МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНСТВА ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА


в г. ТАГАНРОГЕ




КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И МЕХАТРОНИКИ»
КУРСОВАЯ РАБОТА
РАСЧЁТ И ВЫБОР ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ АППАРАТОВ
по курсу

Высоковольтные аппараты
Вариант 5

	Выполнила:
	Студентка группы Н-87
	Кипоть М.А.
	Руководитель:
	доц. Каф. ЭиМ
	Тибейко И.А.

Работа защищена с оценкой ____________
Таганрог  2010


Содержание
Введение……………………………………………………………………………..3

Вариант задания к курсовой работе……………………………………………….3

1.   Принципиальная схема распределительного устройства……………………..4

2.Назначение и характеристика электрооборудования распределительного устройства…………………………………………………………………………………5

3. Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания……………………6

4. Расчёт токов короткого замыкания в точках К-1 и К-2……………………….7

5. Общие вопросы выбора электрических аппаратов и проводников…………..9

6. Выбор электрооборудования высшего напряжения:

6.1. Выключателя…………………………………………………………….10

6.2. Разъединителя…………………………………………………………...12

6.3. Трансформатора тока…………………………………………………..13

6.4. Трансформаторов напряжения…………………………………………14

6.5. Разрядников (ограничителей перенапряжения)………………………15

7. Выбор электрооборудования низкого напряжения распределительного устройства:

7.1. Выключателей вводного, секционного и линейного наиболее загруженной линии…………………………………………………………………16

7.2. Выбор кабеля для наиболее загруженной линии…………………….22

7.3. Выбор трансформатора напряжения…………………………………..23

7.4. Выбор трансформатора тока в цепи силового трансформатора с низкой стороны……………………………………………………………………..24

7.5. Выбор трансформатора тока для наиболее загруженной линии……25

7.6. Выбор предохранителей………………………………………………..26

8. Спецификация выбранного оборудования для распределительного устройства высокого и низкого напряжения…………………………………….27

Заключение…………………………………………………………………………28

Список использованной литературы……………………………………………..29




Введение
Курсовая работа по предмету «Высоковольтные аппараты» является завершающей работой по курсу, основная её задача обобщить все полученные знания.

Цель курсовой работы - научиться рассчитывать и выбирать электрооборудование распределительных устройств выше 1000 В, составлять техническую документацию, закрепить навыки чтения и разработки электрических схем в РУ, подготовиться к выполнению квалификационной работы.

         При выполнении курсовой работы необходимо: выполнять чертежи, условные обозначения элементов схем согласно стандартам ЕСКД и ЕСТД.
Вариант задания к курсовой работе

Исходные данные для выбора оборудования
ГПП-35/6 2х4 т.кВА	+
Напряжение КЗ тр-ров Uкз%	6
Длина питающей ЛЭП РПС-ГПП (км)	12
Сопротивление системы приведённое к высокому	25
Допустимый перегруз тр-ра в %	30
Максимальная нагрузка кабельной линии 6 кВ (мВА)	4
Длина КЛ 6 кВ с Al жилами	2,5
Время использования макс нагрузки для всех вариантов Тmax=4500 ч в год	+
Мощность ТСН Т3 (Т4) (кВА)	25
Количество ЛЭП подключенных к 1 секции	4

1.     Принципиальная схема распределительного устройства.


Рис.1 Однолинейная схема ГПП-35/6 кВ




2. Назначение и характеристика электрооборудования распределительного устройства.
На рис.1 изображены следующие виды электрооборудования:  

Q
1- Q
8, QB
1 – выключатели;

QS
1- QS
6 – разъединители;

FU
1-
FU
4 – предохранители;

TA
1 – TA
8 – трансформаторы тока;

TV
1 – TV
4 – трансформаторы напряжения;

FV
1 –
FV
6 – разрядники (ограничители напряжения);

T
1 –
T
3 – силовые  трансформаторы;

Опишем каждый электрический аппарат отдельно.

Выключатель нагрузки - выключатель, имеющий дугогасительное устройство небольшой мощности. Предназначен для отключения номинальных токов нагрузки.

Разрядники служат для защиты установки (КТП) от перенапряжений, возникающих в процессе коммутаций и воздействий атмосферных явлений. При повышении напряжения сверхноминального значения разрядник срабатывает и ограничивает напряжение на фазе установки.

Предохранители - электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки.

Автоматические выключатели предназначены для автоматической защиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов, а также для оперативной коммутации отдельных цепей в энергосистемах.

Переключатель предназначен для ручного выключения и отключения тока в цепях с напряжением до 220 В постоянного напряжения и 380 В переменного. При больших значениях напряжения этот аппарат коммутирует цепь при отсутствии тока. Рубильники выпускаются в одно-, двух- и трехполюсных исполнениях.

