Курсовая работа (т): Распределительные устройства РУ-110 кВ концевой и ответвительной подстанции

Распределительные устройства РУ-110 кВ концевой и ответвительной подстанции

Курсовая работа

По дисциплине: Электрические подстанции

Тема: Распределительные устройства РУ- 110 кВ концевой и ответвительной подстанции

От подстанции питаются потребители со следующими данными:

Р_уст1= 8500 К _с1= 0,21

Р_уст2=3300 К _с2= 0,29

Содержание

Введение

. Основное электрическое оборудование электрических подстанций.

.1 Вакуумные выключатели.

.1.1 Сведения о выключателях высокого напряжения.

.1.2 Вакуумная дугогасительная камера КВД -10- 1600- 20.

.1.3 Выключатель вакуумный ВВ-TEL-10-1000.

.1.4 Выбор автоматических выключателей.

. Расчет мощности электрических подстанций.

.1 Выбор трансформаторов, расчет мощностей и максимальных рабочих токов подстанции.

. Трансформаторные подстанции. Схема электрических соединений подстанции.

.1 Распределительные устройства РУ-110 кВ концевой и ответвительной подстанции.

.1.1 Выбор схем электрических подстанций.

.1.2 Схема РУ-110(220) кВ концевой и ответвительной подстанции.

.1.3 Расчет релейной защиты цеховых трансформаторов.

. Короткое замыкание в электроэнергетических системах переменного тока.

.1 Термическое действие токов короткого замыкания.

.1.1 Виды замыканий в электрических сетях.

.1.2 Переходные процессы при коротких замыканиях.

.1.3 Режим нагрева элементов электрических установок токами- термическое действие токов короткого замыкания.

. Качество электрической энергии в системах электроснабжения.

.1 Показатели и нормы качества электрической энергии: несинусоидальность напряжения.

.1.1 Несинусоидальность напряжения.

.1.2 Влияние несинусоидальности напряжения.

Заключение.

Литература

Введение

Выполнение данной курсовой работы по дисциплине «Электрические подстанции» проводиться с целью:

·    систематизации и закрепления полученных теоритических знаний и практических умений по дисциплине «Электрические подстанции»;

·        углубления теоретических знаний по теме курсовой работы;

·        формирования умений планировать свою работу;

·        формирования умений применять теоретические знания при решении поставленных вопросов, использовать теоретическую, справочную и нормативную информацию;

·        развития творческой инициативы, самостоятельности, организованности и ответственности;

Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний по темам, которые были пройдены за весь курс обучения по данной дисциплине, а также приобретения практических навыков проведения технических расчетов мощности электрической подстанции и составления схем электрических соединений подстанции.

Тема курсовой работы «Распределительное устройство РУ-110(220)кВ, проходной подстанции».

Распределительное устройство называют электроустановку, служащую для приёма и распределения электрической энергии одного класса напряжения.

Проходная подстанция включается в рассечку одной или двух линий с двусторонним или односторонним питанием.

Задачей данной курсовой работы является самостоятельное решение всех вопросов задания комплексно, в их взаимосвязи со всеми видами информации.

1. Основное электрическое оборудование электрических подстанций

.1 Вакуумные выключатели

.1.1 Сведения о выключателях высокого напряжения

Выключатель - это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

·    надежное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

·        быстрота действия, т. е. наименьшее время отключения;

·        пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

·        возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

·        легкость ревизии и осмотра контактов;

·        взрыво- и пожаробезопасность;

·        удобство транспортировки и эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток I_ном и номинальное напряжение U_H0M.

Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для оперативных включений и отключений низковольтных электрических цепей и защиты их от токов КЗ и перегрузок, а также от исчезновения или снижения напряжения сети.

Роль защитных элементов, реагирующих на отклонение той или иной контролируемой величины от своего нормального значения, выполняют расцепители. В автоматах могут быть установлены следующие расцепители:

·    максимального тока, срабатывающие мгновенно при токе КЗ в цепи;

·        минимального напряжения, срабатывающие в случае понижения или исчезновенг1я напряжения;

·        обратного тока, которые срабатывают при изменении направления тока в цепи постоянного тока;

·        независимые (ни от каких параметров электрической цепи), которые служат для дистанционного отключения автоматов;

·    тепловые, применяемые для защиты от перегрузок (по типу тепловых реле пускателей);

·        комбинированные, включающие электромагнитные и тепловые расцепители одновременно.

