_методички / ТиТрПС / Сапельченко-21.37

А. М. САПЕЛЬЧЕНКО, Ю. В. КОНДРАТЬЕВ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ЧАСТЬ 1 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

ОМСК 2004

Министерство путей сообщения Российской Федерации Омский государственный университет путей сообщения

_______________________

А. М. Сапельченко, Ю. В. Кондратьев

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Часть 1 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

вкачестве методических указаний к выполнению курсовых и дипломных проектов по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции»

Омск 2004

УДК 621.331:621.311(075.8) ББК 39.217.12я73 С19

Проектирование тяговых подстанций постоянного и переменного тока. Часть 1. Расчет токов короткого замыкания: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции»/ А. М. Сапельченко, Ю. В. Кондратьев; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2004. 39 с.

Рассмотрены различные методы расчета токов короткого замыкания, даны некоторые теоретические положения по расчету короткого замыкания, приведен пример расчета токов короткого замыкания, выполненный инженерным и машинно-ориентированным методами.

Методические указания предназначены для студентов очного и заочного обучения специальности 101800 – « Электроснабжение железных дорог», могут быть полезны при выполнении дипломных проектов и проведении занятий со слушателями ИПКП.

Библиогр.: 9 назв. Табл. 9. Рис. 6.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Н. Зажирко; доктор техн. наук, профессор А. Т. Бурков.

______________________

© Омский гос. университет путей сообщения, 2004

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………...... 5 1. Проектирование тяговых подстанций с использованием ЭВМ………………. 6

1.1.Состав курсового проекта……………………………………………………... 6

1.2.Исходные данные…………………………………………………………….... 7

1.3.Виды аварийных режимов и методы их расчета …………………………... 18

1.3.1. Системы единиц и координат, используемые в расчетах аварийных режимов…………………………………………………………………….. 20

1.3.2.Расчетные условия…………………..……………………………………… 20

1.3.3.Методы расчета токов короткого замыкания в относительных базовых

и именованных единицах………………………………………………….. 22

1.4.Характеристика метода узловых напряжений и программ расчета токов короткого замыкания на ЭВМ ……………………………………………. 29

1.4.1.Применение метода узловых напряжений для инженерных расчетов токов короткого замыкания….………………………………… 29

1.4.2. Использование	программы	TKZ	для	расчета	токов
короткого замыкания…...…………………………………………………		32
Библиографический список……………………………………………………… 38

ВВЕДЕНИЕ

Курсовой проект по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции» предполагает в ходе его выполнения изучение процессов короткого замыкания, выбор и обоснование схемы коммутации, а также коммутационного и измерительного оборудования.

Впервой части методических указаний рассматривается методика расчета токов коротких замыканий, во второй части приведен порядок выбора схем и коммутационного оборудования тяговых подстанций.

Расчеты аварийных режимов в системах электроснабжения играют важную роль при планировании развития систем, при проектировании или эксплуатации систем электроснабжения. Главной причиной аварийных режимов выступают разные виды короткого замыкания, например трехфазное и несимметричное. Увеличение тока вследствие короткого замыкания может привести к термическому и динамическому повреждению электрооборудования, к потере статической и динамической устойчивости энергосистемы.

Современные методы расчета токов короткого замыкания ориентированы на применение электронных вычислительных машин (ЭВМ). Это, прежде всего, методы, основанные на интегрировании систем обыкновенных дифференциальных уравнений, дифференциальных уравнений Парка-Горева, и машинно-ориентированный метод узловых напряжений.

Существует немало программ, использующих машинно-ориен- тированный метод узловых напряжений. Они отличаются друг от друга предельной размерностью схемы замещения (числом узлов и ветвей), учетом или неучетом активных сопротивлений элементов рассматриваемой энергосистемы и другими деталями.

Вданных методических указаниях более подробно рассмотрена программа TKZ, предназначенная для расчета параметров аварийного режима в замкнутой схеме замещения (комплексной схеме) предельной размерностью 100 узлов и 100 ветвей.

