по выполнению курсового проекта

При выполнении курсового проекта следует пользоваться пособием [3].

При составлении принципиальной электрической схемы тяговой или трансформаторной подстанции следует использовать новые типы оборудования и новые схемные решения. Подстанция имеет несколько распределительных устройств: первичного и вторичного напряжения.

Принципиальная схема РУ первичного напряжения зависит от типа подстанции: опорная или промежуточная (отпаечная, тупиковая) и от уровня напряжения. В соответствии с типовыми проектами ТЭЛПа в схемах ОРУ 110 кВ (220 кВ) на первичной стороне понижающего трансформатора устанавливается малообъемные масляные выключатели и отдельно стоящие трансформаторы тока.

Для ОРУ 110 кВ (220 кВ) опорной подстанции следует принять схему с одинарной секционированной высоковольтным выключателем систему сборных шин, дополненную обходной шиной с обходным выключателем. Распределительные устройства вторичного напряжения 10 и 35 кВ выполняют с одиинарной системой шин, секционированной высоковольтным выключателем. В РУ 10 кВ используются комплектные шкафы с выкатными тележками.

Сборные шины РУ 3,3 кВ должны быть секционированы разъединителями на три секции: две рабочие и одну соединительную (среднюю). Сборные шины РУ 25 кВ секционируют двумя разъединителями.

Распределительные устройства 3,3 кВ и 25 кВ должны быть оборудованы запасной шиной с выключателем для замены любого из выключателей фидеров контактной сети.

В пояснительной записке необходимо дать описание принципиальной электрической схемы. При определении полной мощности районных потребителей и отсутствии типовых графиков нагрузки в исходных данных следует учесть неодновременность наступления максимумов нагрузки использованием коэффициента участия в максимуме К_ум [3, с. 12].

Расчет токов КЗ выполняется только для максимального режима в следующей последовательности:

1. Составляется однолинейная расчетная схема.

2. Составляется схема замещения одной фазы.

3. Вычисляются относительные базисные сопротивления по схеме замещения.

4. Составляются схемы упрощения, по которым рассчитываются результирующие сопротивления до заданных характерных точек КЗ.

5. Вычисляются токи КЗ в заданных характерных точках. Для выполнения этих расчетов, а так же для выбора

оборудования следует воспользоваться методическими указаниями к контрольной работе № 1. При выборе измерительных трансформаторов тока и напряжения следует выполнить проверку их на класс точности и составить расчетную схему с указанием всех приборов и реле, подключенных к проверяемой обмотке ТТ и ТН.

Результаты вычисления токов КЗ следует оформить в виде таблицы.

Выбор выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения необходимо оформить в таблицах, вид которых приведен в [3]. Перед каждой таблицей должно быть дано описание условия выбора соответствующего аппарата, согласно пособию [3].

Условия выбора и проверки аппаратов также можно оформить в виде таблиц.

В случае применения на подстанциях трехобмоточных трансформаторов мощностью 8_номтр = 25 МВ» А и более, рабочие токи на вводах вторичного напряжения и на шинах допускается вычислять по фактической мощности 8_тах всех присоединенных потребителей.

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторная работа № 1 Сборка схемы управления высоковольтным выключателем.

Лабораторная работа № 2 Исследование схемы управления высоковольтным выключателем.

Лабораторная работа № 3 Отыскание и устранение неисправностей в схеме управления высоковольтным выключателем.

Лабораторная работа № 4 Разборка и замер основных параметров высоковольтного выключателя.

Лабораторная работа № 5 Исследование привода высоковольтного выключателя.

Лабораторная работа № 6 Проверка и настройка электромагнитных реле тока и напряжения.

Лабораторная работа № 7 Проверка и настройка реле времени.

Лабораторная работа № 8 Проверка индукционного реле сопротивления.

Лабораторная работа № 9 Проверка и настройка электронного реле тока.

Лабораторная работа № 10 Расчет, настройка и проверка действия максимальной токовой защиты и токовой отсечки.

Лабораторная работа № 11 Исследование схем выпрямления.

Лабораторная работа № 12 Исследование схемы управления быстродействующего выключателя.

Лабораторная работа № 13 Исследование электронной защиты фидера контактной сети.

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Практическое занятие № 1 Расчет токов короткого замыкания.

Практическое занятие № 2 Расчет мощности трансформаторной подстанции.

Практическое занятие № 3 Проверка оборудования распределительного устройства по току короткого замыкания.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ЭКЗАМЕНУ

Тема 1

1. Основные понятия и определения: энергосистема, электрические сети, электроустановка, трансформаторная подстанция, распределительное устройство и др.

