книги / Тяговые подстанции городского электрического транспорта

Выбор реакторов производится по следующим	условиям:
1) номинальное напряжение; 2) номинальный ток; 3)	индуктив­

ное сопротивление, ограничивающее ток к. з. Выбранный реак­ тор проверяется по остаточному напряжению на шинах установки до реактора.

Определение тока к. з. с учетом индуктивного сопротивле­ ния реактора было разобрано в гл. IV. Практически реактор приходится выбирать лишь после того, как на основании сравне­ ния расчетных данных с характеристикой аппаратов обнару­ жится, что тот или иной аппарат не удовлетворяет требованиям. Так было с выключателем типа ВГ-10М в примере 52-1.

Выбрать соответствующий реактор можно путем подбора~при пересчетах токов к. з. При этом могут быть три вида пересчета, соответствующие случаям, когда оборудование не подходит по току отключения, по динамическому действию или по термиче­ скому действию.

Если полученное значение сопротивления реактора более 6—8%, то в большинстве случаев вместо применения реактора целесообразнее заменить тип аппаратов, так как в противном случае потери в реакторе превысят 4—5%.

Реактор, выбранный по условиям ограничения тока, следует проверить по остаточному напряжению, которое желательно иметь в пределах 60—70%:

^Л>ст = *^р 7-----(53 1)

7р. ном

Выбранный реактор необходимо проверить на динамическую и термическую устойчивость по условиям

tp. макс ^ *у»
It p V ^ > L V t l -	(53-2)

§ 54. Выбор трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираются по следующим условиям: 1) номинальное напряжение первичной цепи С/1ном ; 2) номи­ нальный ток первичной цепи / 1ном ; 3) номинальный ток вторич­ ной цепи / 2Ш)м ; 4) класс точности; 5) номинальная мощность

вторичной цепи. Выбранные "трансформаторы тока	проверяются
на динамическую и термическую устойчивость.	трансформа­
Н о м и н а л ь н ы й ток п е р в и ч н о й це пи

тора выбирают по номинальному току установки с учетом того, что перегрузка трансформатора длительным током не должна быть более 10%. Следовательно, при выборе трансформатора то­ ка следует анализировать нагрузку при возможных вынужден­ ных режимах.

. Но м и н а л ь н ы й ток в т о р и ч н о й ц е п и трансформа­ тора выбирается в зависимости от типа приборов, присоединяе­ мых ко вторичной цепи.

На тяговых подстанциях трансформаторы тока могут питать амперметры, счетчики учета активной энергии, реле максималь­ ного тока, последовательные обмотки реле мощности, первичные обмотки быстронасыщающихся трансформаторов типа ТКБ-1

.и датчики телеметрии тока. Для этой цепи обычно используются

трансформаторы тока	со вторичным током 5 а.
К л а с с т о ч н о с т	и трансформатора тока выбирают в соот­

ветствии с назначением. При этом каждая из обмоток двухобмо­ точных трансформаторов может быть использована в своем

классе точности.	в т о р и ч н о й	ц е п и
Н о м и н а л ь н а я мо щн о с т ь

трансформатора тока не должна выходить за пределы мощно­ сти, гарантируемой заводом для данного класса точности. Вслед­ ствие малой индуктивности в цепи вторичных обмоток трансфор­ матора тока при выборе учитывают не геометрическую, а ариф­

метическую сумму сопротивлений:
z2 = Ъг + Ъх.	(54—1)

Мощность вторичной обмотки трансформатора в этом слу­

чае должна удовлетворять условию
S2 = 52 z2.		(54 -2)
Значения сопротивлений основных		приборов «привадятся
в справочниках.
Сопротивление контактов в зависимости от их числа берется
0,05 -г- 0,1 ом.
Сопротивление одного провода вычисляется по формуле
^?пр =	ом,	(54 3)

где I —длина провода между трансформатором тока и щитком приборов, м.

