Рук-во к ЛР
.pdfРУ К О В О Д С Т В О
клабораторным работам по дисциплине
«Тяговые трансформаторные подстанции»
для студентов 5 курса специальности ЭНС
М О С К В А - 2 0 1 5
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ ПО ДИСЦИПЛИНЕ “ТЯГОВЫЕ И ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ”
Целью лабораторных занятий по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции» является:
•закрепление знаний и приобретение практических навыков, связанных со схемотехникой тяговых и трансформаторных подстанций (составление различных схем подстанций; изучение современного высоковольтного оборудования; составление схем заземляющих устройств тяговых подстанций; рассмотрение современных блочно-модульных подстанций);
•рассмотрение методов оперативного обслуживания тяговых подстанций, видов ремонтно-профилактических работ и сроков их проведения, производство оперативных переключений и подготовка рабочего места на подстанциях;
•закрепление теоретических знаний и освоение практических навыков, связанных с процессами короткого замыкания и отключения токов к.з. в системах электроснабжения постоянного и переменного тока.
Следует обратить внимание на то, что время, отводимое для лабораторных работ, невелико, поэтому надо стремиться использовать его рационально для осознанного восприятия материала по тяговым и трансформаторным подстанциям. Это поможет Вам при выполнении курсового проекта, а также будет способствовать успешной сдачи как зачета, так и экзамена по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции».
Лабораторные работы по тяговым подстанциям проводятся как с применением компьютеров, так и с использованием некоторых натурных образцов высоковольтной аппаратры.
Лабораторные занятия ведутся по трем крупным темам:
Тема 1 Схемотехника тяговых и трансформаторных подстанций.
Тема 2 Исследование процессов короткого замыкания в системе электроснабжения постоянного тока и отключения к.з. высоковольтными выключателями постоянного тока (БВ).
Тема 3 Исследование процессов короткого замыкания в системе электроснабжения переменного тока и отключения к.з высоковольтными выключателями переменного тока.
1.2 Методика проведения лабораторных работ и отчетность.
В соответствии с активной методикой проведения лабораторных работ, рекомендуется следующий порядок их выполнения:
1.Исходя из поставленных задач (в соответствии с руководством к лабораторным работам) и используя методические указания к каждой теме, следует теоретически проработать необходимые вопросы. Для самопроверки знаний следует ответить на приводимые к каждой теме контрольные вопросы.
2.Определить способы решения поставленных задач и согласовать их с преподавателем.
3.Выполнить поставленные задачи и показать их преподавателю.
При выполнении лабораторных работ следует соблюдать последовательность, которая указана в описании к каждой теме. При необходимости внесения в ход лабораторных работ каких-либо изменений, их следует согласовать с преподавателем.
Для выполнения лабораторных работ группа студентов делится на бригады. По выполненным лабораторным работам должен быть оформлен отчет, который должен быть у каждого студента в электронном виде, а в напечатанном виде может быть один на бригаду.
Вотчете по каждой теме следует привести:
•наименование и цель темы;
•сведения по пунктам темы, представленные в текстовом и графическом виде;
•общие выводы по работе.
1.3 Техника безопасности при проведении лабораторных работ.
При выполнении лабораторных работ следует строго соблюдать технику безопасности. Инструктаж по технике безопасности перед началом лабораторных работ проводится преподавателем и фиксируется в специальном журнале росписями студентов.
Что должно быть у каждого студента для сдачи зачета по лабораторным работам по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции».
1.Отчет с описанием выполненных пунктов по каждой из трех тем.
2.Ответы на контрольные вопросы по каждой из трех тем лабораторных занятий. Эти ответы должны быть у каждого студента и они должны быть приведены в тетради, где записаны лекции по «Тяговым подстанциям».
3.Временные диаграммы процесса трехфазного к.з. для задаваемой преподавателем начальной фазе напряжения ψ фазы А. Эти временные диаграммы для фаз А, В, С должны быть представлены в двух вариантах:
1.Ручное построение.
2.Компьютерная распечатка.