2. Классификация электроустановок. Номинальные параметры сетей и электрооборудования.

Тема 2

1. Напряжение электрических сетей. Режим нейтралей трансформаторов.

2. Причины, виды и последствия коротких замыканий. Особенности процесса замыкания одной фазы на землю в системах с заземленной и изолированной нейтралью.

3. Процесс изменения тока трехфазного короткого замыкания в системах неограниченной мощности.

4. Процесс изменения тока трехфазного короткого замыкания в системах ограниченной мощности.

5. Система относительных единиц, применяемая при расчетах токов КЗ. Относительные сопротивления элементов цепи КЗ и приведение их к базисным условиям.

6. Порядок вычисления токов КЗ по расчетным кривым.

7. Порядок вычисления токов КЗ аналитическим методом.

8. Порядок вычисления токов КЗ в установках напряжением до 1000 В.

9. Электродинамическое действие токов короткого замыкания и проверка аппаратуры по условиям динамической стойкости.

10. Термическое действие токов короткого замыкания, проверка аппаратуры по условиям термической стойкости.

11. Требования ПУЭ к выбору электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания.

Тема 3

1.Силовые трансформаторы. Основные элементы конструкции. Системы охлаждения. Системы регулирования напряжения.

2. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов. Параметры трансформаторов.

3. Параллельная работа трансформаторов. Допустимые нагрузки трансформаторов.

4. Назначение, принцип действия, конструкция измерительных трансформаторов тока 10 кВ. Обозначения ТТ. Техника безопасности при работах на ТТ.

5. Назначение, принцип действия, конструкция измерительных ТТ на 35 кВ. Схема соединения обмоток ТТ.

6. Назначение, принцип действия, конструкция измерительных трансформаторов напряжением на 10 кВ. Схема соединения обмоток трансформаторов НТМИ-10 и ЗНОЛ 0,6-10. Техника безопасности при работах на ТН.

7. Назначение, принцип действия, конструкция измерительных трансформаторов напряжения на 35 кВ. Схема соединения обмоток ТН типа ЗНОМ-35.

8. Выбор и проверка измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Тема 4.

1. Назначение и конструкция изоляторов. Выбор и проверка изоляторов.

2. Конструкция сборных шин. Выбор и проверка шин.

3. Конструкция кабелей. Выбор сечения кабеля, проверка кабелей.

Тема 5.

1. Назначение, принцип действия, конструкция магнитных пускателей, контакторов, автоматических воздушных выключателей.

2. Назначение предохранителей напряжением выше 1000 В и до 1000 В. Параметры. Выбор и проверка предохранителей.

3. Назначение высоковольтных выключателей переменного тока. Выбор и проверка высоковольтных выключателей.

4. Конструкция, принцип действия масляных выключателей 10 кВ. Параметры выключателей.

5. Конструкция, принцип действия, параметры вакуумных выключателей 10кВ.

6. Конструкция, принцип действия выключателей 35кВ. Параметры выключателей.

7. Конструкция, принцип действия масляных малообъемных выключателей ВМТ-110 и ВМТ-220.

8. Выключатели нагрузки, элегазовые и воздушные выключатели. Область применения. Конструкция.

9. Приводы высоковольтных выключателей, назначение, классификация. Устройство и работа привода ПЭ-11.

10. Назначение, конструкция, принцип действия пружинно-грузового привода. Схема управления высоковольтным выключателем с помощью пружинно-грузового привода.

11. Назначение, конструкция разъединителей внутренней и наружной установки. Типы разъединителей, их параметры.

12. Оперативные и защитные блокировки. Выбор и проверка разъединителей.

13. Назначение и конструкция короткозамыкателя и отделителя, их типы. Принцип взаимодействия отделителя и короткозамыкателя.

14. Назначение, конструкция, принцип действия разрядников переменного тока и ограничителей перенапряжений. Типы разрядников и ограничителей.

Тема 6.

1. Принципиальная электрическая схема понижающей трансформаторной подстанции 110/0,4 кВ. Назначение оборудования. Типы применяемых аппаратов.

2. Принципиальная электрическая схема понижающей трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ. Назначение элементов схемы. Типы оборудования.

3. Принципиальная электрическая схема РУ-35 кВ трансформаторной подстанции. Назначение основного оборудования. Порядок оперативных переключений.

4. Принципиальная электрическая схема РУ-10 кВ трансформаторной подстанции. Назначение всех элементов схемы. Порядок оперативных переключений.

5. Принципиальная электрическая схема ОРУ-110 кВ транзитной подстанции. Назначение оборудования. Порядок переключений при выводе оборудования в ремонт.

