 |
Выбор электрооборудования РУ – 10 кВ
|
|
|
|
При выборе электрооборудования РУ – 10 кВ используем следующие величины, рассчитанные ранее: iу = 11,4 кА; Iпо= 5,97 кА; Ta=0,01 c; Ip = 42,25 А.
Выбираем разъединитель марки РВЗ – 10/400 [2]. Необходимо его проверить по следующим параметрам выбора, которые представлены в таблице 7.1
Таблица 7.1 – Условия выбора разъединителя
| Каталожные величины | Расчетные величины | Условия для выбора |
| Uном = 10 кВ | Uр = 10 кВ | Uном = Uр |
| Iном = 400 А | Iр = 42,25 А | Iном> Iр |
| iдин = 41 кА | iу = 11,4 кА | iдин > iу |
| It2·tt = 162·4 кА2·с | Bk = 4,6 кА2·с | It2·tt> Bk |
Проверяем разъединитель на термическую устойчивость.
Тепловой импульс тока Вк, кА2·с, определяется по формуле
Вк = Iпо2 · (Ta+tотк), (7.1)
где Ta – время затухания апериодической составляющей тока КЗ Ta = 0,01с [2];
tотк – время отключения короткого замыкания, с.
Время отключения короткого замыкания tотк, с, определяется по формуле
tотк =tрз + tв, (7.2)
где tв. – время срабатывания включателя, tв = 0,12с [2];
tрз – время срабатывания релейной защиты; tрз = 0,01с [2];
Вк = 5,972 · (0,01+0,01+0,12) = 4,6 кА2 ·с
Выбираем выключатель марки ВПМ–10–31,5 [2]. Проверяем его по условиям, представленным в таблице 7.2
Таблица 7.2 – Условия выбора выключателя
| Каталожные величины | Расчетные величины | Условия для выбора |
| Uном = 10 кВ | Uр = 10 кВ | Uном = Uр |
| Iном = 630 А | Iр = 42,25 А | Iном> Iр |
| iдин = 80 кА | iу = 11,4 кА | iдин > iу |
| It2·tt = 31,52·3 кА2·с | Bk = 4,6 кА2·с | It2·tt> Bk |
Для выбора трансформатора напряжения необходимо задаться вторичной нагрузкой трансформатора, в соответствии с величинами, представленными в таблице 7.3 [2].
Таблица 7.3 – Вторичная нагрузка
| Приборы | Тип | Класс точности прибора | Нагрузка прибора S2, ВА | Количество приборов, шт. |
| Амперметр | Э – 335 | 1,0 | ||
| Вольтметр | Э – 335 | 1,0 | ||
| Счетчик активной энергии | СА4-467 | 1,0 | ||
| Счетчик реактивной энергии | СР4-4676 | 1,5 |
|
|
|
Вторичную нагрузку трансформатора Sр2, ВА, определяем по значениям таблицы 7.3
Sр = 2 · 2 + 2 · 2 + 8 · 2 + 12 · 2 = 48 ВА
Выбираем трансформатор напряжения 3НОЛ – 10, Sном2 = 150 ВА в классе точности 1,0 [2]; выполняем проверку по условиям, приведенным в таблице 7.4
Таблица 7.4 – Условия выбора трансформатора напряжения
| Каталожные величины | Расчетные величины | Условия для выбора |
| Uном = 10 кВ | Uр = 10 кВ | Uном = Uр |
| Sном2 = 150 ВА | Sр2 =48 ВА | Sр2 < Sном2 |
Для тяговой подстанции выбираем трансформатор тока марки ТПЛ 10/100-У3 [2]. Необходимо его проверить по следующим параметрам выбора, которые представлены в таблице 7.5
Таблица 7.5 – Условия выбора трансформаторов тока
| Каталожные величины | Расчетные величины | Условия для выбора |
| Uном = 10 кВ | Uр = 10 кВ | Uном = Uр |
| Iном = 200 А | Iр = 42,25 А | Iном > Iр |
| iмах = 70,7 кА | iу = 11,4 кА | iмах > iу |
| It2·tt = 46,24 кА2·с | Bk = 4,6 кА2·с | It2·tt > Bk |
Максимальный ток iмах, кА, определяется по формуле
iмах = Kдин· 
·Iном, (7.3)
где Kдин – коэффициент динамической стойкости трансформатора тока,
Kдин = 250 [2];
Iном – номинальный ток трансформатора, кА.