Эти материалы необходимы будут каждому студенту также и при сдачи экзамена по дисциплине «Тяговые и трансформаторные подстанции».
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
1.Бей Ю.М., Мамошин Р.Р., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции. Учеб. для вузов ж.д. транспорта. –М.: Транспорт, 1986. -319 с.
2.Правила устройства электроустановок. 7-е издание. -М.:
3.Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. ЦЭ-462. –М.: МПС, 1997. -78 с.
4.Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции: Учеб. для техникумов ж.д. транспорта. –М.: Транспорт, 1983. – 496 с.
5.Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог. Сборник справочных материалов. –М.: Трансиздат, 2004. – 384 с.
6.Марикин А.Н.; Мизинцев А.В. Новые технологии в сооружении и реконструкции тяговых подстанций. –М.: УМЦ по образованию на ж.д. транспорте, 2008. – 220 с.
7.Петров Е.Б. Электрические подстанции. Методические указания по дипломному и курсовому проектированию. –М.: Маршрут, 2004. – 245 с.
8.ГОСТ 26522-85. Короткие замыкания в электроустановках. –М.: Изд-во стандартов, 1989. – 17 с.
9.ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ, 1989. – 40 с.
10.Обучающее-контролирующая компьютерная программа «Электроснабжение на железнодорожном транспорте. Электроустановки. Оперативные переключения». –М.: УМК МПС РФ, 2002. (CD).
11.Инструкцию по техническому обслуживанию и ремонту оборудования тяговых подстанций электрифицированных железных дорог. ЦЭ-936.
- М.: Трансиздат, 2003. - 80 с.
12.Типовой проект организации труда на тяговой подстанции. ЦЭ МПС. –М.: Трансиздат, 2002. -40 с.
13.Инструкция по безопасности при эксплуатации электроустановок тяговых подстанций и районов электроснабжения железных дорог ОАО «РЖД». – М.: Техинформ, 2008. – 192 с.
14.Почаевец В.С. Электрические подстанции. Учеб. для студентов техникумов и колледжей ж.д. транспорта. –М.: Желдориздат, 2001. -512 с.
15.Почаевец В.С. Электрооборудование и аппаратура электрических подстанций. Уч. пособ. Для студентов вузов, техникумов, колледжей ж.д. транспорта. –М.: УМК МПС России, 2002, -56 с.
16.Инструкция по заземлению устройств электроснабжения на электрифицированных железных дорогах. ЦЭ-191. М.: МПС, 1993. – 68 с.
17.Усатенко С.Т. и др. Выполнение электрических схем по ЕСКД. Справочник. –М.: Изд-во стандартов, 1990. -325 с.
18.Информационные материалы в электронном виде по аппаратуре и процессам к.з. (CD).
Тема 1: Схемотехника тяговых и трансформаторных подстанций.
Цель работы:
•Освоение составления различных схем тяговых и трансформаторных подстанций, рассмотрение схем присоединения подстанций к линиям электропередач и основных требований, предъявляемым к подстанциям.
•Рассмотрение типовых схем отдельных присоединений и схем распределительных устройств.
•Изучение современной высоковольтной аппаратуры подстанций.
•Составление заземляющих устройств тяговых подстанций.
•Изучение современного схемотехнического построения блочно-модульных тяговых и трансформаторных подстанций.
•Ознакомление с методами оперативного обслуживания и выполнения ремонтно-профилактических работ на тяговых подстанциях.
•Рассмотрение производства оперативных переключений и подготовка рабочего места на тяговых подстанциях.
Последовательность выполнения темы № 1:
1.Рассмотреть назначение и классификацию тяговых и трансформаторных подстанций.
2.Изучить схемы присоединения подстанций к ЛЭП.
3.Составить структурную схему заданной тяговой подстанции (в соответствии с заданием на курсовой проект) и представить её в электронном виде. Составить структурную схему задаваемой преподавателем транс-
форматорной подстанции.
4.Рассмотреть основные требования, предъявляемые к подстаниям.
5.Изучить устройство и технические данные современного высоковольтного оборудования тяговых и трансформаторных подстанций.
