Собственные нужды подстанций

Область применения

Трансформаторы собственных нужд характеризуются особенной областью назначения. В список входит ряд устройств электростанций. Потребителями тока определенной мощности могут быть:

  • Электродвигатели охладительных систем.
  • Приборы обогрева включателей масляного оборудования, шкафов распределителей, включая сопутствующие приборы и установки.
  • Устройство контроля изоляции.
  • Осветительные приборы внутри и снаружи, отопление и прочие системы.
  • Регуляторы силового оборудования под нагрузкой.
  • Зарядные агрегаты, емкостные аккумуляторы.
  • Системы смазки подшипников категории СК.
  • Собственная водородная установка.
  • Насосное оборудование систем пожаротушения, водоснабжения.
  • Автоматика и компрессия воздушных систем.
  • Механизмы вентиляции, бойлеры.

Наиболее важными устройствами, которые питаются электричеством от трансформаторов собственных нужд, являются аппаратура систем управления, релейная защита, охранное оборудование, сигнализация, телемеханика и автоматические приборы. От них зависит полноценная работа установок. При кратковременном их отключении возможна частичное или полное прекращение подачи электроэнергии по линиям.

Существуют схемы питания, потребители в которой не влияют на работу подстанции. Действие этого оборудования второстепенное. Это неответственные приборы. Нет нужды питать их трансформаторами собственных нужд постоянно.

Принципы организации подачи электроэнергии на подстанциях схожи. Однако категории потребителей могут быть различными в зависимости от разновидности объекта. На обычных подстанциях применяются агрегаты мощностью 6 (10) кВ. Тяговые подстанции запитаны от оборудования с номиналом 27,5 кВ. Если по линиям подстанции передается постоянное напряжение, шины оборудования имеют мощность 35 кВ.

Схемы подключения

При введении в эксплуатацию, подключении оборудования, применяются жесткие нормы и требования. Такой подход повышает надежность оборудования, препятствует нарушению изоляции трансформаторов вследствие перегрева.

Сеть с напряжением 6-10 кВ требует применения нейтрали. Она может быть покрыта изоляцией или заземляется через катушку, гасящую дугу. Линии электропередач имеют большую протяженность, характеризуются высокими емкостными показателями. Кабель выступает в роли конденсатора. При появлении в линии однофазного замыкания в месте повреждения определяется ток на землю в количестве сотен ампер. Изоляция здесь быстро разрушается. Это приводит к появлению двух- и трехфазного замыкания. Поэтому сети с емкостным кабелем при возникновении аварийной ситуации полностью прекращают снабжение электричеством потребителей.

Видео: Осмотр трансформатора собственных нужд, тип ТМ-400/10-01-У1

Чтобы предотвратить подобное неблагоприятное явление, в сети в нулевую точку устанавливается заземляющая катушка индуктивности. Эта деталь компенсирует емкостный ток заземляющего замыкания.

Рассмотрев особенности работы и выбора трансформаторов собственных нужд, можно определить потребность приборов и систем подстанции в представленном оборудовании.

Выбор трансформаторов собственных нужд 10 кВ

⇐ Предыдущая123

Трансформатор собственных нужд (ТСН) — это силовой понижающий трансформатор для питания электроприёмников собственных нужд подстанции. Наиболее ответственными потребителями собственных нужд подстанции являются оперативные цепи, система связи, телемеханика, система вентиляции, аварийное освещение, система пожаротушения, электроприемники компрессорной. Кроме того, сюда входят устройства обогрева шкафов КРУ, приводов отделителей и короткозамыкателей; при постоянном оперативном токе — зарядный и подрядный агрегаты. На ПС-54 предусматриваем два ТСН, по одному на каждую секцию (1 и 2).

Для выбора трансформаторов составим таблицу 3 с описанием потребителей.

Таблица 3. Потребители собственных нужд подстанции

Тип потребителя Установленная мощность cosf Нагрузка Коэфф. спроса
P, кВт Q, кВАр
Кол-во, шт. мощн. кВА
Устройства РЗ и автоматики 0,5 0,9 12,15 5,88
Подогрев шкафов КРУ 0,5 13,5
Электрообогрев помещений
Вентиляция 0,85 1,7 1,05 0,8
Освещение 0,5
Резерв 45,15 45,15
ИТОГО 85,5 6,93 0,88

Резерв принимаем 0,5% от установленной суммарной мощности подстанции, то есть 45,15 кВА.

Приняв для двигательной нагрузки cosφ = 0,85, а для остальных потребителей cosφ = 1, можно определить QУСТи суммарную расчетную нагрузку потребителей собственных нужд:

где kС – коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты одновременности и загрузки.

Номинальная мощность трансформаторов собственных нужд выбирается по условию Sт ≥ Sрасч.

Выбираются сухие трансформаторы ТСЗ-100 с алюминиевыми обмотками, мощностью 100 кВА производства Челябинского завода трансформаторов. Технические параметры сведены в таблицу 4.

Таблица 4. Параметры трансформатора ТСЗ-100

Наименование параметра Значение параметра
Номинальная мощность, кВА
Класс напряжения 0,66
Напряжение короткого замыкания, % 3,5
Потери холостого хода, Вт
Потери короткого замыкания при 75 °С, Вт
Длина, мм
Ширина, мм
Высота, мм
Масса, кг

Трансформаторы собственных нужд защищаются плавким предохранителем, который выбирается из условий:

где – ток короткого замыкания на шинах 10 кВ ПС-54,

– номинальный ток предохранителя,

– номинальный ток трансформатора.

Принимаем плавкий предохранитель ПКТ-101-10-20-12,5У1 с с номинальным напряжением 10 кВ.

Условия выбора выполняются.

