпускной цены
Курсовая Работа На Тему Правовые Организационные Основы Аудиторской Деятельности
Что Писать В Дневнике По Практике Юриста
Эссе На Тему Физика
Пример Аттестационной Работы
Чтобы Предотвратить Одиночество Сочинение
Реферат по теме Авиамодельный спорт
Реферат: Радио в Интернете
Курсовая работа по теме Власні значення і власні вектори матриці
Культурная Политика Диссертация
Реферат: Confucius Essay Research Paper CONFUCIUSAs Confucius
Курсовая работа по теме Ценности культуры и проблема социализации личности
Контрольная работа по теме Обработка конструкционных материалов
Роль Туристической Отрасли В Экономике Сингапура Реферат
Курсовая работа: Определение сметы затрат на проведение планово-предупредительного ремонта
Реферат по теме Геохимия скарнообразования
Изучение видового состава животных, обитающих по берегам реки Мана, её притоках, курьях на территории Унгутского лесничества - Сельское, лесное хозяйство и землепользование реферат
Использование документов Архивного фонда РФ в информационных целях - Разное контрольная работа
Методика игры на гитаре - Музыка реферат