6.Рассмотреть типовые схемы отдельных присоединений различных распределительных устройств (РУ) и составить (в электронном виде) схемы РУ в соответствии с вышесоставленной структурной схемой. Рассмотреть конструкции, планы и разрезы РУ.
7.На основании структурной схемы и схем отдельных РУ составить одно линейную схему (в электронном виде) заданной подстанции.
8.На основании составленной структурной и однолинейной схем подстанции представить расположение оборудования на плане подстанции.
9.Составить схемы заземляющих устройств тяговых подстанций переменного и постоянного тока.
10.Рассмотреть схемотехническое построение современных блочно-моду- льных тяговых и трансформаторных подстанций НИИЭФА-ЭНЕРГО.
11.Рассмотреть методы оперативного обслуживания тяговых подстанций, виды ремонтов и технического обслуживания электрооборудования тяговых подстанций и сроков их проведения.
12.По компьютерной программе «Оперативные переключения» рассмотреть производство оперативных переключений на тяговых подстанциях и подготовку рабочего места на конкретном присоединении.
Контрольные вопросы к 1-й теме лабораторных работ.
1.Каково назначение и как классифицируются тяговые и трансформаторные подстанции?
2.Как выполняется присоединение подстанций к ЛЭП и что является определяющим в выборе схем присоединения?
3.Сколько промежуточных подстанций может располагаться между опорными подстанциями? В каких случаях допускается применять отпаечные подстанции?
4.Какие существуют виды схем и что представляют собой структурные схемы тяговой и трансформаторной подстанции?
5.Каковы основные требования, предъявляемые к тяговым подстанциям
вцелом, а в частности – к распределительным устройствам тягового электроснабжения 3,3 кВ, 27,5 кВ и 2х27,5 кВ?
6.Как выполняются цепи отсоса тяговых подстанций переменного и постоянного тока?
7.Охарактеризуйте виды оборудования, применяемого на тяговых и трансформаторных подстанциях.
8.Какова концепция применения современной высоковольтной аппаратуры на тяговых подстанциях?
9.Охарактеризуйте современную высоковольтную аппаратуру, применяемую
вразличных РУ тяговых и трансформаторных подстанций.
9.Каковы основные технические данные и отличительные особенности вакуумного выключателя ВВ/TEL?
10.В чем состоит преимущество ОПН перед вентильными разрядниками?
11.Какова классификация исполнений РУ 27,5 кВ. 3,3 кВ. 2х27,5 кв, 6(10)кВ?
12.Охарактеризуйте типовые схемы отдельных присоединений тяговых подстанций переменного и постоянного тока и ячейки КСО и КРУ для РУ 3,3 кВ, 27,5 кВ, 6(10) кВ.
13.Охарактеризуйте однолинейную схему тяговой подстанции постоянного и переменного тока, а также расположение оборудования на плане подстанций.
14.Как выполняются заземляющие устройства тяговых подстанций постоянного и переменного тока?
15.Каковы преимущества схемотехнического построения и технологии сооружения блочно-модульных тяговых и трансформаторных подстанций «НИИЭФА-ЭНЕРГО»?
16.Каковы методы и виды оперативного и технического обслуживания
тяговых подстанций?
19.Каковы общие требования к оперативным переключениям на тяговых подстанциях, а также выполнение технических и организационных мероприятий при подготовке рабочего места на каком-либо присоединении тяговых подстанциях?
Тема 2: Исследование процессов короткого замыкания в системе электроснабжения постоянного тока и отключение к.з. высоковольтными выключателями
постоянного тока (БВ).
Цель работы:
•исследование процесса к.з. на стороне выпрямленного напряжения тяговой подстанции постоянного тока;
•оценка влияния параметров цепи к.з. на процесс короткого замыкания.
•рассмотрение возникновения дуги и её гашения на постоянном токе;
•рассмотрение современных быстродействующих выключателей постоянного тока (БВ);
•исследование процесса отключения к.з. с помощью БВ.
Последовательность выполнения темы № 2:
1.На основании заданной электрической схемы тяговой подстанции постоянного тока (рис. 2.1) составить схему замещения для цепи к.з. в точке КЗ и упростить полученную схему.
|
|
S= |
|
110кВ |
Sкз |
|
|
35кВ |
|
ТП |
|
|
10кВ |
|
|
ПТ |
|
- |
|
|
Ср |
ПВ |
|
|
+3,3кВ |
|
|
|
БВ |
|
L C |
К.С. |
Rотс |
ФУ |
КЗ |
|
||
Р
Рис. 2.1. Упрощенная электрическая схема подстанции постоянного тока.
2.Для полученной упрощенной схемы замещения составить математическую модель процесса к.з.
3.Решить полученную математическую модель различными методами:
•аналитическими (непосредственного интегрирования; операторным методом; классическим методом);
•численными методами (методом Эйлера; Рунге-Кутта 4-го порядка; с помощью функции Odesolve в среде Mathcad);
•виртуальным физическим моделированием с использованием программного пакета Electronics Workbench.
4.По задаваемым числовым значениям параметров цепи к.з. рассчитать и построить зависимость тока к.з. от времени - iк(t).
5.Рассмотреть влияние параметров цепи к.з. на процесс к.з.
6.Рассмотреть возникновение дуги и её гашение при к.з. на постоянном токе.
7.Рассмотреть современные быстродействующие выключатели постоянного тока (ВАБ-49; ВАБ-70; ВАБ-77; Gerapid; ВАБ-206).
8.Рассмотреть процесс отключения к.з. быстродействующим выключателем постоянного тока.
Контрольные вопросы ко 2-й теме лабораторных работ.
1.Как составляется и что представляет собой математическая модель для исследования процесса к.з. в системе электроснабжения постоянного тока и какими методами может быть решена математическая модель процесса к.з.?
2.Какими составляющими представляется ток к.з. при классическом методе решения математической модели?
3.Что такое постоянная времени цепи? Почему принимается, что переходной процесс длится 3÷5 постоянных времени цепи?
4.Каким выражением определяется ток к.з. и по какому закону изменяется ток к.з. в системе электроснабжения постоянного тока?
5.Как рассчитывается ток к.з. и каков порядок числовых значений токов к.з. и времени достижения установившегося значения на стороне выпрямленного напряжения тяговой подстанции постоянного тока?
6.Как влияет величина индуктивности и активного сопротивления на процесс к.з?
7.Охарактеризуйте классификацию и типы современных БВ. Из каких основных частей состоти БВ? Какой принцип отключения тока к.з. реализуется в БВ различных типов?
8.Охарактеризуйте БВ «НИИЭФА-ЭНЕРГО» типа ВАБ-206 и каковы его основные технические данные?
9.Охарактеризуйте гашение дуги в быстродействующих выключателях постоянного тока?
10.Охарактеризуйте процесс отключения тока к.з. БВ. В чем принципиальное отличие быстродействующих выключателей от автоматов максимального типа?
Тема 3. Исследование процессов короткого замыкания в системе электроснабжения переменного тока и отключение токов к.з.
высоковольтными выключателями переменного тока
Цель работы:
1.исследование процессов короткого замыкания и влияния параметров цепи к.з. на процесс к.з. в системе электроснабжения переменного тока;
2.количественная оценка тока при к.з. на шинах переменного напряжения тяговой подстанции;
3.рассмотрение и построение процесса трехфазного к.з.;
4.рассмотрение дуги переменного тока и её гашения в высоковольтных выключателях переменного тока.
Последовательность выполнения темы № 3:
1.Исследование процессов к.з. и влияния параметров цепи к.з. на процесс к.з. на шинах переменного тока тяговой подстанции (рис. 3.1).
2.Количественная оценка тока при к.з. на шинах переменного тока 10 (35) кВ тяговой подстанции (рис. 3.1).
3.Построение процесса трехфазного короткого замыкания.
4.Рассмотрение дуги переменного тока и её гашения в высоковольтных выключателях переменного тока.