В релейных схемах на оперативном переменном токе транс­ форматор тока используется не только для питания реле защи­ ты, но и для питания отключающих катушек приводов. В послед­ нем случае требование точности заменяется требованием отдачи мощности, достаточной для надежной работы электромагнитов отключения.

Расчет отдаваемой мощности трансформаторов тока являет­ ся довольно сложным и трудоемким. Причина этого — появление высших гармоник при насыщении сердечника, потери в стали и нелинейный характер нагрузок.

Поскольку у большинства отечественных трансформаторов т'ока отдаваемая мощность достигает 400—500 ва при номиналь­ ном первичном токе, то расчет отдаваемой мощности не произ­ водят.

Динамическая устойчивость трансформатора тока характе­ ризуется коэффициентом динамической устойчивости. Поэтому трансформатор тока должен удовлетворять условию

1 ^ 2 1 \ лом ^ У

(54-4)

Термическая устойчивость трансформатора тока должна удовлетворять неравенству

			*ф,		з
откуда условие выбора
Л н о м Л т > / «		Y ~ T ~ -		(54-5)
Если в каталоге			при коэф­
фициенте	термической			устой­
чивости время не указывается,					Рис. 54-1. К примеру 54-1
то оно соответствует 1 сек.
Пример 54-1. Выбрать				трансформаторы	тока	ввода		кабелей		для приме­
ра 52-1.
Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах и предназначаются
для питания трехфазного счетчика активной энергии							(для		денежного расче­
та), амперметра, реле			мощности и реле максимального тока						(рис. 54-1).
Р е ш е н и е .		Выбираем		трансформатор	типа	ТПФ		с	коэффициентом
трансформации 300/5, двухобмоточиый, класса 0,5/3.							Обмотка			класса	0,5
включается	на	амперметр и		счетчик, обмотки класса			3 — для токовых				реле
и реле мощности. Расстояние между трансформатором и щитком 25 м.
Определяем		сопротивление приборов в цепи обмоток класса 0,5.
									Т а б л и ц а		54-1
		Расчетная таблица к примеру
						Сопротивление в цепи фаз, ом
	Наименование приборов					фаза ж				фаза к
Амперметр							0,07
Счетчик .							0,021			0,021
			И т о г о				0,091			0,021

Дальнейший расчет ведем для наиболее нагруженной фазы ж. Провода выбираем медные сечением 2,5 мм2. Сопротивление проводов с учетом схемы соединения

Rnp —	1,73 • 25	= 0,3 ом.
	57 • 2,5
Мощность в цепи вторичной обмотки

S2 = 52(0,091 + 0,3 + 0,1) = 12,3 ва.

Поскольку предельная мощность трансформатора в классе 0,5 равна 15 ва, то работа его в этом классе обеспечена.

Аналогичным образом проверяются условия работы обмоток трансформа­ тора класса 3.

Динамическая и термическая устойчивость выбранного трансформатора характеризуется коэффициентами /гд= 165 и &т= 75.

Поэтому на основании выражения (54-4)

у т • 300 ■165 • 10-3 = 70 ка.

Так как ударный ток в установке ty= 45 ка, то условию динамической устойчивости трансформатор тока удовлетворяет.

Термическую устойчивость выбранного трансформатора проверяем на ос­ новании (54-5):

	Лном = 300.75 = 22 500,
а	[ „ У h. = 12500 J/"9ÉÈ.= 11500.
Таким образом, выбранный трансформатор тока удовлетворяет всем усло­
виям	работы.

§ 55. Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбирают по следующим усло­ виям: 1).схема соединения; 2) номинальное напряжение первич­ ной обмотки; 3) класс точности; 4) мощность.

На тяговых подстанциях трансформаторы напряжения могут питать вольтметры, счетчики учета электроэнергии, обмотки на­ пряжения реле мощности, датчики телеметрии напряжения и ре­ ле контроля напряжения.