Выбор измерительных трансформаторов напряжения

В каждой секции ПС-54 устанавливается трансформатор напряжения, предназначенный для преобразования электрического напряжения переменного тока с целью дальнейшего измерения и подачи на приборы защиты и сигнализации в цепях автоматики с изолированной нейтралью, а также для учета и питания защитных устройств в электроустановках переменного тока. Трансформатор выбирается по напряжению секции, равному 10 кВ. Принимаем трансформатор 2×НТМИ-10 с классом точности 1,0. Параметры трансформатора приведены в таблице 5.

Таблица 5. Параметры трансформатора НТМИ-10

Напряжение ВН, кВ Напряжение НН, кВ Класс точности Мощность, ВА
0,1 1,0

Трансформаторы напряжения защищаются плавким предохранителем, который выбирается из условий:

где – ток короткого замыкания на шинах 10 кВ ПС-54,

– номинальный ток предохранителя,

– номинальный ток трансформатора.

Принимаем плавкий предохранитель ПКН-101-10-20-12,5У1 с с номинальным напряжением 10 кВ.

Условия выбора выполняются.

Выбор кабелей отходящих линий 10 кВ

Кабели линий, отходящих от секций ПС-54, выбираются по условию:

где – максимально допустимый ток кабеля;

– номинальный ток отходящей линии.

Сечение кабеля определяется по экономической плотности тока:

где – экономическая плотность тока.

Принимаем, что вся нагрузка работают в номинальном режиме.

— линии 1, 3, 4,6,9,16,18,19,23,24,25,26:

Принимаем кабель АПвП 3×70 мм2 с

-линия 17:

Принимаем кабель АПвП 3×50 мм2 с

-линия 20:

Принимаем кабель АПвП 3×50 мм2 с

Выбор и проверка шин 10 кВ

В закрытых РУ 10 кВ сборные шины выполняются жесткими алюминиевыми шинами. Медные шины из-за высокой их стоимости не применяются даже при больших токовых нагрузках. Сборные шины и ответвления от них к электрическим аппаратам (ошиновка) 10 кВ из проводников прямоугольного или коробчатого профиля крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Согласно ПУЭ сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых РУ всех напряжений по экономической плотности тока не проверяются. Выбор сечения шин производится по нагреву(по допустимому току):

где – допустимый ток выбранного сечения шины,

– максимальный ток, текущий через шину, определяется нагрузкой.

Ток через шину будет определяться как сумма токов отдельных линий.

Для первой и второй секции будем считать, что каждый трансформатор на отходящих линиях работает с номинальной нагрузкой.

Ток шины первой секции:

Ток шины второй секции

Для первой и второй секции выбираем алюминиевые шины сечением 50×6 мм с допустимым длительным током .

Согласно условиям, шинопровод проверяется на динамическую стойкость:

Для алюминиевых шин

Максимальный момент, действующий на шину:

где – максимальная сила, действующая на пролет шины при трехфазном коротком замыкании; – длина пролета шины.

Длина пролета шины выбирается исходя из длины всей шины:

где – число ячеек в каждой секции шин.

Принимаем , – расстояние между соседними шинами.

где – сечение шины.

Выбранные шины выдерживают динамические нагрузки.

Так же шины проверяются на термическую стойкость:

где сечение шины.

Данная шина термически устойчива.

Выбор разъединителей 10 кВ

Выбор разъединителей значительно проще, чем выбор выключателей, так как разъединители не предназначены для отключения ни нормальных, ни тем более аварийных токов. В связи с этим при выборе их ограничиваются определением необходимых рабочих параметров: номинального напряжения Uн и длительного номинального Iдн, а также проверкой на термическую и динамическую стойкость при сквозных токах короткого замыкания. Разъединителями комплектуются все вакуумные выключатели, для создания видимых разрывов цепи.

Принимаем шинный разъединитель РВФЗ-3-10/1000 У3 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение

Номинальный ток

Ток термостойкости:

Срок службы: 25

Принимаем линейный разъединитель РВЗ 10/1000-III УХЛ3 со следующими параметрами:

Номинальное напряжение

Номинальный ток

Ток термостойкости:

Срок службы: 25

Выбор трансформаторов собственных нужд

Мощность потребителей собственных нужд невелика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов. На трансформаторных подстанциях 35-750 кВ устанавливаются два ТСН, мощность которых выбирается в соответствии с нагрузкой, с учетом допустимой перегрузки при выполнении ремонтных работ или отказа одного из трансформаторов.

Состав потребителей собственных нужд приведен в таблице 2.14

Таблица 14. Собственные нужды подстанции.

Собственные нужды

подстанции

Установленная мощность, кВт

Перегрузка

1) Подогрев выключателей и приводов (на три полюса)

1,8

3,6

3,6

2) Подогрев шкафов КРУН-10

3)Подогрев приводов разъединителей

0,6

2,4

2,4

4) Отопление, освещение, вентиляция:

— КРУН-10 кВ

0,2

2,4

2,4

-ОПУ

5) Освещение ОРУ-110 кВ

Итого

58,4

Вторичная нагрузка трансформатора одного ТСН

, (43)

где — коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты одновременности и загрузки, принимаем =0,85;

По формуле (6.19) рассчитаем : .

При наличии двух ТСН аварийная перегрузка одного из них возможна 40 %, следовательно расчетная мощность трансформатора собственных нужд:

. (44)

Выбираем два трансформатора типа ТМГ 40/10.

В данной главе была произведена замена существующего ОРУ 110 кВ (схема с отделителями) на схему с элегазовыми выключателями. А также замена основного оборудования подстанции «КСМ».

  • — выключатели на стороне 110 кВ типа LTB D/110;
  • — выключатели на стороне 35 кВ типа: ВЭБ-35-12,5/630-УХЛ1;
  • -выключатели на стороне 10 кВ типа ВВ/TEL-10-20/1000 и на отходящих линиях 10 кВ типа ВВ/TEL-10-12,5/630 фирмы «Таврида электрик»;
  • -разъединители 110 кВ (РПД-2-110/2500УХЛ1);
  • — защита от перенапряжения в виде, ОПН/TEL-110/78, ОПН/ТЕL-35/78 ОПН-Р/TEL-10/11,5-УХЛ-1;
  • -трансформаторы тока 110 кВ типа ТМФ-110Б, ТВТ, ТЛП-10;
  • -трансформаторы напряжения на стороне 10 кВ типа НАМИТ-10;
  • -трансформаторы собственных нужд типа ТМГ 40/10.