iмах = 250 · · 0,2 = 70,7 кА
Термическая стойкость It2·tt, кА2·с, определяется по формуле
It2·tt = (Ктерм · Iном)2 · tt, (7.4)
где Ктерм – коэффициент термической стойкости; Ктерм = 34 [2].
It2·tt = (34 · 0,2)2 · 1 = 46,24 кА2·с
Выбираем для тяговой подстанции шину АДО размерами 15х3 (h=15 мм, b=3 мм), прямоугольного сечения, с допустимым током 665А [2]. Шина расположена плашмя. Исходя из типа РУ задаёмся значениями: l = 1,1 м, а = 0,4 м [3]. Необходимо проверить шину по условиям, приведённым в таблице 7.6
Таблица 7.6 – Условия выбора шин
| Каталожные величины | Расчетные величины | Условия для выбора |
| Iдоп = 665 А | Iр = 42,25 А | Iдоп> Iр |
| sдоп = 75 МПа | sрасч = 13,5 МПа | sдоп>sрасч |
| qф = 75 мм2 | qмин = 13,5 мм2 | qф > qмин |
|
|
|
Определяем расчётное механическое напряжение sрасч, МПа, в материале шины по формуле
sрасч =, (7.5)
где W – момент сопротивления шин, см3;
M – изгибающий момент, Н·м.
Изгибающий момент определяется по формуле
М = 
Н·м, (7.6)
где F – электродинамическая сила, Н;
l – расстояние между изоляторами в одной фазе, м.
Электродинамическая сила F, Н, при трёхфазном КЗ определяется по формуле
F = 
× iy2 × 10-1, Н, (7.7)
где а – расстояние между фазами, м.
Для шин расположенных плашмя момент сопротивления сечения W, см3, определяем по формуле
W = 
, (7.8)
где b и h – размер поперченного сечения шины, см.
W = 
= 0,11 см3
Находим электродинамическую сила F, Н, по формуле (10.7)
F = 
· 11,42 · 10-1 = 67,5 Н
По формуле (7.6)
М = 
= 8,1 Н·м
По формуле (7.5)
sрасч = 
= 13,5 МПа
Шины лежат на опорных изоляторах. Для тяговой подстанции выбираем изоляторы марки ОФ-10-2000 УЗ [2], Fразруш = 20000 Н.
Таблица 7.7 – Условия выбора изоляторов
| Каталожные величины | Расчетные величины | Условия для выбора |
| Uном = 10 кВ | Uр = 10к В | Uном = Uр |
| Iдоп = 2000А | Iр = 42,25 А | Iр < Iдоп |
Допустимая нагрузка на изолятор определяется по формуле
Fдоп = 0,6 · Fразруш Н (7.9)
где Fразруш. – разрушающая нагрузка на головку изолятора, Fразруш = 20000Н
Fдоп = 0,6 · 20000 = 12000
Расчет заземления
Выбор выполняется исходя из рассчитанной мощности. Затем выбираем габариты: длина А=13,6 м; ширина Б=10,8 м; высота С=5,8 м [1].
В данном расчете будем считать, что естественных заземлителей не имеется.
Так же следует помнить, что сопротивление заземляющего устройства должно быть не должно превышать 4 Ом.
Rз ≤ 4 Ом
Заземляющее устройство будет состоять из горизонтальной полосы, размером 40х4мм, проложенной на глубине t= 0,7 м и на расстоянии s=1 м от внутренней стороны территории подстанции.
Вертикальные заземлители, в виде металлических стержней, длиной lверт=5м и диаметром 12мм, присоединяют к горизонтальной полосе.