Для питания этих цепей могут быть использованы два одно­ фазных трансформатора, соединенных в открытый треугольник, или трехфазный трансформатор с соединением обмоток «звез­ да — звезда».

Контроль изоляции шин высокого напряжения на тяговых подстанциях обычно не производится, но если потребности в та­ ком контроле возникают, то следует применить либо три одно­ фазных трансформатора, соединенных по схеме «звезда — звез­ да» с заземленными нейтралями, либо пятистержневой транс­ форматор.

Ф орм улы для

оп р едел ен и я вторичны х н а гр у зо к тр ан сф ор м атор ов

н апр яж ени я

Схема

1

Схема 2

Схема 3

■& Нагрузка

Р а Ь — $ a b COS Та 6»

P a b — Р be — V

3 5 фаз X

Р а Ь

— S a b C O S <pa b

-f" S ca C O S (Tea

60°);

Pbc — $bc cos Tôc-

X cos (ср +

30°)

P b e

=

S bc C O S

4 b c +

Sca C O S

( c p c a —

60°)

Схема 6

Схема 4

Схема

5

cos (Taft — 30°) -

Y~3

cos ^ ca

^®0)»

p° = i N

r cos (^ " - 30°);

p b = у Ц

-

cos (lab + 30°) +

+

- p

T

C0S( n c - 30°);

Р ь = Р а

+ - y

Y

co s (чье ~

30°);

p

_

S b c

- COS (<pbc +

30°) +

Ра — Pb — Рс —

*£фаз c o s

Т

He~

i n

+

y y

œ

s ( f c a -

30°)

Pc'—

у —g

co s

(fbc + 30°)

П р и м е ч а н и е .

Определение реактивной нагрузки Q производится по тем же формулам, по с заменой cos на sin того же угла.

Класс точности трансформаторов напряжения выбирается в зависимости от назначения и от типа подключаемых приборов. Поскольку один трансформатор питает несколько приборов, то класс точности трансформатора определяют по прибору, требу­ ющему наивысшего класса точности. Обычно такими приборами являются счетчики учета электроэнергии класса 0,5 для денеж­

ного	расчета.	Счетчики технического учета и измеритель­
ные	-приборы	можно питать от трансформаторов класса

точности 1.

Мощность приборов, подключаемых к трансформатору, вы­ числяется в зависимости от типа и числа приборов (табл. 55-1), а также схемы соединения.

Для схем соединения 1 и 5 табл. 55-1 нагрузка определяется суммированием мощности в каждой из фаз. При этом, если коэф­ фициенты мощности приборов близки, то можно ограничиться приближенным вычислением по формуле

(55-1)

Мощность фаз с учетом коэффициента мощности каждого прибора определяется по формуле

•-*2 —	(^^приб COS (рприбГ "Ь (^*^приб Sin	Тпрнб) ~ —
	= V (ЕЯприб)2+ (EQnpne)2	(55-2)

Выбор трансформатора производят по наиболее нагружен­ ной фазе, сравнивая эту нагрузку с номинальной фазовой мощностью трансформатора соответствующего класса точ­ ности.

Определение фазовых нагрузок в цепи трансформатора на­ пряжения при различных схемах соединения обмоток трансфор­ маторов и нагрузок ведут по формулам табл. 55-1.

Пример 55-1. Выбрать трансформатор напряжения для кабельного ввода тяговой подстанции примера 52-1.

Трансформатор напряжения должен питать счетчик активной энергии,

вольтметр, реле мощности типа ИМБ-171.		трансформатор	типа		HTMK-10/10Ô
Р е ш е н и е .	Выбираем трехфазный
класса точности	0,5.
При двух трансформаторах тока, включенных в фазы А и С на вторич­
ной обмотке трансформатора напряжения, вольтметровые				обмотки		счетчика
и реле мощности будут включены между		фазами а и Ъ,	b	и с,	т. е.	по схе­

ме 4 табл. 55-1. Вольтметр имеет переключатель, позволяющий включать его между любыми фазами, поэтому учитываем наиболее неблагоприятный слу­ чай, когда вольтметр присоединен между фазами а и Ь.

