Устройство и техническое обслуживание эл. подстанций.

Содержание
Введение 3
Исходные данные 4
1. Выбор опорных изоляторов для ошиновки и токопроводов 5
2.Выбор трансформаторов тока 13
3.Выбор трансформатора напряжения 20
4.Выбор трансформатора собственных нужд 24
5.Расчет зарядного устройства аккумуляторной батареи 26
6.Расчет молниеотвода 29
Заключение 34
Список использованных источников 35

н.; - расчетная мощность всех потребителей;, где - коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты одновременности и загрузки. В ориентировочных расчетах можно принять =0,8.Предельная мощность каждого трансформатора собственных нужд должна быть не более 630 кВА.Принимаем трансформатор типа ТСЗ-400/10 [7, стр. 120].5.Расчет зарядного устройства аккумуляторной батареиПри выборе батареи исходят из аварийного режима работы электроустановки, когда к постоянной нагрузке батареи добавляется нагрузка аварийного освещения и других потребителей, переключаемых на питание от постоянного тока при исчезновении переменного напряжения. К постоянной нагрузке подстанции относят цепи управления, сигнализации, защиты автоматики, телемеханики и блокировок безопасности. Источником постоянного тока являются аккумуляторные батареи типа «Драйфит» А600 OPZV, выпускаемые немецкой фирмой «Зонненшайн».«Драйфит» – это свинцово-кислотные конструкции, с внутренней рекомбинацией газов, электролит в которых загущен в гель (желе) (технология dryfit) или впитан в специальный пористый сеператор между пластинами (технология АСМ). Они закрытые, необслуживаемые в течение всего срока службы, предназначены для комплектования батарей, используемых в качестве источника постоянного тока на электрических станциях и подстанциях. Самозаряд аккумуляторов не превышает 0,1% емкости в сутки.Аккумуляторную батарею выбирают по необходимой емкости и по напряжению, которое должно поддерживаться на шинах постоянного оперативного тока.Таблица 19. Потребители аккумуляторной батареиПотребители постоянного токаНагрузка батареи, АДлительнаяКратковременнаяПостоянно присоединенные приемникиЛампы положения выключателей1,9-Устройства управления и защиты15,00-Приемники, присоединенные в аварийном режимеУстройства телеуправления и связи1,4-Аварийное освещение10,00-Привод ПЭМУ выключателя ВБК – 27,5–20/1600У1-200Итого28,3200Таблица 20. Характеристика аккумуляторной батареиНаименованиеSonnenscheinOPZVDryfitA600КонструкцияЭлементыДиапазон емкостей200….3000Напряжение, В2ЭлектролитЖелеВнутреннее сопротивление, мОм0,059…0,03Самозаряд в сутки0,05%Положительные пластиныПанцирные Sb=0%Характерное время10 мин…10 часКоличество циклов2000Периодичность контроля1 раз в 6 месяцевСрок службы, лет15…18Возможность горизонтального расположенияНетИспользование вертикальных пробокКлапаныРабочий диапазон температур-50….+50Ток длительного разряда Iдл.разр. в аварийном режиме определяется по формулеIдл.разр. = Iпост + Iав, (20)гдеIпост – ток постоянной нагрузки рабочего режима, А;Iав – ток временной аварийной нагрузки, А.Iдл.разр = 16,9 + 11,4 = 28,3 АТок кратковременного заряда в аварийном режиме Iкр.разр., А определяется по формулеIкр.разр. = Iдл.разр + Iвкл, (21)гдеIвкл – ток, потребляемый наиболее мощным приводом выключателя, А;Iкр.разр = 28,3 + 200 = 228,3 АНеобходимая расчетная емкость батареи Qрасч, Аг, определяется по формулеQрасч = Iдл.разр. х tав, (22)гдеtав – длительность разряда при аварии, принимается равной 2 ч.Qрасч = 28,3 х 2 = 56,6 АгПолное число последовательно включенных элементов n, шт., определяется по формулеn = Uшв / Uпз (23)гдеUшв – напряжение на шипах включения (принимаем 258 В);Uпз – напряжение аккумуляторного элемента при подзаряде равное 2 В;n = 258 / 2 = 129 шт.Число аккумуляторных элементов nшу, шт. нормально питающих шины управления и защиты определяется по формулеnшу = Uш / Uпз, (24)гдеUш – напряжение на шинах управления и защиты, равное 232 В;nшу = 232 / 2 = 116 шт.В качестве зарядного – подзарядного устройства выбираем агрегат типа THYROTRONIC с регулятором Thysat электронно-программируемый. Данный тип ЗПУ самостоятельно выбирает оптимальный ток, напряжение и мощность первого (формовочного) заряда батареи, что не требует его расчета.Вывод по разделу: были рассмотрены потребители постоянного тока, для которых требуется ток длительного заряда в аварийном режиме. Для этого была выбрана аккумуляторная батарея «Драйфит» в количестве 129 штук, а в качестве зарядного – подзарядного устройства агрегат типа THYROTRONIC.6.Расчет молниеотводаЗащита от прямых ударов молнии открытых подстанций и ОРУ напряжением 20–500 кВ выполняется молниеотводами, устанавливаемыми на конструкциях ОРУ или отдельными.