3.3.4. Выбор трансформаторов собственных нужд

Расчет нагрузки собственных нужд двухтрансформаторной ПС проделать с использованием , учесть, что ПС без дежурного персонала, результаты расчета поместить в таблицу 2, типы ТСН выбрать по . На всех двухтрансформаторных ПС 35–750 кВ должны быть установлены два ТСН со скрытым резервом.

Таблица 2. Расчетные нагрузки собственных нужд подстанции

Электроприемник

Установленная мощность

Коэф.

мощн.

соsφ

Коли-чество

Коэфф. спроса

Расчетная мощность

кВт

шт

кВт

кВ.А

Электродвигатели обдува трансформатора

см.

таблицу 3

0,85

0,85

Продолжение табл. 2

Устройство подогрева выключателя ВМТ–110

6*

1,0

То же ВБЗП(Е)-35

2,4*

1,0

То же шкафа КРУ

1*

1,0

То же шкафа релейной аппаратуры

0,5*

1,0

Отопление, освещение и вентиляция помещения для персонала

5,5

0,6– 1,0

Отопление общеподстанционного пункта управления

ОПУ-7 – 6

ОПУ-8 – 12

1,0

Наружное освещение

0,5

Оперативные цепи

1,8

1,0

ИТОГО:

Примечание: *установленная мощность устройств подогрева зависит от типа и вида электрооборудования.

Таблица 3. Установленная мощность устройств охлаждения

трансформаторов

Тип трансформатора

Установленная мощность, кВт

ТДН-10000/35

1,5

ТДН-10000/110

ТДН-16000/110

1,5

ТРДН-25000/110

2,5

ТРДН-40000/110

ТРДН-63000/110

3.3.5. Выбор схемы питания трансформаторов собственных нужд

Схема питания ТСН зависит от вида оперативного тока. На ПС с постоянным оперативным током ТСН присоединяются через предохранители или выключатели к шинам РУ 6–35 кВ. На ПС с переменным или выпрямленным током ТСН присоединяются через предохранители к вводам НН трансформаторов до их выключателей (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема подключения ТСН

Сухие ТСН обычно применяются в шкафах КРУ, масляные ТСН – в шкафах КРУН. ТСН мощностью более 63 кВ∙А размещают вне КРУ, а их коммутационные аппараты устанавливают в КРУ .

Соединение таких ТСН с коммутационными аппаратами выполняются кабелями.

3.4. Выбор электрических аппаратов, кабелей и

электроизмерительных приборов

3.4.1. Общие сведения

Выбор электрических аппаратов и кабелей заключается в определении их типа, сопоставлении расчетных параметров с номинальными или допустимыми, приведенными в справочной литературе .

Выбор вида, типа аппарата, марки кабеля производится в зависимости от его назначения, места в электрической схеме, характеристик окружающей среды, условий надежности. Если выбраны типы КТП, КРУ, то тем самым определены типы электрических аппаратов, а их проверка будет заключаться в сопоставлении их технических данных с расчетными параметрами. Параметры выбора и проверки аппаратов и кабелей приведены в таблице 4.

Таблица 4. Выбор аппаратов и кабелей

Вид

Параметры

выбора и проверки

Выклю-чатель

Предо-храни-тель

Разъедини-тель

ТТ

ТН

Кабель

Ограничитель

перенапряжений

Напряжение электроустановки, класс изоляции

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Длительный ток

Х

Х

Х

Х

Х

Электродинамическая стойкость

Х

Х

Х

Термическая стойкость

Х

Х

Х

Х

Отключающая способность

Х

Х

Включающая способность

Х

Нагрузка вторичных цепей

Х

Х

Нормированная экономическая плотность тока

Х

Параметры восстанавливающегося напряжения

Х

Потеря напряжения

Х

Вид защищаемого оборудования

Х

3.4.2. Объем работы по выбору электрических аппаратов, кабелей и электроизмерительных приборов

В курсовом проекте следует выбрать электрические аппараты, которые должны быть установлены на проектируемой ПС: выключатели, предохранители, разъединители, их приводы, ограничители перенапряжений нелинейные, ТТ, ТН, ТСН, электроизмерительные приборы и счетчики в цепях силовых трансформаторов и самого мощного потребителя НН.

Кабель с алюминиевыми многопроволочными жилами и бумажной изоляцией следует выбрать и проверить в цепи самого мощного потребителя НН.

Расчет кабелей, соединяющих ТТ, ТН с электроизмерительными приборами, выполнить для одного ТТ, установленного в цепи самого мощного потребителя НН, и для одного ТН НН.

3.4.3. Выбор по номинальному напряжению и категории изоляции

Номинальное напряжение аппарата не должно быть меньше номинального напряжения электроустановки или сети, в которой он будет установлен, а категория его внешней изоляции должна соответствовать степени ЗА согласно таблице 5 .

Таблица 5. Удельная эффективная длина пути утечки поддерживающих гирлянд изоляторов и штыревых изоляторов ВЛ на металлических и железобетонных опорах, внешней изоляции электрооборудования и изоляторов ОРУ

Степень

загрязнения

, см/кВ (не менее), при номинальном

напряжении, кВ

До 35 кВ

110750 кВ

1 (легкая)

2 (средняя)

3 (сильная)

4 (очень сильная)

1,9

2,35

3,5

1,6

2,5

3,1

Примечания: удельная длина пути утечки является отношением длины пути утечки внешней изоляции к наибольшему рабочему напряжению сети.