1.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ

СИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭВМ

1.1.Состав курсового проекта

Вкурсовом проекте должны быть разработаны следующие разделы. Реферат.

Содержание. Введение.

1. Исходные данные и их анализ. 1.1. Исходные данные и схемы.

1.2.Основные требования к проектированию тяговых подстанций, руководящие документы.

1.3.Сравнение, обоснование и выбор схемы главных электрических соединений.

2. Расчет токов короткого замыкания.

2.1.Расчет максимальных и минимальных токов трехфазного короткого замыкания.

2.2.Расчет токов несимметричного короткого замыкания.

3. Выбор токоведущих элементов и коммутационных аппаратов.

3.1.Выбор токоведущих частей.

3.2.Выбор выключателей.

3.3.Выбор разъединителей.

4. Выбор контрольно-измерительной аппаратуры.

4.1.Выбор измерительных приборов и реле.

4.2.Выбор трансформаторов тока.

4.3.Выбор трансформаторов напряжения. 5. Выбор источников оперативного тока.

5.1.Выбор аккумуляторной батареи.

5.2.Выбор подзарядного и зарядного агрегатов.

6. Компоновка оборудования открытых и закрытых распределительных устройств.

Заключение.

Список использованных источников.

Графическая часть проекта включает в себя чертежи, выполненные на ватмане формата А1:

1) схему главных электрических соединений проектируемой подстанции;

2) план открытого распределительного устройства и один из характерных разрезов по плану открытого распределительного устройства (по заданию преподавателя).

1.2. Исходные данные

Исходные данные для выполнения курсового проекта составлены на основе источников [1 – 6] и приведены в табл. 1.1 – 1.5. Вариант исходных данных студент определяет по двум последним цифрам номера своей зачетной книжки. Схема внешнего электроснабжения приведена на рис. 1.1. Для студентов заочного отделения (в случае ручного расчета) в схеме между шинами системы С1 и электростанцией с генераторами Г2 имеется электрический разрыв, а система С2 отсутствует.

Мощность систем при расчетах принять Si = ∞, схему включения – с заземленной нейтралью, напряжение системы Uс – равным соответствующему среднему номинальному напряжению сети, указанному на схеме. Сопротивления прямой XIс и нулевой Х0с последовательностей системы, приведенные к напряжению Uc, указаны в табл. 1.1. При расчетах рекомендуется принять допущение – сопротивления прямой и обратной последовательностей системы и генераторов электрических станций одинаковые, т. е. XIс= ХIIс и ХIг= ХIIг.

При выполнении курсового проекта следует принять, что все линии электропередач (ЛЭП) выполнены с грозозащитными тросами, а генераторы снабжены автоматическим регулированием возбуждения (АРВ).

В расчетах рекомендуется пренебречь длиной ответвлений от ЛЭП до шин проектируемых подстанций, полагая ее равной нулю.

При выборе и анализе исходных данных необходимо учитывать, что на каждой проектируемой подстанции устанавливается по два одинаковых понижающих трансформатора, выпрямительных агрегата и трансформатора собственных нужд. Для питания нетяговых потребителей, расположенных вдоль железной дороги, на тяговых подстанциях постоянного тока должны быть предусмотрены два фидера 10 кВ продольного электроснабжения, а на тяговых подстанциях переменного тока – два фидера «два провода – рельс» (ДПР). От этих фидеров обеспечивается также резервное электроснабжение устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ).