Данные междуфазовых нагрузок, а также мощности приборов, сводив в табл. 55-2.

Расчетная таблица к примеру

		о	a
			a.
	Наименование	h ; о	о
			с.
		Ssg*
	приборов		с
		o g l	о
		I& &	cj
		9 = a	?
	Вольтметр	1	1
	Счетчик ак­
	тивной энергии	2	1
	типа И .
	Реле мощ­
	ности типа	1	2.
	ИМБ-171
	Итого	—	-

Требуемая				Мощность приборов
мощность, ва				между		между
		о	о	фазами а		фазами b
5 «				и Ь		и	с
	общая	Q.	X
одной катушь прибор
			э-“
		О	с	РаЬ	Qab	Р Ьс	Qbc
4,7	4,7	1	0	4 J	—	_	—
1,75	1,75	0,38	0,925	0,65	1,62	0,65	1,62
35	35	0,17	0,98	6	34	6	34
-	-	1j “	—	11,35 35,62		6,65	35,62

По данным табл. 55-2 определяем:

Sab = V р 1ъ + Qlb = V 11>32 + 35,62 = 37,2 ва,

Sbc = ] / _6,6J -h 35,6- = 36,2 ва,

cos<pa6 = g * - = ” |= 0 , 3 ; Çaii = 72°,

cos^ = 3§f = 0'177, ^ = 80°-

Нагрузка фазы a (по формулам схемы 4 табл. 55-1):

Pa =	37 2	cos 42° = 15,8 emt
	У з

372

=-y=~~ sin 42° = 14»6 eaP>

Sa = V 15,8- + 14.62 = 21,6 ea.

Нагрузка фазы b:

36,2

Pb = 15,8 + y = - cos 50° = 24,2 em,

Qb = 15,8 + y | = sln 50° = 31,6 вар,

S b = V 24,22 + 31,6-' = 40 ea.

Рс =	36,2		36,2		cos 20° =	20 вт,
	у —	cos 110° =■ у —
36,2			36,2	sin (—20°)		- — 7,1	вар,
Qc =	sin 110° =		у —
	Sc =	V 201 +	7,la	=	21,2 ва.

Фазовая мощность трансформатора напряжения класса ОД равна 120/3=40 ва, т. е. все фазы трансформатора недогружены. Если бы нагрузка превысила номинальное значение мощности трансформатора, то следовало бы

вместо трехфазного трансформатора взять два	однофазных, соединенных
в открытый треугольник. Тогда междуфазовая	мощность	трансформатора
класса 0,5 равнялась бы 80 ва вместо 40 ва.
Следует также отметить, что вольтметровые обмотки реле мощности типа
ИМБ-171 можно не держать постоянно под напряжением,		а подключать их
через контакты пускового токового реле.

§ 56. Выбор шин и опорных изоляторов

Во внутренних распределительных устройствах шины выпол­ няют из меди, алюминия и стали. По своей форме шины быва­ ют плоскими (с соотношением сторон от 1 5 до 1 10), круглы­ ми и фасонными. На тяговых подстанциях шины применяются обычно алюминиевые, плоские, окрашенные. Окраска шин улуч­ шает их охлаждение: теплопередача от пленки краски в воздух больше, чем от чистого металла, а теплоемкость пленки больше, чем у воздуха, следовательно, для ее нагрева требуется больше тепла. Окраска шин трехфазной системы производится в цвета: желтый, зеленый и красный. Шины распредустройства постоян­

ного тока окрашиваются: *положительной полярности	(плюсо­
вая)— вишневая, отрицательной (минусовая)— синяя.	в каче­
На открытых распределительных устройствах 35 кв

стве шин используются голые медные, алюминиевые или стале­ алюминиевые провода.

