Транзитная подстанция

Содержание 
 

Демонстрационные  листы:

       Схема внешнего электроснабжения………………………..лист 1

       Однолинейная  схема транзитной подстанции постоянного

       тока  подстанции……………………………………………..лист 2 

Введение 
 

     Железные  дороги – одна из важных составных  частей материально–технической базы экономики страны.

     Система постоянного тока была первой системой в России, по которой началась электрификация железных дорог. В настоящее время эксплуатационная длина электрифицированных на постоянном токе железнодорожных линий составляет около 20 тыс. км, питание которых осуществляют около 1000 тяговых подстанций. До 1955 года электрификация железных дорог велась на постоянном токе напряжением 1,65 и 3,3 кВ, с 1995 г. – на переменном токе напряжением 27,5 кВ и постоянном 3,3 кВ.

     Система постоянного тока получила широкое  применение для электрической тяги в городском и промышленном электротранспорте, а также для железнодорожного транспорта на первом этапе его электрификации из-за значительных преимуществ двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением по тяговым и скоростным характеристикам. Современный уровень техники позволяет изготовлять тяговые двигатели на напряжение до 1650 В.

     Каждая  тяговая подстанция является ответственным  электротехническим

сооружением (электроустановкой), оснащенной мощной современной силовой    ( трансформаторы), коммутационной (выключатели, разъединители) и вспомогательной аппаратурой. Насыщенность тяговых подстанций разнообразной по назначению аппаратурой существенно выше, чем равных по мощности и классу первичного питающего напряжения подстанций энергосистем. Это объясняется многофункциональностью тяговых подстанций – от них получают питание не только электрические поезда, но также районные и нетяговые потребители железных дорог.

     Тяговая подстанция постоянного тока получает питание по 2 линиям на отпайках и  через три распределительных  устройства РУ–110, 10, 3,3 кВ. Через  РУ–110 кВ напряжение подается на  два главных  понижающих трансформатора, которые  понижают напряжение до 10 кВ и  служащие для питания преобразовательных агрегатов, обеспечивающие электроэнергию электроподвижному составу. От РУ–3,3 кВ осуществляется электроснабжение участка железной дороги по фидерам контактной сети.

 

     

     1 Схемы электрических соединений 
 

     Однолинейная  схема состоит из трех распределительных устройств: открытое распределительное устройство (ОРУ) – 110 кВ, закрытое распределительное устройство (ЗРУ) – 10 кВ, ЗРУ – 3,3 кВ. Схема электрический соединений определяет основные качества электрической части спроектированной подстанции. От этой схемы зависит удобство технического обслуживания и безопасность персонала.

     Распределительное устройство 110 кВ. Состоит из ремонтной перемычки с двумя разъединителями марки РДЗ – 110/1000 НУХЛ1 и измерительным трансформатором тока марки ТG145/300УХЛ1, далее рабочая перемычка с разъединителями QS5,QS6 и трансформаторами тока TA2, TA3, межу которыми установлен выключатель марки ВМТ-1105-25/125 УХЛ, по краям измерительные трансформаторы напряжения марки НКФ/110-УХЛ1. На первичной обмотке силового трансформатора установлены разъединители QS7, QS8 такой же марки как и на вводах, трансформаторы тока ТА4, ТА5, выключатели Q2,Q3.

     Закрытое  распределительное устройство 10 кВ. От шин напряжением 10 кВ питаются районные потребители: железнодорожный вокзал, он относиться к первой категории электроснабжения, и жилой поселок, его категория электроснабжения третья. Так же осуществляется питание трансформатора собственных нужд (ТСН) марки ТМ-160/10-УХЛ4 и фидера продольного электроснабжения. Так же установлены трансформаторы тока марки ТОЛ-10-1/50 УХЛ3 и выключатель марки BB/TEL-10-12,5/1000 УХЛ3.

     ЗРУ – 3,3 кВ питает фидеры контактной сети, рельсовый фидер. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Мощность  подстанции 
 

     2.1 Мощность нетяговых потребителей

     Максимальные активные мощности районных потребителей рассчитываем по формуле: 

           Р_макс  = Р_уст· К_с , (2.1) 

где    Р_уст – установленная мощность потребителя, кВт;

     К_с – коэффициент спроса;

     Р_макс1 =4800 · 0,6 = 2880 кВт;

     Р_макс2 = 180 · 0,5 = 90кВт.

     Сумма максимальных активных мощностей районных потребителей рассчитываем по формуле: 
 
 
 

     Тангенс угла рассчитываем по формуле: 
 
 

где     cos – коэффициент мощности; 
 

     Максимальную  реактивную мощность районных потребителей рассчитываем по формуле: 

         
 

     .

     Сумму максимальных реактивных мощностей районных потребителей рассчитываем по формуле: 
 
 
 

     Максимальную  полную мощность всех районных потребителей рассчитываем по формуле: 
 

где    р_пост – постоянные потери в стали трансформатора, принимаем 8%

     р_пер – переменные потери в стали трансформатора, принимаем 2%; 
 
 

     2.2 Мощность тяговых потребителей

     Мощность тяговой нагрузки рассчитываем по формуле: 
 
 

где     U_dн – номинальное выпрямленное напряжение на шинах подстанции,

               принимаем 3,3

     I_д.т.п – действующее значение выпрямленного тока подстанции, А;

     S_тяг = 1,05 · 3,3 ·4960 = 17186,4  

     2.3 Полная расчетная мощность подстанции

     Рассчитываем  максимальную полную мощность первичной  обмотки главного понижающего трансформатора тяговой подстанции постоянного тока по формуле: 

                             (2.8) 

где   S_пэ – мощность не тяговых железнодорожных потребителей на электрифицированной дороге постоянного тока, питающийся по фидеру продольного электроснабжения (ФПЭ), кВт;

     S_сн – мощность собственных нужд (определяется по маркировке

             трансформатора собственных нужд (ТСН)), кВ·А;

     К_р – коэффициент равномерности максимальных нагрузок, принимаем

             0,95.  
 

      2.4 Выбор главных понижающих трансформаторов

      Расчетную мощность главного понижающего трансформатора рассчитываем по формуле: 
 
 

где     к_ав – коэффициент допустимой аварийной перегрузки трансформатора по

             отношению к его номинальной мощности принимаем 1,4;

      n_тр – количество главных понижающих трансформаторов принимаем

              равный 2; 
 

      Выбираем  главный понижающий трансформатор  марки ТМН- 16000/110 УХЛ1 (таблица 2.1): 

           S_{ном.гпт} > S_{гпт расч} ; (2.10)

           U_1ном ≥ U_2раб ; (2.11)

      U_2ном ≥ U_2раб , (2.12) 

где     S_{ном.гпт}; U_1ном; U_2ном – номинальные параметры главного понижающего

                                        трансформатора:

     16000 кВ·А > 14698,651 кВ·А;

     115 кВ > 110 кВ;

     11 кВ > 10 кВ. 

Таблица 2.1 – Электрические характеристики главного понижающего 

трансформатора 

 

 

     2.5 Полная мощность подстанции 

     Сумму мощностей подстанции питающийся через шины проектируемой транзитной подстанции рассчитываем по формуле: