Выбор понижающих трансформаторов и преобразовательных агрегатов

Мощность понижающего трансформатора определена из условий аварийного режима, кВА

где – суммарная максимальная нагрузка первичной обмотки

трансформатора, кВА; – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности в аварийном режиме, =1, 4; n – количество трансформаторов;

Необходимая мощность первичных обмоток понижающих трансформаторов тяговой подстанции Толмачёво , кВА:

=( + + + ) kp, (1.2)

где kp – коэффициент разновременности максимальных нагрузок тяговых и нетяговых потребителей, kp =0, 97.

= (9500+1420+800+400)=12120(кВА).

Необходимая мощность каждого из двух понижающих трансформаторов согласно условию (1.1):

По результатам расчёта в качестве главного понижающего трансформатора принимается трансформатор марки ТДН-10000/10. В качестве главного понижающего трансформатора подстанции Толмачёво принимается трансформатор такой же марки ТДН-10000/10. Мощности этих трансформаторов способны выдержать нагрузки потребителей.

Тяговые трансформаторы и выпрямители также нуждаются в обновлении. В качестве выпрямительного агрегата №1 принимается к установке трансформатор марки ТРДП-12500/10ЖУ1 и выпрямитель модульного типа МТВ-В-6-3.15к-3.3кУ1 производства НИИЭФА-Энерго. Данный агрегат имеет двенадцатипульсовую схему выпрямления. Для выпрямительного агрегата №2 также допущен к установке трансформатор марки ТРДП-12500/10ЖУ1 и выпрямитель МТВ-В-6-3.15к-3.3кУ1 взамен устаревшего шестипульсового, установленного в настоящий момент.

1.6 Расчёт мощности тяговой подстанции Толмачёво

Полная мощность тяговой подстанции зависит от количества и мощности понижающих трансформаторов и схемы электроснабжения тяговой подстанции, определяющей её тип. При реконструкции подстанции Толмачёво предусматривает схему внешнего электроснабжения оставить без изменений. При этом транзит мощности также будет проходить через шины 110 кВ подстанции Толмачёво и составит ∑ Sтранз.=20 000 кВА.

Полная мощность тяговой подстанции Толмачёво, кВА:

(1.3)

где ∑ - суммарная мощность понижающих трансформаторов, ∑ =20 000 кВА; k'р –коэффициент разновременности максимальных нагрузок реконструируемой и соседних подстанций, k'р =0, 75;

=(20000+20000)0, 75=30000 кВА.

Главная схема подстанции «Толмачёво» в процессе реконструкции изменений не требует. На данный момент требуется замена технически устаревшего оборудования на более современное.

В соответствии с рекомендациями, масляные выключатели, установленные в РУ-35 кВ и РУ-10кВ, заменяются на вакуумные. Устаревшие трансформаторы напряжения и тока требуется заменить на современные. В 2011 году была произведена замена быстродействующих выключателей постоянного тока ВАБ-43 на современные ВАБ-206, поэтому при проведении реконструкции требуется их проверка по всем условиям на существующую мощность с учетом её возможного увеличения. Если установленные выключатели пройдут проверку, то их замена не требуется. Аналоговые элементы релейной защиты и автоматики так же требуется заменить на современные цифровые устройства.

2. РАСЧЁТ АВАРИЙНЫХ ТОКОВ

2.1 Расчёт токов короткого замыкания на шинах 110кВ и 10 кВ тяговой подстанции Толмачёво

Расчёт токов 3-х фазного короткого замыкания (т.к.з.) в узловых точках схемы выполнен по относительным сопротивлениям элементов цепи от источника питания до точки короткого замыкания, приведённым к базисной мощности (Sб) и базисному напряжению (Uб) на каждой ступени трансформатора.

За базисную мощность принята Sб=100 МВА, а за базисное напряжение принято среднее напряжение Uср на каждой ступени трансформации: 10, 5 и 115 кВ.

Расчётная схема т.к.з. на шинах тяговой подстанции Толмачёво представлена на рис 2.1.

Мощности короткого замыкания на шинах 110кВ подстанции ПС – 538 (Система№1) для максимального и минимального режима к.з. составляют соответственно:

SK1MAX=98, 6 МВА;

SK1MIN =41, 95 МВА.

Мощности короткого замыкания на шинах 110 кВ подстанции ПС – 144 (Система №2) для максимального и минимального режима к.з. составляют соответственно:

SK2MAX=183, 2 МВА;

SK2MIN=86, 5 МВА.

Рис. 2.1 – Схема для расчетов токов на шинах т/п Толмачёво

При принятых значениях базисной мощности и базисных напряжений значение базисного тока на каждой ступени трансформации будет равно:

где I _бi– базисный ток, кА; S _б–базисная мощность, МВА; U _бi–базисное напряжение, кВ.

2.2 Вычисление относительных сопротивлений элементов цепи короткого замыкания, приведённых к базисной мощности

На рис. 2.2 представлены эквивалентные схемы замещения расчётной схемы для максимального и минимального режимов соответственно. На схемах каждый элемент показан эквивалентным сопротивлением. Все сопротивления пронумерованы дробью, числитель которой – порядковый номер, а знаменатель – сопротивление элемента, выраженное в относительных базисных единицах. Активные сопротивления в данном расчёте не учтены, так как они существенно меньше индуктивных в высоковольтных цепях. Расчётные точки к.з. считаются электрически удалёнными.

Относительные сопротивления питающих энергосистем в режиме максимума до шин опорных подстанций:

Относительные сопротивления питающих энергосистем в режиме минимума до шин опорных подстанций:

Относительные сопротивления линий:

где X ₀ – индуктивное сопротивление 1 км линии, X ₀ = 0, 4 Ом/км; l _i–длина i–ого участка линии, км.

Относительные сопротивления обмоток двухобмоточных понижающих трансформаторов:

где S_н.тр. – номинальная мощность трансформаторов ТДН – 10000/110, МВА; U_K–напряжение короткого замыкания трансформаторов, U_K= 10, 5 %;