Рисунок 8.1 – Расположения заземляющего контура
Определяем длину горизонтальной полосы lгор, м, по формуле
lгор=A+A+Б+Б+8 (8.1)
|
|
|
где 8 – расстояние от внутренних сторон территории подстанции, м;
lгор= 13,6 · 2 + 10,8· 2 + 8 = 48,8м
Определяем сопротивление горизонтальной полосы rг,Ом по формуле
r = 
, (8.2)
где 
расч – расчётное удельное сопротивление грунта, Ом·м;
b – ширина полосы,м;
t – глубина заложения полосы, м;
Расчётное удельное сопротивление грунта 
расч, Ом·м, рассчитывается по формуле
расч= · Кс (8.3)
где - удельное сопротивление грунта. Для Беларуси, находящейся во II
климатической зоне, почва суглинок, = 40 – 150 Ом·м [2];
Кс – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание грунта зимой, и просыхания его летом, для горизонтального заземления Кс=2,5-3,5; для вертикального заземления Кс=1,3-1,45 [2].
расч= 
· 3 = 300 Ом·м
По формуле (8.2)
r = 
= 11,7Ом
Далее определяем предварительное колличество заземляющих устройств в горизонтальной полосе N, если взять расстояние между ними, равное длине вертикального заземлителя 
= 1:
N = 
= 8 шт.
Определяем коэффициент влияния вертикального заземлителя на горизонтальную полосу, если = 1. Этот коэффициент принимаем равным ŋгор=0,3.
Определяем сопротивление горизонтальной полосы с учётом коэффициента влияния вертикальных заземлителей
Rгор = 
= 
= 39 Ом
Так как Rгор > 4 Ом определяем необходимое сопротивление вертикальных заземлителей
Rверт = 
= 
= 4,4 Ом
Определяем сопротивление одного горизонтального заземлителя
rверт = 0,27 
расч = 0,27 
100 1,45 = 39,2 Ом
Коэффициент использования вертикальных заземлителей принимаем равным ŋвер=0,5 [4].
Уточняем количество вертикальных стержней
Nꞌ = 
= 
= 18 шт.
Заключение
При выполнении курсового проектирования, углубленно закрепили ранее полученные теоретические и практические знания и умения, по дисциплине “Электроснабжение городского электрического транспорта”. При выполнении данного курсового проектирования составили общую характеристику объекта, исходя из полученных данных, произвели выбор электроснабжения (внешнего и внутреннего), выполнили расчёт электрических нагрузок, выбрали место расположения тяговой подстанции на вычерченной с соблюдением всех ГОСТов и норм схеме питания участков контактной сети, рассчитали мощность тяговой подстанции, произвели расчёт сечения контактной сети и кабелей и их выбор, проверили сеть на потерю напряжения, выполнили выбор защитной аппаратуры сети 600В и выбор электрооборудования РУ – 10кВ, рассчитали токи короткого замыкания и заземление, а также выполнили описание релейной защиты. После выполнения всех вышеперечисленных расчетов и составления пояснительной записки, выполнили чертёж электрической принципиальной схемы тяговой подстанции, с учётом рассчитанных значений и выбранных электрических аппаратов и аппаратов защиты, а также руководствуясь ГОСТами и правилами выполнения электрических схем.
|
|
|
Благодаря выполненному курсовому проекту, получили необходимые навыки, которые в последующем пригодятся при выполнении дипломного проектирования.
Литература
1. Электроснабжение городского электрического транспорта, методические рекомендации по выполнению курсового проекта
2. Королёв О.П., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию
3. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий
4. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций
5. Прохорский А.А. Трансформаторные подстанции
6. Загайнов Н.А., Филькинштейн Б.С., Кривов Л.Л. Тяговые подстанции трамваев и троллейбусов
7. Правила устройства электроустановок М.: Энергоатомиздат, 1985. – 640с.
8. СТП7-02
9. ГОСТ 2.702 – 75 Правила выполнения электрических схем
10. ГОСТ 2.105 – 95 Общие требования к текстовым документам
11. ГОСТ 2.701 – 84 Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению
|
|
|