Выбор сечения шин производится по ПУЭ, в которых указа­ ны длительно допустимые токи при условии максимального на­ грева шин до +70° С и окружающей температуре +25° С.

Шины крепятся на изоляторах и при этом могут распола­ гаться плашмя или на ребро. В случае расположения шин плаш­ мя вследствие худшей теплоотдачи токовые нагрузки должны быть уменьшены: на 5% — для ширины полос до 60 мм и на 8% — для ширины полос более 60 мм.

Выбранные шины должны быть проверены на термическую и динамическую устойчивость. Проверка шин на термическую устойчивость токам короткого замыкания изложена в § 26.

Проверка шин на динамическую устойчивость сводится к на* хождению в материалах шин напряжения от действия электро­ динамических сил согласно § 27.

Наибольший изгибающий момент можно определить, рас­ сматривая шину как многопролетную балку (рис. 56-1) с равно­ мерно распределенной нагрузкой

М = ^ - к Г - с м ,

(56—1)

где F — сила, действующая в пролете I между опорными изоляторами, определяется по формуле (27—8).

	...
	_ Г ~	f	je	f		1
	— ф	ф	— !■?—	é —	— —	г
						V

Рис. 56-1. Трехфазная шинная конструкция

Расчетное напряжение в материале

‘расч- % кг/см*.

(56-2)

Рис. 56-2. Момент сопротивления плоских шин

Момент сопротивления плоских шин W см3 относительно оси, перпендикулярной к направлению действия силы, определяется в зависимости от расположения шин (рис. 56-2).

Момент сопротивления шин круглого сечения диаметром d

см \

(56 -3)

Допускаемое напряжение в материале шин не :должно превышать:

для меди	1400	кГ/смг,
для алюминия марки АТ	700	к Г /с м 2,
для алюминия марки ATT	900	к Г \с м 2,
для стали	1600	к Г /с м 2.
При выполнении шин в виде пакетов		из нескольких полос

расчет усложняется, однако в условиях тяговых подстанций та­ кие сборные шины не применяются.

Выбор изоляторов распределительных устройств производит­ ся по роду установки (внутренние или открытые), по назначе­ нию (опорные или проходные), по электрическому напряжению и по механической нагрузке.

Проходные изоляторы используют при проходе шин через стены и перекрытия внутри помещения и при выводе шин изздания.

Для внутренних установок опорные изоляторы выпускаются на напряжение 6, 10 и 35 кв и отличаются они между собой вы­ сотой или длиной. По механической прочности изоляторы выпу­ скаются четырех серий: А, Б, В и Д.

Маркировка типа изоляторов указывает назначение,; серию- и напряжение. Для проходных изоляторов дополнительно указы­

вается ток.	Например: тип ОА-Ю означает опорный		изолятор
серий А на	10 кв\ тип ПА-6/400— проходной изолятор		серии А
на 6 кв, 400 а.
Выбор опорных изоляторов по механической прочности про­
изводится путем сравнения электродинамической силы			Еэд* вы­
численной для		шин в пролете / между опорными изоляторами,
с допустимой		по каталогу механической нагрузкой. Нагрузка,,

обозначенная в каталогах, действует на скалывание изолятора и приложена в плоскости верхнего колпачка на высоте Н изо­ лятора.

Если шины на изоляторе установлены на ребро со средней высотой Н\ от основания изолятора, то допускаемую нагрузку Fi необходимо уменьшить:

(56—4)

При неровных пролетах шин по обе стороны от опорного изо­ лятора принимается среднее арифметическое усилие.

Выбор проходных изоляторов по механической прочности производится так же, как и опорных, сравнением допускаемой механической нагрузки на изолятор с электродинамической си­ лой, возникающей между шинами. Эту силу для проходных изо­ ляторов необходимо вычислять.для пролета, равного IJ2.