ОРУ 110 кВ защищается молниеотводами №1 – №4, которые установлены на конструкциях ОРУ и прожекторных мачтах; ОРУ – 10кВ защищается молниеотводами №5 – №6. Зона защиты молниеотводов определяется как зона защиты попарно взятых соседних стержневых молниеотводов. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой до 150 м показана на рисунке 1.Рис.1. Зона молниеотводаОбозначения на рисунке 1: – ширина зоны защиты по середине между молниеотводами на уровне земли, м; – расстояние между молниеотводами, м; – высота молниеотводов, м;- высота вершины защитного конуса, м;- высота защищаемого оборудования, м; – минимальная высота зоны защиты между молниеотводами, м; – радиус защиты молниеотводов на уровне земли, м; – радиус защищаемого оборудования на высоте защищаемого оборудования, м; – половина ширины зоны защиты между молниеотводами на высоте защищаемого оборудования, м.Внешние зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов.Высота вершины защитного конуса , м, определяется по формуле (25)Радиус зоны защиты молниеотводов на уровне земли , м, определяется по формуле. (26)Радиус зоны защиты молниеотводов на высоте защищаемого оборудования , м, определяется по формуле. (27)Внутренние размеры зоны защиты , , , м, определяются по формулам:– при , (28), (29), (30)– при , (31), (32), (33)– при , (34), (35). (36)При расстоянии молниеотводы рассматриваются как одиночные.Зона защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты (до 150 метров) представлена на рисунке 2.Рисунок 2 – Зона защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты и – высоты соответствующих молниеотводов, м; и – высоты вершин конусов зон защиты соответствующих молниеотводов, м; и – радиус зоны защиты соответствующих молниеотводов науровне земли, м; и – радиус зоны защиты соответствующих молниеотводов на высоте защищаемого оборудования, м.Внешние зоны защиты определяются как зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов соответствующей высоты по формулам представленным выше.Внутренние размеры зоны защиты , , , м, определяются по формулам, (37), (38). (39)Основным условием защищенности площади подстанции является выполнение для всех попарно взятых молниеотводов условия, (40)Высота молниеотводов ОРУ110кВ – 27,5 м.Высота молниеотводов ОРУ 10 кВ – 21 м.Высота прожекторной опоры с молниеотводом – 25 м.Высота защищаемого оборудования:– ОРУ-110 кВ – 15 м;– ОРУ – 10кВ – 8,5 м.Для примера рассчитаем зону защиты молниеотводов №1 и №2. Высота молниеотводов равна 27,5 метров, а расстояние между молниеотводами равно 44,4 метра. Расчет выполняется по формулам (25-27) Высота вершины защитного конуса , м, равна м.Радиус зоны защиты молниеотводов на уровне земли , м, равен м.Радиус зоны защиты молниеотводов на высоте защищаемого оборудования , м, равен м.Минимальная высота зоны защиты между молниеотводами , м, равна м.Минимальный радиус зоны защиты посередине между молниеотводами , м, равенм;м > 0.Результаты вычислений зон защиты молниеотводов на территории подстанции сведены в таблицу 21.Таблица 21 – Расчет зон защиты между молниеотводамиСоседние молниеотводы, м, м, м, м, м, м, м, м, м№1 – №227,527,528,7428,7410,2910,2923,3823,3820,377,5844,415,028,74№2 – №327,527,528,7428,7410,2910,2923,3823,3815,951,7169,215,028,74№1 – №327,527,528,7428,7410,2910,2923,3823,3821,518,7038,015,028,74№5 – №621,021,022,2222,2211,6411,6417,8517,8514,008,6642,88,522,04№3 – №527,521,028,7422,2210,2911,6423,3817,8518,1813,5738,08,525,48№3 – №627,521,028,7422,2210,2911,6423,3817,8512,868,6468,08,525,48№725,026,257,7221,25-----Для надежной защиты территории подстанции от прямых ударов молний должно выполняться условие (40).ЗаключениеНа основании значений токов короткого замыкания были выбраны и проверены токоведущие элементы, сборные шины, изоляторы подстанции, а также коммутационная аппаратура и измерительные трансформаторы. Были выбраны ОПН как средство защиты от перенапряжений для РУ. Была выбрана аккумуляторная батарея и зарядно-подзарядное устройство к ней.Также произведён расчёт и разработана система молниезащиты.Список использованныхисточниковАндреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб.для вузов по спец. «Электроснабжение». – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.шк., 2012. – 496 с.Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции. – М.: Транспорт, 2003. – 496 с.Электрическая часть станций и подстанций: Учеб.для вузов / А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшков и др.; Под ред. А.А. Васильева. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 2011. – 576 с.Почаквец В.С. Электрические подстанции. М.: Желдориздат, 2009. – 512 с.Петров Е.Б. Электрические подстанции. М.: Издательство «Маршрут», 2012 – 245 с.