Силовой трансформатор - стационарный прибор, который посредством электромагнитной индукции преобразует систему переменного напряжения и тока в другую систему напряжения и тока, как правило, различных значений при той же частоте в целях передачи электроэнергии.


Трансформа́торы то́ка служат для измерения, преобразования и передачи информации о режиме работы сильноточной цепи высокого напряжения в цепь низкого напряжения, с целью её последующей обработки, при этом ТА служат для изоляции первичной цепи высокого напряжения от вторичной цепи низкого напряжения, имеющей потенциал земли.

Трансформаторы напряжения предназначены, как для измерения напряжения, мощности, энергии, так и для питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты ЛЭП от замыканий на землю.

Разъединители служат для коммутации обесточенных цепей в целях проведения ремонта или ревизии в высоковольтных аппаратах, а также для выполнения переключений распределительного устройства на резервное питание


3.     Схема замещения для расчёта токов короткого замыкания.


Рис. 2. Схема замещения




4.     Расчёт токов короткого замыкания в точках К-1 и К-2.
Секционный выключатель QB
1 на шинах 6 кВ ГПП принят нормально отключенным для ограничения токов короткого замыкания и включается автоматически при отключении одного из трансформаторов Т1, Т2. Трансформаторы Т1 и Т2 работают раздельно. Составляется схема замещения исходной схеме. Расчёт токов КЗ ведётся в именованных единицах и принимаются индуктивные сопротивления приведённые к ступени напряжения 37,5 кВ. Активными сопротивлениями пренебрегаем.

Определяем сопротивления элементов схемы замещения:

х_с = 25 Ом (исходные данные);

где х₀ = 0,4 Ом/км, удельное сопротивление ЛЭП;
 ,

Где U_н – номинальное линейное сопротивление трансформатора с высшей стороны (35 кВ);

 – номинальная мощность трансформатора в мВА,  = 4 мВА;
где х₀ = 0,08 Ом/км, удельное сопротивление кабельной линии.

Сопротивление кабельной линии находится на ступени напряжения 6 кВ, это сопротивление необходимо привести к ступени напряжения 37,5 кВ, поэтому приведённое сопротивление кабельной линии будет определено по формуле:


Определяем трёхфазные токи короткого замыкания в точках (К-1, К-2 и К-3) по формуле:

 ,

Где  – среднее напряжение ступени равное 37,5 кВ;

- суммарное сопротивление до точки КЗ.
Определяем трёхфазный ток КЗ в точке К-1:


Определяем ток трёхфазного КЗ в точке К-2:



Приводим этот ток КЗ к напряжению 6,3 кВ:
Определяем ток трёхфазного КЗ в точке К-3:


Приводим этот ток КЗ к напряжению 6,3 кВ:
Определяем ударные токи КЗ (амплитудное значение с учётом апериодической составляющей) в точках К-1, К-2 и К-3:

 ,

Где- ударный коэффициент, зависящий от схемы сети, мощность системы и места КЗ,  = 1,8.

Ударный ток:

в точке К-1:
в точке К-2:
в точке К-3:
Значения токов КЗ и ударных токов сводим в таблицу 1.

Таблица 1.

Ток КЗ	Точки КЗ
	К-1	К-2	К-3
	0,72	2,5	2,23
	1,83	6,36	5,81

5. Общие вопросы выбора электрических аппаратов и проводников
Все электрические аппараты, токоведущие части и изоляторы должны быть выбраны по условиям длительной работы и проверены по условиям короткого замыкания (КЗ) в соответствии с указаниями «Правил устройства электроустановок» [1] и Руководящих указаний по расчёту коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания [2].

Выбор аппаратов и проводников проектируемой установки начинают с определения по заданной электрической схеме расчётных условий, а именно: расчётных рабочих токов присоединений, расчётных токов короткого замыкания и т. д.

Расчётные величины сопоставляют с соответствующими номинальными параметрами аппаратов и проводников, выбираемых по каталогам и справочникам.

При выборе аппаратов необходимо учитывать род установки (наружная или внутренняя), температуру окружающего воздуха, влажность, загрязнённость помещения, а также габариты, вес, стоимость аппарата, удобство его размещения в распределительном устройстве.

Различают следующие напряжения электрических сетей и присоединённых к ним источников и приёмников электрической энергии в установках выше 1000 В:

номинальное междуфазное напряжение U_ном;

наибольшее рабочее напряжение U_max;

среднее рабочее напряжение U_ср.

Значение напряжений выражено в кВ:

Таблица 2

Uном	3	6	10	20	35	110
Uср	3,15	6,3	10,5	21	37,5	115
Umax	3,6	7,2	12	24	40,5	126

         Каталожные данные трансформатора тока удовлетворяют расчётным.

         Следовательно к установке принимаем трансформатор тока ТА3 типа

ТОЛК-6-600/5.


7.5.          Выбор трансформатора тока в цепи наиболее загруженной линии TA7.
Расчёт производится в той же последовательности, что и ТА1 и ТА3:

- по номинальному напряжению – U_уст ≤  U_ном принимаем U_ном = 10 6) кВ;

- по номинальному току –  I_{1 ном}≥ 1,2∙I_{раб.утяж} =1,2*385=462 А,

         определяем:
принимаем ближайший стандартный первичный номинальный ток трансформатора тока , номинальный вторичный ток 5А, K_I= 600/5;

- по конструкции. Трансформатор тока устанавливается в комплектных распределительных устройствах КРУ, в выкатных тележках.

         На основе этого принимаем трансформатор тока ТЛМ-10-600/5-0,5/Р.
Сравнение расчётных и каталожных данных заносим в таблицу 10.

Таблица 10

Условия выбора и проверки трансформатора тока	Расчётные величины	Каталожные данные
Uуст ≤  Uном	6 кВ	10 кВ
	462 А	600 А
	6,4 кА
tотк = tр.з + tс.в = 0.1 + 0,35 = 0,45 с ; Tа = 0,05

,
Где  = 100 (каталожные данные);

 = 600 А= 0,6 кА (выбранный номинальный );

 ,



Где 16 кА (каталожные данные);

=4 с (каталожные данные).

Следовательно, выбранный трансформатор тока, для наиболее загруженной кабельной линии, ТЛМ-10-600/5-0,5/Р выбран правильно.
7.6.          Выбор предохранителей
1)                FU1 в цепи трансформатора собственных нужд

  Высоковольтные предохранители выбираются:

- по номинальному напряжению – U_уст ≤  U_ном принимаем U_ном = 6 кВ;

- по номинальному току плавкой вставки, где

I_ном.п.в ≥ (1,5÷2) I_ном = 2*2,4 = 4,8 (А) ,

 Где                              
  Принимаем I_ном.п.в = 5 А, выбираем предохранитель ПКТ 101-6-5-20 У3 (предохранитель с кварцевым наполнителем, на 6 кВ, ток плавкой вставки – 5 А, предельный ток отключения – 20 кА).

Предохранитель проверяется по предельному отключающему току

,

Где  – ток трёхфазного короткого замыкания в месте установки предохранителя

 = 2,5 кА,   = 20 кА,

 20 кА > 2,5 кА.

         Предохранитель ПКТ 101-6-5-20 У3 выбран правильно.


2)    FU3, FU4 в цепи трансформаторов напряжения TV3, TV4 предохранители выбираются по

- по номинальному напряжению – U_уст ≤  U_ном принимаем U_ном = 6 кВ;

- по конструкции, роду установки


Выбираем высоковольтные предохранитель ПКН 001-6 У3, предназначенный для защиты трансформаторов напряжения на номинальное напряжение 3, 6, 10 кВ.




8.     Спецификация выбранного оборудования для распределительного устройства высокого и низкого напряжения
В заключении составляем спецификацию оборудования для ГПП-35/6 с двумя трансформаторами по 4 мВА и заносится в однолинейную схему ГПП.



Заключение
В курсовой работе мы научились рассчитывать и выбирать электрооборудование распределительных устройств выше 1000 В, такое как – выключатели, предохранители, разъединители, трансформаторы тока и напряжения, разрядники, научились составлять техническую документацию, также мы закрепили навыки чтения и разработки электрических схем в РУ.

Всё оборудование, выбранное в курсовой работе, проверено по его номинальным параметрам и подходит для установки в ГПП-35/6 кВ.
Список литературы
1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ), М., Энергоатомиздат, 1988 г.

2. Руководящие указания по расчёту коротких замыканий, выбору и проверке аппаратов и проводников по условию короткого замыкания.

3. Электрооборудование станций и подстанций, Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин, М., Энергоиздат, 1987 г.

4. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения, М., Энергоиздат, 1981 г.

5. Справочная книга электрика, В.И. Григорьев, М., «Колос», 2004 г.

6. Электрические и электронные аппараты гл. 5, Ю.К. Розанов, М., Энергоатомиздат, 1998 г.

7. Электромагнитные переходные процессы, С.А.Ульянов, М., Энергия, 1970 г.

8. Методические указания к курсовой работе по ВВА

9. Масляные выключатели 35 кВ типов ВМ-35 и МКП-35 Москва 1963г.

10. http://forca.ru – электроэнергетика, оборудование документация

11. http://www.elec.ru – электротехнический интернет-портал

12. http://www.kenergo.su – ООО «КомплексЭнерго», продажа высоковольтного оборудования

13.http://www.avkenergo.ru – «АВК-Энерго», продажа высоковольтного оборудования.

14.http://www.tdtransformator.ru/ - «Трансформатор», торговый дом.

15.http://kipia.ru/ - ООО "Энергопромавтоматика", специализированное предприятие в области Контрольно-Измерительных Приборов и Автоматики ( КИПиА).

16.http://www.elec.ru/ - продажа высоковольтного оборудования