При отсутствии электрооборудования, удовлетворяющего требованиям таблицы 5 для районов с 3–4-й СЗА, необходимо применять оборудование, изоляторы и вводы на более высокие номинальные напряжения с изоляцией, удовлетворяющей таблице 5.

В районах с условиями загрязнения, превышающими 4-ю СЗ, как правило, следует предусматривать сооружение ЗРУ.

Удельная эффективная длина пути утечки внешней изоляции электрооборудования и изоляторов в ЗРУ напряжением 110 кВ и выше должна быть не менее 1,2 см/кВ в районах с 1-й СЗ и не менее 1,5 см/кВ в районах с 2–4-й СЗ.

В районах с 1-3-й СЗ должны применяться КРУН с изоляцией по таблице 5. В районах с 4-й СЗ допускается применение КРУН с изоляторами специального исполнения.

3.4.4. Выбор кабелей по нормированной экономической плотности тока

Расчетной величиной при выборе является длительный ток нормального режима максимальных нагрузок (без перегрузок) .

В курсовом проекте допускается производить выбор сечения кабелей по нормированной экономической плотности тока по формуле:

, мм2, (3.9)

, А, (3.10)

где – нагрузка самого мощного потребителя, МВт.

Экономическую плотность тока выбрать по таблицам в зависимости от продолжительности использования максимума нагрузки. Полученное в результате расчета округляется до ближайшего стандартного сечения.

3.4.5. Выбор по длительному току

В качестве расчетного принимается наибольший из токов следующих режимов:

  1. ток нормального режима, определяемый максимальной нагрузкой, ;

  2. ток послеаварийного или ремонтного режима, , определяемый при отключении одного трансформатора или ВЛ и исключении нагрузки группы малоответственных потребителейIII категории.

Допустимые длительные номинальные токи аппаратов и кабелей указаны в справочниках для стандартных номинальных условий.

3.4.6. Проверка электродинамической стойкости и включающей способности

Расчетное значение ударного тока не должно превышать амплитудных значений тока электродинамической стойкости и тока включения (для выключателя), имеющихся в справочниках.

3.4.7. Проверка термической стойкости

Расчетный импульс квадратичного тока КЗ не должен быть больше импульса квадратичного тока КЗ, вычисленного по предельному току термической стойкости и времени протекания этого тока, имеющихся в справочниках.

Методика проверки термической стойкости кабеля изложена в п. 3.2.2 настоящих методических указаний.

3.4.8. Проверка отключающей способности

Методика проверки отключающей способности выключателей по действующему значению периодической составляющей приведена в п. 3.2.2 настоящих методических указаний.

Проверку по апериодической составляющей рекомендуется провести только для выключателей ВН .

3.4.9. Проверка на потерю напряжения

Потеря напряжения на кабеле

, %, (3.11)

где r0 – удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км;

х0 – удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км;

l – длина КЛ, км;

–расчетный ток кабеля, соответствующий максимальной нагрузке в нормальном режиме, А;

–номинальное значение НН, кВ.

Предельные значения потерь напряжения не должны превышать 5% для кабеля НН .

3.4.10. Выбор электроизмерительных приборов и измерительных трансформаторов

Виды, типы, комплектность, условные обозначения и технические характеристики приборов следует взять из справочников . Они используются при проверках измерительных трансформаторов по нагрузке вторичных цепей, при расчете кабелей, соединяющих приборы с измерительными трансформаторами.

Типы измерительных трансформаторов определены конструкциями КРУН или КРУ, типами выбранных силовых трансформаторов, в которых установлены встроенные ТТ, выключателей ВН .

3.4.11. Расчет кабелей, соединяющих измерительные трансформаторы с электроизмерительными приборами

Расчет кабелей, соединяющих ТТ с приборами, рекомендуется выполнить в следующем порядке:

  1. Определить тип ТТ, исходя из выбранного типа комплектных ячеек (шкафов) КРУ .

  2. Определить класс точности обмотки ТТ, исходя из назначения.

  3. Определить допустимую нагрузку в зависимости от класса точности и типа ТТ .

  4. Выбрать схему присоединения приборов к ТТ .

  5. Выбрать типы приборов и мощности их токовых катушек .

  6. Просуммировать мощности приборов по фазам.

  7. Вычислить общее сопротивление приборов по методике, приведенной в .

  8. Вычислить расчетное сопротивление кабелей .

  9. Выбрать материал жилы кабеля и его минимальное сечение .

  10. Вычислить расчетную длину кабеля по расчетному и удельному сопротивлению и минимальному сечению .

  11. Вычислить предельную длину трассы, исходя из схемы присоединений приборов к ТТ.

Расчет допустимой нагрузки на ТН проделать в следующем порядке:

  1. Определить тип ТН, исходя из выбранного типа ячеек (шкафов) КРУ .

  2. Определить требуемый класс точности ТН .

  3. Определить номинальную мощность ТН в зависимости от его класса точности .

  4. Уточнить количество катушек напряжения приборов, подключенных к различным фазам ТН.

  5. Выбрать типы приборов, мощности их катушек напряжения и коэффициенты мощности с учетом типов приборов, уже выбранных по условиям подключения к ТТ (счетчики электроэнергии, ваттметры и др.).

  6. Просуммировать активные и реактивные мощности катушек напряжения приборов.

  7. Определить полную расчетную мощность приборов

, (3.12)

, (3.13)

. (3.14)

  1. Сопоставить расчетную мощность приборов с номинальной мощностью ТН. Должно соблюдаться неравенство

. (3.15)

  1. Определить материал жил кабеля и его минимальное сечение .

  2. Проверить соединительные кабели на потерю напряжения .

3.4.12. Выбор приводов коммутационных аппаратов

Вид и тип привода выключателя зависит от вида оперативного тока.

Рекомендуется в КП применять выключатели с пружинным приводом на ВН и выключатели с электромагнитными приводами на НН.

При выборе приводов можно использовать таблицу 6, оборудование дано в качестве примера.

Таблица 6. Применение приводов высоковольтных аппаратов

Аппарат

Привод

Наименование

Тип

Наименование

Выключатель вакуумный

ВБЭК–10

ВВТЭ–М–10

Электромагнитный

То же

ВБНТ−35

Пружинный

То же

ВБЗП(Е) –35

Пружинный

(Электромагнитный)

Выключатель маломасляный

ВМТ–110Б

Пружинный

Выключатель элегазовый

ВГП-110

Пружинный

Пружинно-гидравлический

Выключатель элегазовый

Разъединитель трехполюсный наружной установки 35 кВ, 110 кВ с заземляющими ножами

РДЗ

Двигательный

Разъединитель горизонтально – поворотного типа с заземляющими ножами

РПГ (РПГН)

35 и 110 кВ

Двигательный

Разъединитель трехполюсный наружной установки

РНД

35 и 110 кВ

Ручной рычажный

То же, но с заземляющими ножами

РНДЗ

Ручной рычажный

Разъединитель однополюсный

ЗОН–110У

ЗОН–110М

Ручной рычажный

Комплект трехполюсных заземляющих ножей

Ручной рычажный

3.4.13. Выбор ограничителей перенапряжений нелинейных

Для защиты изоляции трансформаторов и электрооборудования РУ ПС установить ограничители перенапряжений нелинейные.

При выборе их типов можно использовать таблицу 7 настоящих методических указаний.

Таблица 7. Применение ограничителей перенапряжений нелинейных

Тип

Номинальное напряжение, кВ

Назначение

ОПН–КР/ТЕL

6–10

Для защиты изоляции вращающихся машин и трансформаторов от атмосферных и коммутационных перенапряжений

ОПН–РТ/ТЕL

3–10

Для защиты изоляции трансформаторов электродуговых печей, изоляции кабельных сетей, электрических генераторов, двигателей и т.п. от атмосферных и коммутационных перенапряжений

ОПН/ТЕL

6–10

Для защиты изоляции электрооборудования распределительных устройств и аппаратов от атмосферных и коммутационных перенапряжений

ОПН/ТЕL

35–220

Для защиты изоляции электрооборудования подстанций и воздушных линий от атмосферных и коммутационных перенапряжений (может быть использован, где ранее предусматривалось применение вентильных разрядников РВО)

ОПН

или

ОПНп

6–35

Для защиты изоляции электрооборудования сетей постоянного и переменного тока с частотой 50 Гц, с изолированной или компенсированной нейтралью от атмосферных и коммутационных перенапряжений

ОПН

или

ОПНп

0,38 и

110–750

Для защиты изоляции электрооборудования сетей постоянного и переменного тока с частотой 50 Гц, с заземленной нейтралью от атмосферных и коммутационных перенапряжений

ОПНн

Для защиты изоляции разземленных нейтралей трансформаторов класса напряжением 110 кВ

3.5 Разработка конструкции подстанции

Согласно разработанной главной схеме следует подобрать номер схемы, исполнение и тип ПС. Предпочтительным является применение типовых и комплектных ПС заводского изготовления .

Выбор вида, типа ПС, а также РУ ВН и НН зависит от климатических условий, степени ЗА, количества присоединяемых КЛ НН, наличия ограничения на площадь, выделенную под проектируемую ПС и других условий .

В обычных условиях стараются применять ОРУ ВН. При ограничениях на площадь (возможно применение КРУЭ), повышенных ЗА (более IV степени), тяжелых климатических условиях, например, в районах Крайнего Севера приходится применять ЗРУ ВН.

В комплектных открытых ПС в настоящее время в качестве РУ НН применяют шкафы КРУН серии К-59, К-63 и другие. Они могут быть установлены в модульном здании, которое представляет собой комплекс, состоящий из транспортабельных модулей размером 675022503300 мм со смонтированными в пределах модуля ячейками, межшкафными связями, сборными шинами, шинными мостами, шинными вводами и кабельными лотками для вспомогательных цепей .

В зависимости от номинального напряжения и тока, типов применяемых выключателей, трансформаторов тока и напряжения, размещения их в шкафу в электроустановках применяются различные типы КРУ или КРУН, выбор производится по каталогам.

Рекомендуется применить в КП общеподстанционный пункт управления серии ОПУ-7, состоящий из одного блока размером 910033004700 мм, имеющий лестничную площадку.

3.6. Выполнение графической части

Графическая часть курсового проекта содержит:

  1. принципиальную однолинейную электрическую схему главных цепей подстанций;

  2. разрез и план подстанции.

Принципиальная однолинейная электрическая схема главных цепей, а также разрез и план подстанции должны отвечать требованиям действующих стандартов и могут выполняться неавтоматизированным методом – черным карандашом, пастой, чернилами или тушью, либо автоматизированным методом – с применением графических и печатающих устройств вывода ЭВМ на белой плотной чертежной бумаге формата А1.

Оборудование, аппараты и приборы следует показать на схемах согласно действующим ГОСТам условными обозначениями элементов схем, представленными в , и дополнить их буквенно-цифровыми обозначениями, отражающими вид элемента схемы, его порядковый номер и тип. Буквенно-цифровые обозначения целесообразно изобразить в непосредственной близости от условного обозначения аппарата, а типы и основные характеристики оборудования и аппаратов поместить в рамки и расположить в левой части чертежа напротив соответствующих условных обозначений элементов схемы, как показано на рисунке 3.6.

Рис. 3.6. Однолинейная схема подключения основных аппаратов

Однотипные аппараты и оборудование рекомендуется изображать по схеме в одном ряду соответственно их действительному расположению на ПС, главная схема должна отражать схему заполнения РУ, быть совмещенной со схемой присоединения ПС к сети и содержать ТСН.

При выполнении главной схемы ПС надо стремиться к наименьшему количеству изломов и пересечений линий. Компоновка всех элементов главной схемы, соединений, надписей должна быть выбрана такой, чтобы получился, возможно, более наглядный и выразительный чертеж.