6. Принципиальная электрическая схема ОРУ-110 кВ тупиковой подстанции. Назначение оборудования. Основные требования ПТБ при обслуживании РУ.

7. Конструктивное выполнение комплектных камер на 6-10 кВ внутренней и наружной установки. Техника безопасности при обслуживании оборудования. Блокировки в КРУ.

8. Конструкция закрытых РУ Основные требования к ним, обеспечивающие их безопасное и безаварийное обслуживание.

9. Конструкция открытых РУ. Основные требования к ним, обеспечивающие их безопасное и безаварийное обслуживание.

10. Комплектные трансформаторные подстанции (КТП). Конструкция КТП.

11. Виды графиков нагрузок электроустановок. Определение по ним коэффициентов, характеризующих режим работы электроустановок.

12. Определение мощности понижающих трансформаторов по

суточным графикам нагрузки потребителей.

Тема 7

1. Основные требования, предъявляемые к релейной защите. Классификация реле защиты по принципу действия и по назначению.

2. Конструкции и принцип действия электромагнитных реле тока, напряжения, времени, промежуточных и указательных.

3. Конструкция и принцип действия индукционного реле тока. Область применения.

4. Максимальная токовая защита линии с независимой выдержкой времени. Назначение, схема, принцип действия, расчет тока срабатывания.

5. Защита линий отсечками по току и напряжению. Назначение, схема, принцип действия, расчет уставок срабатывания реле.

6. Максимальная токовая защита линии с блокировкой по напряжению. Назначение, схема, принцип действия, расчет тока срабатывания реле.

7. Направленная максимальная токовая защита линий. Назначение, схема, принцип действия.

8. Поперечная дифференциальная защита линий. Область применения, схема, принцип действия защиты.

9. Дистанционная защита линий. Область применения, схема, принцип действия защиты.

10. Конструкция, принцип действия реле сопротивления КРС-2 Характеристика реле.

11. Защиты линий от однофазных замыканий в сетях с большим током замыкания и в сетях с малым током замыкания на земле. Схема защит, принцип действия.

12. Устройство, принцип действия газового реле. Схема газовой защиты трансформатора, принцип действия схемы.

13. Максимальная токовая защита и токовая отсечка трансформатора. Назначение, особенности, схема МТЗ и ТО трансформатора, принцип действия схемы. Расчет тока срабатывания.

14. Дифференциальная защита трансформатора. Назначение, схема, принцип действия защиты. Особенности реле, применяемых в защите.

15. Ненаправленная и направленная МТЗ линий на переменном оперативном токе.

16. Источники оперативного тока. Блоки питания и зарядные устройства, их назначение, схемы.

17. Однофазное электронное реле тока и напряжения.

18. Электронное реле направления мощности. Назначение, схема, работа схемы.

19. Электронное фазоограничивающее реле.

20. Электронное реле времени. Назначение, схема, принцип действия схемы.

21. Электронное реле сопротивления. Схема, принцип действия.

Тема 8

1. Защитное и рабочее заземления, зануление, устройство, их назначение. Конструктивное выполнение заземляющих устройств на трансформаторных и тяговых подстанциях.

2. Распределение потенциала на поверхности земли при прохождении тока замыкании на землю. Понятие о напряжении прикосновения и напряжении шага. Выравнивание потенциала.

3. Предельные значения сопротивлений заземляющих устройств. Принцип расчета заземляющих устройств.

Тема 9

1. Схема питания и типы тяговых подстанций. Требования к схемам питания.

2. Быстродействующие выключатели постоянного тока, назначение, параметры. Принцип гашения дуги.

3. Конструкция, принцип действия быстродействующего выключателя ВАБ-28.

4. Конструкция, принцип действия быстродействующего выключателя ВАБ-43.

5. Конструкция, принцип действия быстродействующего выключателя ВАБ-49.

6. Принципиальная электрическая схема управления быстродействующим выключателем.

7. Силовые кремниевые приборы, применяемые на тяговых подстанциях постоянного тока. Устройство, основные параметры и характеристики.

8. Схемы выпрямления, применяемые на тяговых подстанциях, их особенности.

9. Преобразовательный агрегат для трехфазной мостовой схемы. Принципиальная схема. Конструкция и схема шкафа.

10. Принципиальная схема преобразовательного агрегата для двенадцатипульсовой схемы выпрямления. Назначение элементов схемы. Защиты преобразовательного агрегата.

П. Кремниевый выпрямитель ТПЕД-3150-З,3к. Параметры. Конструкция. Принципиальная схема шкафа и конструкция шкафа.