Автоматические выключатели снабжаются механизмом свободного расцепления (МСР), который позволяет обеспечить отключение автомата в процессе включения или после него.

На рис. 1.1. схематично представлена конструкция автоматического выключателя, имеющего дугогасительные 1 и главные 2 контакты. Главные контакты, выполняемые из меди, имеют малое переходное сопротивление и могут длительного пропускать большой ток. Дугогасительные контакты, выполняемые из металлокерамики, включаются параллельно главным.

Включение автомата осуществляется вручную при повороте рукоятки 7 по часовой стрелке вокруг оси О_э или дистанционно электромагнитным приводом 8. При этом рычаги 5 механизма свободного расцепления перемещают вправо контактный рычаг 3, преодолевая усилие отключающей пружины 4. При повороте рычага 3 вокруг оси О, замыкаются дугогасительные контакты 1, сжимая свою амортизационную пружину, затем главные 2. Включенный автомат становится на защелку пр

перемещении шарнирного сс единения 0₂ вниз. Отключение автомата осуществляется вручную путем п ворота рукоятки против час: вой стрелки или автоматически и дистанционно при протек нии тока по обмотке отключавщего электромагнита расцепителя 6. Его сердечник переметет шарнир 0₂ вверх и жесткая система рычагов 5 "ломается" по шарниру. Отключающая пружина 4 отключает выключатель. Возникающая между контактами 1 дуга гасится в дугогасительной камере путем деления на ряд дуг металлическими пластинами 9.

Рис. 1.1. Принципиальная конструкция автоматического выключателя.

Высоковольтные выключатели служат для включения и отключения высоковольтных цепей по всех режимах работы электроустановок (нормальном, ненормальном, аварийном).

К выключателям предъявляются следующие требования;

·        надежность в работе и безопасность в обслуживании;

·              минимальное время отключения;

·              малые габариты и масса;

·              удобство и простота монтажа и эксплуатации;

·              возможность после отключения автоматического повторного включения (АПВ);

—     сравнительно невысокая стоимость.

Требование надежности является одним из важнейших, так как от надежной работы выключателем зависит надежность работы электроустановки и даже всей системы.

Минимальное время отключения, т.е. быстродействие выключателя весьма желательно по следующим соображениям:

·    снижается термическое воздействие тока КЗ на элементы электроустановки, по которой он протекает;

·        снижается опасность распространения аварии на другие электроустановки;

·        повышается устойчивость параллельной работы трансформаторов и линий электропередачи;

·    уменьшается опасность поражения током от прикосновения к заземленным частям при однофазном КЗ.

По принципу гашения дуги и роду дугогасящей среды выключатели подразделяются на масляные, воздушные, электромагнитные, элегазовые и вакуумные. ток электрический подстанция трансформатор

В настоящее время наиболее распространенными являются масляные включатели, в которых гашение дуги происходит в трансформатором масле. В малообъемных выключателях масло служит только для гашения дуги, а в многообъемных оно является еще и изолирующей средой.

В воздушных выключателях гашение дуги осуществляется струей воздуха под высоким давлением. Эти выключатели не получили распространения в железнодорожных электроустановках.

В электромагнитных выключателях гашение дуги осуществляется за счет перемещения ее в пространстве магнитным полем, то есть гашение происходит в воздушной среде.

В элегазовых выключателях гашение дуги происходит в среде шестифтористой серы SF₆ (электрическом газе -сокращенно элека- зе), которая активно захватывает электроны в столбе дуги.

Вакуумные выключатели осуществляют гашение дуги в вакуумной камере, где газ практически отсутствует. Эти выключатели по своим качествам наиболее близки к идеальным и поэтому в настоящее время получают все более широкое распространение.

Выключатели классифицируются:

—     по числу фаз (одно- и трехфазные);

—           по месту установки (внутренней и наружной);

—           по времени отключения (до 0,08 с - быстродействующие, до 0,12 с - ускоренного действия, до 0,25 с - небыстродействующие)

Технические данные выключателей приводятся в паспорте, а основные - на его щитке. Ниже приводятся важнейшие параметры выключателей.

Номинальное напряжение (U_ном, кВ) определяет размеры изолирующих частей, следовательно, габаритные размеры и массу выключателя.

Наибольшее рабочее напряжение (U_{ра6.макс}, кВ) - максимальное напряжение, при котором изготовители гарантируют работу выключателей. Для выключателей до 10 кВ

Uраб.макс.= 1,2 Uном., на 35 кВ и выше - U раб макс= 1,15 U ном.

Номинальный ток (I_ном, А)- наибольшее действующее значение тока, которое выключатель способен пропускать при номинальном напряжении длительное время без перегрева контактов и токоведущих частей. Это ток определяет их размеры, но не влияет на габариты выключателя.

Номинальный ток отключения (I_{ном. откл}, кА) - наибольшее действующее значение периодической составляющей тока КЗ, которое способен отключить выключатель при наибольшем рабочем напряжении без повреждений.

Предельный сквозной ток :

·    начальное действующее значение периодической составляющей (i_прс, кА);

·        амплитудное значение (I _с, кА).

·    Предельный сквозной ток характеризует электродинамическую стойкость выключателя и равняется наибольшему значению ток КЗ, которое выдерживает во включенном положении без повреждений.

Предельный ток термической стойкости (, кА) для промежутка времени /_т - наибольшее среднеквадратичное значение тока К за промежуток времени t_T, которое выдерживает выключатель без перегрева токоведущих частей, препятствующих его дальнейшей работе.

Собственное время отключения выключателя с приводе

( t_св. с) - промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента расхождения дугогасительных контактов

Полное время отключения выключателя с приводом (t_отклв) промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюса

1.1.2 Вакуумная дугогасительная камера КДВ- 10- 1600-20

Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем воздушного при атмосферном давлении. Это свойство используется в вакуумных дугогасительных камерах КДВ (рис.1.2.). Рабочие контакты 1 имеют вид полных усеченных конусов с радиальными прорезями. Такая форма контактов при размыкании создает радиальное электродинамическое усилие, заставляющее перемещаться дугу через зазоры 3 на дугогасительные контакты 2. Материал контактов подобран так, чтобы уменьшить количество испаряющегося металла. Вследствие глубокого вакуума (10^-4-10“⁶) происходит быстрая диффузия заряженных частиц в окружающее пространство, и при первом переходе тока через нуль дуга гаснет.

Подвод тока к контактам осуществляется с помощью медных стержней 4 и 5. Подвижный контакт крепится к верхнему фланцу 6 с помощью сильфона 7 из нержавеющей стали. Металлические экраны 8тл 9 служат для выравнивания электрического поля и для защиты керамического корпуса 10 от напыления паров металла, образующихся при горении дуги. Экран 8 крепится к корпусу камеры с помощью кольца 11. Поступательное движение верхнему контакту обеспечивается корпусом 12. Ход подвижного контакта составляет 12 мм.

Рис. 1.2. Вакуумная дугогасительная камера КВД- 10- 1600- 20.

- рабочие контакты; 2- дугогасительные контакты; 3- зазоры; 4, 5- токоведущие стержни; 6- верхний фланец; 7- сильфон; 8, 9- экраны; 10- керамические корпусы; 11- крепежное кольцо; 12- корпус.

На основе рассмотренной выше вакуумной дугогасительной камеры выпускаются выключатели напряжением 6 -110 кВ с номинальным током до 3200 А и током отключения до 40 кА.

Вакуумные выключатели 6-10 кВ широко применяются для замены маломасляных и электромагнитных выключателей в комплектных распределительных устройствах, для чего они комплектуются на выкатных тележках 1 (рис. 1.3).

Дугогасительная камера 7 укреплена на токовыводах в изоляционном каркасе б и системой рычагов связана с приводом. При включении сначала происходит заводка пружинно-моторного привода до положения «Готов». После этого подается сигнал на включение на ИДУУ (индукционно-динамическое устройство управления), которое, разряжаясь, сбивает удерживающую защелку на приводе, пружины поворачивают кулачковый вал 9, который воздействует на рычаг вала выключателя. Вал, поворачиваясь, через систему рычагов тельные контакты и изоляционные ТЯГИ 3 возде-токоведущие на ПОДВИЖНЫЙ контакт КДВ, выключатель включается.