Общий вид ПС должен быть представлен на чертеже планом и разрезом. На плане показываются трансформаторы, разъединители и другое оборудование и аппараты. Разрез ПС показывается по вводу НН с изображением подъездных и внутриплощадочных дорог и других сооружений . Железнодорожные пути выполняются только на ПС 110 кВ и выше при наличии близко расположенных внутризаводских железнодорожных путей .

При разработке общего вида ПС нужно использовать габаритные размеры трансформаторов , коммутационных аппаратов , зданий, конструкций, ОРУ, ЗРУ, КРУН , а также наименьшие расстояния от токоведущих частей до различных элементов РУ .

Планы и разрезы некоторых ПС представлены в и в типовых проектах.

КВ-220

Для этого термина существует аббревиатура «КВ», которая имеет и другие значения: см. КВ.

КВ-220

КВ-220

Классификация

тяжёлый танк, танк прорыва, штурмовой танк

Боевая масса, т

62,7

Компоновочная схема

классическая

Экипаж, чел.

(механик-водитель, стрелок-радист, наводчик, командир, заряжающий, младший механик-водитель)

История

Разработчик

СКБ-2

Производитель

Кировский завод

Годы производства

Годы эксплуатации

Количество выпущенных, шт.

Основные операторы

Размеры

Длина корпуса, мм

Ширина, мм

Высота, мм

Клиренс, мм

Бронирование

Тип брони

гомогенная катаная

Лоб корпуса, мм/град.

Лоб корпуса (верх), мм/град.

Лоб корпуса (середина), мм/град.

Лоб корпуса (низ), мм/град.

Борт корпуса, мм/град.

Корма корпуса, мм/град.

Днище, мм

Крыша корпуса, мм

Лоб башни, мм/град.

Борт башни, мм/град.

Корма башни, мм/град.

Вооружение

Калибр и марка пушки

длинноствольная 85-мм. танковая пушка (Ф-30)

Тип пушки

танковая

Боекомплект пушки

91 снарядов

Прицелы

телескопический ТОД-6

перископический ПТ-6и ПТК,
командирская панорама ПТ-1

Пулемёты

3 × 7,62-мм ДТ (4032 патронов)

Другое вооружение

радиостанция 71-ТК-3, переговорное устройство ТПУ-4

Подвижность

Тип двигателя

дизельный В-5, В-2СН

Мощность двигателя, л. с.

В-5 — 700 (515 кВт)
В-2СН — 850 (625 кВт)

Скорость по шоссе, км/ч

Скорость по пересечённой местности, км/ч

21,2

Запас хода по шоссе, км

Запас хода по пересечённой местности, км

Удельная мощность, л. с./т

В-2СН — 13,5

Тип подвески

индивидуальная торсионная

Удельное давление на грунт, кг/см²

0,85

Преодолеваемый подъём, град.

Преодолеваемая стенка, м

1,2

Преодолеваемый ров, м

Преодолеваемый брод, м

1,6

КВ-220 — советский опытный тяжёлый танк. Единственный образец был произведён в 1941 году. Танк также классифицировался как танк прорыва и штурмовой танк. Проходил по документам как Объект 220 и Т-220. Разрабатывался в 1940—1941 годах инженерами СКБ-2 Кировского завода под руководством Ж. Я. Котина, ведущим инженером машины был назначен Л.Е. Сычёв, позже Б.П. Павлов.

История создания

Летом 1940 года по итогам Зимней войны и сравнительных испытаний было решено закрыть работы по темам тяжёлых танков СМК и Т-100, и сконцентрироваться на развитии и модернизации танка КВ-1, запущенного в серийное производство. 17 июня 1940 года СНК СССР и ЦК ВКП(б) приняли постановление № 1288-495сс, в котором Кировскому заводу указывалось создать на базе танка КВ два танка с бронёй 90-мм (один с 76-мм пушкой Ф-32, другой с 85-мм пушкой), два танка с бронёй 100-мм (один с 76-мм пушкой Ф-32, другой с 85-мм пушкой) и одну самоходную установку с 152-мм пушкой БР-2.

Разрабатываемый танк с броней 100-мм на Кировским заводе обозначался как «Т-220», «КВ-220», или «Объект 220». Ведущим инженером машины был назначен Л.Е. Сычёв, позже Б.П. Павлов. Корпуса предполагалось изготовить на Ижорском заводе, первый планировалось передать на Кировский в конце октября, а второй в ноябре. 5 декабря 1940 года танк был закончен, хотя по плану должен был быть изготовлен к 1 декабря 1940 года.

По сравнению с обычным КВ бронирование данного танка достигало 100-мм. Для Т-220 разработали новую башню, в которой установили 85-мм пушку Ф-30. Данное орудие было специально спроектировано для этого танка в КБ завода № 92 под руководством Грабина и осенью 1940 года успешно прошло испытания в танке Т-28. Это увеличило массу танка, что привело к удлинению шасси (7 опорных катков и 4 ролика на один борт). В качестве силовой установки вместо 500-сильного В-2К использовался опытный четырёхтактный 12-цилиндровый V-образный 700-сильный (515 кВт) В-5, или по другим данным В-2Ф (В-10) мощностью 850 л.с. Экипаж танка и приборное оборудование не изменились. 30 января 1941 года опытный образец КВ-220 поступил на испытания, но на следующий день испытания были прекращены, из-за выхода из строя двигателя.

В марте 1941 года руководство Красной Армии получило от разведки информацию о том, что в Германии разработаны танки с мощным бронированием, уже поступающие на вооружение Вермахта. Было решено принять ответные меры. 7 апреля 1941 года СНК СССР и ЦК ВКП(б) приняло постановление №827-345сс. В нём определялись новые параметры для танка КВ-3. Так, танк должен был иметь броню 115-120-мм, новую башню с вооружением 107-мм пушкой ЗИС-6. Новый танк получил заводское обозначение объект 223 и разрабатывался на базе Т-220. Ранее название КВ-3 планировалось дать танку Т-150, с бронёй 90-мм и 76-мм пушкой Ф-34.

Для ускорения работ по испытанию новых узлов и агрегатов нового танка КВ-3 решено было использовать КВ-220. 20 апреля 1941 года КВ-220 догруженный до 70 тонн (расчетной массы КВ-3) и новым двигателем, вышел на испытания. 20 мая танк был отправлен на капитальный ремонт. Помимо текущих доработок на него установили форсированный двигатель В-2СН, который мог развивать максимальную мощность до 850 л.с. Последний этап испытаний проходил с 30 мая по 22 июня и был прерван в связи с начавшейся войной. К этому времени танк прошёл 1985 км.

После нападения Германии на Советский Союз танкостроительные программы были серьёзно пересмотрены. Так 26 июня 1941 года вышел приказ №253сс Наркомата Тяжёлого Машиностроения, согласно которому, подготовка производства КВ-3 с Кировского завода снималась и переносилась на Челябинский тракторный завод. Однако Т-220 не был эвакуирован в Челябинск, а находился на Кировском заводе. И только в начале октября 1941 года было принято решение передать опытные танки в войска. Танк прошёл необходимый ремонт, на нём была уставлена башня от серийного КВ с 76,2-мм пушкой ЗИС-5 (по другим данным — 76,2-мм пушка Ф-32) и отправили на фронт.

Боевое применение

16 октября 1941 года танк отправился в распоряжение 124-й танковой бригады. Командир бригады Д. И. Осадчий в своих воспоминаниях пишет:

Осенью 1941 года наша бригада получила на пополнение несколько танков КВ, один из которых назывался «За Родину». Он был изготовлен в единственном экземпляре на Кировском заводе. Он обладал теми же возможностями, что и танк КВ, но имел усиленную броневую защиту, вес более 100 тонн и более мощный двигатель с турбиной. При движении на высших передачах двигатель свистел и этот свист был очень похож на свист пикирующих «юнкерсов». Первое время после получения танка при его движении в бригаде даже подавали сигнал «Воздух!» Танк поступил в мою роту и сначала хотели назначить его командиром меня, но потом его командиром стал мой заместитель, опытный танкист лейтенант Яхонин. Танк считался практически неуязвимым для артиллерии противника и предназначался для штурма укрепленных позиций.

В декабре 1941 года (точной даты я не помню) наша бригада получила задачу прорвать оборону немцев на участке Усть-Тосно — железнодорожный мост, форсировать р. Тосна и во взаимодействии с частями 43-й стрелковой дивизией развить наступление на Мгу. В первом эшелоне атаковал 2-й танковый батальон под командованием майора Панкина, танковый взвод 1-го батальона и танк «За Родину» моей роты. В данном бою танк получил задачу захватить железнодорожный мост через р. Тосна и удержать плацдарм до подхода основных сил. Бой развернулся на открытой местности. Промерзший верхний слой торфяника с трудом выдерживал танк. Когда он подошел вплотную к мосту, то был встречен огнём немецких тяжелых орудий и с ним пропала радиосвязь. Я находился в это время на КП батальона. Когда с танком «За Родину» прервалась связь, я попытался пробраться к месту боя вдоль железнодорожной насыпи. Когда мне удалось подползти к танку, я увидел, что с него сбита башня, а весь экипаж погиб.

Согласно архивным данным ЦАМО РФ танк «За Родину» изготовленный в единственном экземпляре это именно КВ-220. Определяя массу танка, Осадчий немного ошибся, так как масса КВ никогда не превышала 100 тонн. По всей видимости, танк был поражен снарядом 150-мм немецкой пушки sFH18, в результате чего на нём сдетонировал боекомплект.

Трансформаторы собственных нужд

Назначение:

На электрических подстанциях 35–220 кВ и выше для электропитания вспомогательных механизмов, агрегатов и других потребителей собственных нужд (с. н.) предусматриваются трансформаторы собственных нужд (ТСН) со вторичным напряжением 380/220В, которые получают электроэнергию от сборных шин РУ–6(10) кВ.

Основные потребители собственных нужд:

• оперативные цепи переменного и выпрямленного тока,

• система охлаждения трансформаторов (автотрансформаторов),

• устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН),

• система охлаждения и смазки подшипников синхронных компенсаторов (СК),

• водородные установки,

• зарядные и подзарядные агрегаты аккумуляторных батарей,

• освещение (аварийное, внутреннее, наружное, охранное),

• устройства связи и телемеханики,

• устройства системы управления, релейной защиты, сигнализации, автоматики и телемеханики.

• насосные установки (пожаротушения, хозяйственные, технического водоснабжения),

• компрессорные установки и их автоматика для воздушных выключателей и других целей,

• устройства электроподогрева помещений аккумуляторных батарей, выключателей, разъединителей и их приводов, ресиверов, КРУН, различных шкафов наружной установки,

• бойлерная, дистилляторы, вентиляция и др.

Схемы электрических соединений:

При выборе схем электрических соединений собственных нужд подстанций предусматриваются меры, повышающие их надежность: установка на подстанции не менее двух трансформаторов собственных нужд (обычно не больше 560 или 630 кВ·А), секционирование шин собственных нужд. Применение автоматического ввода резерва (АВР) на секционном выключателе, резервирование со стороны высшего напряжения (с. н.) и др.

На рис. 1. показаны схемы собственных нужд подстанций, применяемые в зависимости от вида оперативного тока. Оперативный ток используется для питания цепей сигнализации, защиты, управления и автоматики. Применяют три вида оперативного тока: переменный — на под­станциях с упрощенными схемами, выпрямленный и постоянный — на станциях и подстанциях, имеющих стационарные аккумуляторные установки. При переменном и выпрямленном токе рекомендуется схема (рис. 1, а), согласно которой предусматривается непосредственное подключение трансформаторов собственных нужд к обмоткам низшего напряжения главных трансформаторов (автотрансформаторов).