									Таблица 1.1
		Исходные данные
	Вариант элементов сети в			Данные о системе						Вариант
Последние		схеме
										типа
цифры				С1			С2
	генерато	трансфо								подстан
номера			ЛЭП	ХIс,		Х0с,	ХIс,	Х0с,
	ры	рматоры								ции
зачетки				Ом		Ом	Ом		Ом
1	2	3	4	5		6	7		8	9
00	1	5	2	1		1	1		3	1
01	2	1	2	2		2	1		5	2
02	3	2	3	3		3	2		6	3
03	4	3	3	1		4	2		4	4
04	5	4	4	2		5	3		5	5
05	1	5	4	3		6	3		6	6
06	2	1	5	1		7	1		4	7
07	3	2	5	2		8	1		5	1
08	4	3	1	3		1	2		6	2
09	5	4	1	1		2	2		4	3
10	1	5	2	2		3	3		5	4
11	2	1	2	3		4	3		6	5
12	3	2	3	1		5	1		4	6
13	4	3	3	2		6	1		5	7
14	5	4	4	3		7	2		6	1
15	1	5	4	1		8	2		4	2
16	2	1	5	2		1	3		5	3
17	3	2	5	3		2	3		6	4
18	4	3	1	1		3	1		4	5
19	7	4	1	2		4	2		5	6
20	1	5	2	3		5	2		6	7
21	2	1	2	1		6	3		4	1
22	3	2	3	2		7	3		5	2
23	4	3	3	3		8	1		6	3

Продолжение табл. 1.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
24	5	4	4	1	1	2	4	4
25	1	5	4	2	2	2	5	5
26	2	1	5	3	3	3	6	6
27	3	2	5	1	4	3	4	7
28	4	3	2	2	6	2	5	1
29	5	4	2	3	5	1	6	2
30	1	5	3	1	3	3	2	3
31	2	4	3	2	7	2	4	4
32	3	3	4	3	8	1	1	5
33	4	2	3	2	4	1	5	6
34	5	1	4	2	4	1	6	7
35	1	5	5	2	5	2	4	1
36	2	4	5	3	5	3	5	2
37	3	3	4	3	5	3	4	3
38	4	2	3	3	5	2	5	4
39	5	1	2	4	5	1	6	5
40	1	5	1	4	5	1	5	6
41	2	4	1	4	5	2	4	7
42	3	3	2	2	5	3	5	1
43	4	2	3	1	5	3	5	2
44	5	1	4	1	2	2	3	3
45	1	5	5	1	2	1	4	4
46	2	4	5	1	2	2	3	5
47	3	3	4	1	2	2	5	6
48	4	2	3	1	2	3	5	7
49	5	1	2	3	2	3	6	1
50	1	5	1	3	3	1	3	2
51	2	4	1	3	3	1	5	3
52	3	3	2	3	3	2	4	4
53	4	2	3	3	3	2	6	5
54	5	1	4	1	3	3	4	6
55	1	5	5	2	1	3	5	7
56	2	4	5	3	1	2	4	1

Продолжение табл. 1.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
57	3	3	4	4	2	2	5	2
58	4	2	3	5	3	1	5	3
59	5	1	2	2	4	1	6	4
60	1	5	1	2	5	2	4	5
61	2	1	1	4	5	1	4	6
62	3	2	2	4	5	2	5	7
63	4	3	3	1	5	3	6	1
64	5	4	4	2	1	4	1	2
65	1	5	5	3	2	5	2	3
66	2	1	1	4	3	5	3	4
67	3	2	2	5	4	5	4	5
68	4	3	3	3	5	5	5	6
69	5	4	4	3	5	5	3	7
70	1	5	5	2	5	3	5	1
71	2	2	3	2	4	1	5	2
72	2	1	4	2	4	4	6	3
73	2	5	5	2	5	4	4	4
74	2	3	5	3	5	4	5	5
75	2	3	4	3	2	4	4	6
76	1	3	3	3	2	4	5	7
77	1	4	2	4	2	4	6	1
78	1	4	1	4	5	4	5	2
79	2	4	1	4	5	4	4	3
80	3	5	2	2	5	3	5	4
81	4	5	2	1	5	3	5	5
82	5	1	2	1	2	2	3	6
83	1	5	3	1	2	1	4	7
84	2	4	3	1	2	2	3	1
85	3	5	3	1	2	2	5	2
86	4	2	3	1	2	3	5	3
87	5	1	2	3	2	6	6	4
88	1	5	1	3	3	6	3	5
89	2	5	1	3	3	6	5	6