12. Назначение сглаживающего устройства (СУ). Принципиальная схема СУ Западно-Сибирской железной дороги. Назначение элементов схемы. Коэффициент сглаживания.

13. Принципиальная схема сглаживающего устройства ВНИИЖТА. Назначение элементов схемы. Коэффициент; сглаживания.

14. Схемы сглаживающих устройств для двенадцатипульсовой схемы выпрямления. Особенности схем. Коэффициент сглаживания.

15. Выпрямительно-инверторные агрегаты. Принципиальная схема. Работа в инверторном режиме.

16. Принципиальная электрическая схема ОРУ 110 кВ (220 кВ) тяговой подстанции: тупиковой, транзитной, опорной. Назначение элементов схемы. Оперативные переключения.

17. Принципиальная электрическая схема РУ 35 кВ и РУ 10 кВ тяговой подстанции. Назначение оборудования. Оперативные переключения.

18. Принципиальная электрическая схема РУ 3,ЗкВ. Назначение оборудования. Порядок оперативных переключений.

19. Конструктивное выполнение тяговых подстанций постоянного тока. Обеспечение безопасности обслуживания подстанций.

20. Земляная защита РУ 3,3 кВ. Назначение, принцип действия.

21. Защиты понижающего трансформатора тяговой подстанции постоянного тока.

22. Электрические измерения и учет электроэнергии на тяговой подстанции постоянного тока. Места установки контрольно-измерительной аппаратуры.

23. Тяговые трансформаторы тяговых подстанций однофазного переменного тока. Схемы соединения их обмоток. Особенности работы, условия параллельной работы трансформаторов.

24. Схемы питания тяговых подстанций однофазного переменного тока, присоединение понижающих трансформаторов к питающей ЛЭП-110 (220) кВ и к контактной сети для обеспечения равномерной загрузки фаз питающей ЛЭП и параллельной работы тяговых подстанций.

25. Принципиальная электрическая схема РУ 27,5 кВ тяговой подстанции переменного тока. Назначение каждого присоединения, типы применяемого оборудования. Оперативные переключения.

26. Принципиальная схема присоединения измерительных трансформаторов напряжения к шинам 27,5 кВ и к шинам 100 В, подключение к ним измерительных приборов и реле.

27. Виды электрических измерений на тяговой подстанции переменного тока, способы присоединения измерительных приборов.

28. Конструкция тяговых подстанций переменного тока.

29. Определение мощности тяговой подстанции переменного тока, выбор понижающих трансформаторов.

30. Защиты питающих ВЛ 110 (220) кВ и понижающих трансформаторов тяговой подстанции однофазного переменного тока.

31. Структурная схема и принцип действия электронной защиты питающей линии (фидера) контактной сети тяговой подстанции переменного тока.

32. Принципиальная схема подключения трансформатора собственных нужд к шинам РУ 27,5 кВ и к шинам 380 В. Назначение и типы оборудования. Защиты трансформатора собственных нужд.

33. Принципиальная схема системы электроснабжения 2x25 кВ. Достоинства системы.

34. Структурная схема тяговой подстанции по системе 2x25 кВ с однофазными трехобмоточными трансформаторами. Особенности подключения к ЛЭП 110 (220) кВ, к РУ 55 кВ.

35. Принципиальная схема РУ 110 (220) кВ тяговой подстанции (транзитной или отпаечной) для системы 2x25 кВ. Особенности подключения тяговых трансформаторов. Оперативные переключения.

36. Принципиальная схема распределительного устройства 55 кВ. Особенности подключения каждого присоединения, типы оборудования. Оперативные переключения.

37. Принципиальная электрическая схема автотрансформаторного пункта, его назначение, тип и конструкция автотрансформатора.

38. Тяговые трансформаторы, применяемые на тяговых подстанциях для системы 2x25 кВ. Типы, особенности конструкции, схема соединения обмоток, параметры.

39. Техника безопасности при обслуживании тяговых подстанций постоянного и переменного тока.

40. Выполнение расчета токов КЗ и выбор оборудования тяговой подстанции постоянного или переменного тока.

Тема 10.

1.Схема питания установок собственных нужд переменного тока тяговой подстанции и определение необходимой мощности трансформатора собственных нужд. Питание устройств СЦБ.

Принципиальная схема шкафа собственных нужд постоянного тока 220 В тяговой подстанции. Контроль изоляции и наличия напряжения.

3. Конструкция свинцово—кислотной аккумуляторной батареи, технические характеристики, режим работы аккумуляторной батареи.

4. Расчет и выбор аккумуляторной батареи и зарядно-подзарядного устройства.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

На электрических схемах применяется буквенно-цифровое обозначение элемента схемы. На первом месте буквенное обозначение элемента, на втором - цифровое обозначение номера элемента. Для обозначения контакта какого-либо элемента после позиционного обозначения этого элемента следует поставить знак ": " и цифру, указывающую номер контакта. Например, высоковольтный выключатель обозначается буквой Q, его вспомогательные контакты соответственно обозначаются Q: 1, Q:2, Q:3.

Элементы можно обозначать одной буквой - обязательной первой буквой кода. Для уточнения вида элемента применяется многобуквенный код. Например, выключатель в цепи управления обозначается первой буквой кода S, двухбуквенный код SВ, указывает, что это кнопочный выключатель (кнопка), трехбуквенные коды SВТ и SВС показывают, что это соответственно кнопки отключения и включения. Магнитные пускатели, контакторы, реле тока, напряжения, мощности и другие обозначают одной (обязательной) буквой К. Учитывая, что графическое обозначение их в общем случае одинаковое, в схемах защиты и автоматики часто применяют двух- и трехбуквенные коды: контактор - КМ, реле тока - КА, реле напряжения КV и т.д. Если в схеме несколько реле тока, то они КА1, КА2, КАЗ; контакты реле соответственно обозначаются КА1:1, КА1:2, КА2:1, КА2:2,КАЗ: 1, КАЗ:2. Буквенные коды наиболее распространенных видов элементов приведены в табл.21.

Таблица 21

Буквенные коды наиболее распространенных видов элементов

Продолжение таблицы 21

Продолжение таблицы 21

Продолжение таблицы 21

Продолжение таблицы 21

На схемах буквенно-цифровые обозначения проставляют возле графических обозначений справа или над ними. ГОСТом разработано обозначение силовых и несиловых цепей постоянно­го и переменного тока. Например, обозначение шинок, от кото­рых отходят вторичные цени разного функционального назначе­ния (в скобках указаны обозначения, применявшиеся ранее):

- шинки управления +ЕС (+ШУ) и -2ЕС (-ШУ);

- шинки питания включающих электромагнитов высоковольтных выключателей +ЕУ (+ШП) и -ЕУ (-ШП);

- шинки питания цепей сигнализации +ЕН (+ШС) и -ЕН (-ШС);

- шинка "мигания" ламп сигнализации положения выключателей (+) ЕР [(+) ШМ];

- шинка звуковой сигнализации аварийного отключения ЕНА (ШЗА);

- шинки звуковой предупредительной сигнализации, действующей без выдержки времени ЕНР1 (1ШЗП) и с выдержкой времени ЕНР2 (2ШЗП);

- шинка съема "мигания" ламп сигнализации ЕНD (ШСМ).

ЛИТЕРАТУРА

1. Бей Ю.М. и др. Тяговые подстанции. М.: Транспорт, 1986.

2. Бородулин М.И. и др. Система тягового электроснабжения 2x25 кВ. М.: Транспорт, 1989.

3. Гринберг-Басин М.М. Тяговые подстанции. Пособие по дипломному проектированию. М.: Транспорт, 1986.

4. Денадцатипульсовые полуттроводниковые выпрямители тяговых подстанций. Под ред. Шалимова М.Г. М.: Транспорт, 1990.

5. Почаевец В.И. Электрические подстанции. М.: Транспорт, 2001.

6. Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции. М.: Транспорт, 1983.

7. Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту оборудования тяговых подстанций, пунктов питания и секционирования электрифицированных железных дорог. ЦЭ/39. 30.06.92 г.

8. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. ЦЭ-462. М., 1997.

9. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 2000.

10. Справочник по проектированию электроснажекия. Под ред. Барыбина Ю.Г. и др. М: Энергоатомиздат, 1990.

СОДЕРЖАНИЕ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА..........................................стр.3

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ...................стр.5

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 1..............стр.11

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИ

по выполнению контрольной работы № 1.............................стр. 18

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 2..............стр.42

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению контрольной работы № 2.............................стр.51

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 3..............стр.63

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению контрольной работы № 3.............................стр.70

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 4..............стр.79

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению контрольной работы № 4.............................стр.85

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ...............................стр.92

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению курсового проекта........................................стр. 107

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ.............................стр.109

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ.......................стр.110

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ЭКЗАМЕНУ..................................стр.111

ПРИЛОЖЕНИЕ......................................................................стр.120

ЛИТЕРАТУРА.........................................................................стр.127

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОДСТАНЦИИ

Методические указания и контрольные задания