Рис. 1. Схемы присоединения собственных нужд при наличии на подстанциях: а – переменного и выпрямленного оперативного тока, б – постоянного оперативного тока


Такое подключение обеспечивает питание сети оперативного тока и производство операций выключателями при отключении шин 6–10 кВ. При постоянном оперативном токе наибольшее распространение имеет схема, показанная на рис. 1, б, когда трансформаторы с. н. непосредственно подключаются к шинам 6– 10 кВ.

На рис. 2. показана схема для подстанции 220 кВ с тремя трансформаторами собственных нужд, из которых один является резервным, имеющим независимое питание от соседней подстанции.

Рис. 2. Упрощенная схема собственных нужд подстанции 220 кВ

На подстанциях 110 кВ и мощных подстанциях 35 кВ нормально устанавливают два трансформатора собственных нужд, присоединяя их к шинам вторичного напряжения 6–10 кВ подстанции. На рисунке 3 показано присоединение рабочего (резервного) трансформаторов собственных нужд, из которых один нормально находится в работе.

Рис. 3. Схема подключения ТСН через один разъединитель

Мощность, потребляемая на собственные нужды подстанций, обычно не превышает 50 – 200 кВт. Наиболее ответственными механизмами собственных нужд подстанций на переменном токе являются вентиляторы искусственного охлаждения мощных трансформаторов. Все остальные ответственные потребители собственных нужд подстанции постоянно питаются от аккумуляторных батарей или резервируются от них. На подстанциях с установленными электромагнитными приводами на стороне высшего напряжения и при отсутствии аккумуляторной батареи устанавливается трансформатор на питающей линии (рис.4).

Рис. 4. Подстанция с одним трансформатором СН.

На сравнительно небольших понижающих подстанциях 35 кВ с вторичным напряжением 6 – 10 кВ для питания собственных нужд устанавливают, один трансформатор с вторичным напряжением 380/220. В случае необходимости резервирование питания может осуществляться от ближайшей городской или заводской сети, с напряжением которой и должно быть согласовано вторичное напряжение трансформатора собственных нужд.


На электростанциях и подстанциях 35-220 кВ и более для питания электроэнергией вспомогательных приборов, агрегатов и прочих потребителей собственных нужд (с. н.) используют разветвленные системы электрических соединений. Они обеспечивают нормальное функционирование подстанций, гарантируя бесперебойное электроснабжение ответственных потребителей оперативным переменным, постоянным током. Обесточенные устройств С. Н. может привести к полному погашению подстанции, либо стать причиной развития серьезных проблем в будущем при её восстановлении, вводе в работу.

Потребители собственных нужд (СН) подстанций

Состав электроприемников СН определяется исходя из типа подстанции, мощности устройств, используемого топлива и пр.

В общем случае к потребителям собственных нужд относят:

— системы и механизмы охлаждения силовых трансформаторов (автотрансформаторов);

— приспособления, необходимые для регулирования напряжения силового трансформатора под нагрузкой;

— оперативные цепи выпрямленного постоянного, переменного тока;

— зарядные, подзарядные агрегаты для аккумуляторных батарей;

— устройства связи, сигнализации и телемеханики;

— все виды освещения: аварийное, наружное, внутреннее, охранное;

— узлы и детали систем смазки подшипников СК;

— водородные установки;

— насосные агрегаты, обеспечивающие работу систем пожаротушения, технического и хозяйственного водоснабжения;

— системы автоматики и компрессии воздушных выключателей;


— установки электроподогрева помещений выключателей, аккумуляторных батарей, ресиверов и прочих устройств;

— механизмы систем вентиляции, бойлерные и пр.

Обычно суммарная мощность потребителей С.Н. мала, поэтому они подключаются к понижающим трансформаторам с низкой стороны 380/220 В. На двухтрансформаторных подстанциях 35-220 кВ устанавливают 2 рабочих ТСН, номинальная мощность которых выбирается исходя из нагрузки, при учете допустимых перегрузок. Для наиболее ответственных потребителей размещают и 3 трансформатора С.Н.

Граничная мощность ТСН напряжением 3 – 10/0,4 кВ может быть 1000 -1600 кВа при напряжении КЗ — 8 %. Граничная мощность ограничивается коммутационной возможностью автоматов 0,4 кВ.

Схемные решения при подключении ТСН на подстанциях

К обустройств систем электроснабжения С.Н. подстанций применяются довольно серьезные требования. Предусматриваются схемные решения, повышающие надежность работы таких систем:

— монтаж не менее 2-х трансформаторов СН, установленной мощностью не менее 560, 630 кВА;

— секционирование шин собственных нужд секционными выключателями 0,4 кВ;

— устройств автоматики: автоматического ввода резерва (АВР) на секционном выключателе;

— резервирование систем с.н. со стороны высшего напряжения и пр.

Для увеличения надежности, равномерной загрузки ТСН, потребители, обеспечивающие работу основного оборудования электростанций (охлаждение трансформаторов, работа компрессора, подогрев выключателей и пр.), подключаются к разным системам шин.

Компоновка подстанции может предусматривать установку одного либо нескольких щитов СН 380/220 кВ. Электропитание приемников 1-й категории производится по радиальным схемам, 2-й и 3-й – по магистральным. Более сложные электрических соединений применяются на подстанциях 500 кВ и выше. Это объясняется тем, что на ОРУ в служебных помещениях вместе с механизмами возбуждения СК, щитами РЗ СК, AT, устанавливаются и щиты с. н., с которых осуществляется управление фидерами 0,4 кВ, коммутирующие эти объекты.

Расход электроэнергии на С. Н. подстанций фиксируется счетчиками, установленными на присоединениях к ТСН.

Пример расчета мощности собственных нужд можно посмотреть в этой статье. Здесь указана таблица нагрузок потребителей собственных нужд и формулы для расчета.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *