1. Составление однолинейной схемы главных электрических соединений подстанции

На тяговых подстанциях постоянного тока применяется схема с двойной трансформацией, с использованием трёхобмоточных понижающих и двухобмоточных преобразовательных трансформаторов.

РУ-3,3 кВ состоит из рабочей (плюсовой шины), минусовой и запасной шин. Плюсовая и запасная шины разделяются двумя разъединителями на три секции, а минусовая шина не секционируется.

Выпрямительные агрегаты присоединяют к шинам РУ-3,3 кВ через быстродействующие выключатели (БВ) и разъединители. На каждой подстанции устанавливаются два преобразовательных агрегата – один рабочий, другой – резервный.

К средней секции РУ-3,3 кВ присоединяется сглаживающее устройство. Для повышения отключающей способности БВ и снижения перенапряжений параллельно реакторам сглаживающего устройства подключается разрядное устройство УРД – 1.

Фидеры контактной сети через БВ и разъединители с одной секции питают пути одного направления, а с другой – другого направления.

К каждой секции шин РУ, где подключены преобразовательные агрегаты, подключены также ТСН, ТН и ОПН.

На основе исходных данных, перечисленных указаний и типовых проектных решений можно составить предварительную однолинейную схему главных электрических соединений заданной тяговой подстанции, определить состав электрооборудования подстанции. В дальнейшем предстоит это оборудование выбрать по рабочим токам и напряжениям и проверить по т.к.з. на электродинамическую и термическую устойчивость.

На схеме главных электрических соединений следует указать типы выбранного оборудования и токоведущих частей тяговой подстанции.

2. Выбор числа, типа и мощности агрегатов и транформаторов

Необходимое число выпрямителей определяется по формуле:

,

где I_ср – средний ток нагрузки подстанции, А; I_dн – номинальный ток выпрямителя, А; K_пер – коэффициент перегрузки.

Выбираем два выпрямителя ПВЭ-5АУ1.

Принятое число выпрямителей проверяется по максимальному току нагрузки по условию:

,

где I_1мин. – допустимый одноминутный ток выпрямителя, принимается 5000 А I_наиб. – наибольший ток нагрузки подстанции, 6000 А.

10000>6000

1. Выбор трансформатора СН.

Устанавливаются два ТСН с вторичным напряжением 380/220 В, каждый из которых рассчитывается на полную мощность СН.

Питание осуществляется от шин РУ-10 кВ.

Мощность ТСН:

где K_СН – коэффициент собственных нужд, равный 0,008 – 0,01 – для подстанций постоянного тока; n_ТП – число понижающих трансформаторов на тяговой подстанции (n_ТП = 2); S_НТП – номинальная мощность понижающего трансформатора; S_аб – мощность устройств автоблокировки для опорных и транзитных подстанций равна для отпаечной – 40 кВ∙А; S_МХ – мощность передвижной базы масляного хозяйства равна 20,0 кВ∙А.

По справочным данным выбираем трансформатор типа ТМ-400/10.

2. Выбор понижающего трансформатора.

Наибольшая расчётная мощность силового понизительного трансформатора определяется по формуле:

,

где S_Т – мощность тяговой нагрузки, кВ∙A; S_СН – мощность трансформатора собственных нужд, кВ∙А; S_р – мощность районной нагрузки на шинах 35 кВ, кВ∙А; К_р – коэффициент, учитывающий разновременность наступления максимумов тяговой и нетяговой нагрузок, принимается в пределах 0,95 – 0,98.

кВА

По условию выбираем трансформатор типа ТДТН-16000/110.

3. Расчет наибольших рабочих токов.

Наибольший рабочий ток для вводов и шин отпаечной № 3 (рис.1.1) подстанции может быть определён по выражению:

,

где K_пер – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, зависящий от температуры окружающей среды и начальной нагрузки, принимаем K_пер = 1,5.

Наибольший рабочий ток на выводах понижающих трансформаторов может быть определён по выражению:

.

Наибольший рабочий ток шин СН и НН понижающих трансформаторов и секционного выключателя может быть определён по выражению:

,

где K_{рн ΙΙ} – коэффициент распределения нагрузки по шинам вторичного напряжения, равный 0,5 – 0,7 (0,5 – при числе присоединений пять и более, 0,7 – при меньшем числе присоединений).

Наибольший рабочий ток первичной обмотки преобразовательного трансформатора может быть определён по выражению:

,

где K_пер – коэффициент перегрузки, с учётом перегрузочной способности выпрямителя, принять K_пер = 1,25; S_НПРТР – номинальная мощность преобразовательного трансформатора; U_н1 – номинальное напряжение первичной обмотки преобразовательного трансформатора.

Наибольший рабочий ток вторичной обмотки преобразовательного трансформатора может быть определён:

для трёхфазной мостовой и двенадцатипульсовой схемы выпрямления

,

где I_dн номинальный выпрямленный ток полупроводникового преобразователя.

Наибольший рабочий ток главной и «плюсовой» шины РУ-3,3 кВ тяговой подстанции постоянного тока

,

где K_рн – коэффициент распределения нагрузки на шинах (при N = 2 K_рн =0,8); N –число преобразовательных агрегатов на подстанции.

Наибольший рабочий ток запасной шины РУ-3,3 кВ I_р.наиб. = I_ф.наиб., где I_ф.наиб. – наибольший рабочий ток фидера контактной сети; принимаем

I_ф.наиб =3000А.

Наибольший рабочий ток минусовой шины РУ-3,3 кВ I_р = N∙I_d=6000А

Наибольший рабочий ток нетяговых потребителей определяется по выражению

Таблица 2.1 - Выбор и проверка коммутирующей аппаратуры

Тип выбираемого аппарата	Расчётные данные						Паспортные данные							Результат (годен, не годен)
	Uраб, кВ	Iраб.max, кА	Iп0, кА	iу, кА	Bк, кА2∙t	qmin, мм2		Uном, кВ	Iном, кА	Iном.откл, кА	iскв, кА	I2∙tТ, кА2∙t	qш, мм2
ОРУ-110кВ	1	2	3	4	5	6		7	8	9	10	11	12
Шины АС-95	110	0,1	3,8	9,66	36,1	69,3		110	0,33					годен
Разъединитель РНД(3)-110/630	110	0,1	3,8	9,66	36,1			110	0,63		80	1452		годен
Выключатель ВМТ-110Б-25/1250	110	0,1	3,8	9,66	36,1			110	1,25	25	65	1875		годен
Тр-р тока ТФНД-110М	110	0,1	3,8	9,66	36,1			110	0,3		63,6	1518,7		годен
Разрядник ОПН-110	110	0,1	3,8	9,66	36,1			110						годен
Изолятор ПС-70	110	0,1	3,8	9,66	36,1			110						годен
Привод ПП-61														годен
Двигатель МУН-13														годен
РУ-35кв
Шины АС-95	35	0,39	1,94	4,94	5,4	69,3		35	0,33					годен
Разъединитель РНД(3)-35/630	35	0,39	1,94	4,94	5,4			35	0,63	18,5	64	1600		годен
Выключатель ВГБЭ-35/630	35	0,39	1,94	4,94	5,4			35	0,63	12,5	35	468,7		годен
Тр-р напряжения НОМ-35-66	35	0,39	1,94	4,94	5,4			35						годен
Тр-р тока ТФНД-35М	35	0,39	1,94	4,94	5,4			35	0,3		42,4	1140,7		годен
Разрядник ОПН-35-10УХЛ	35	0,39	1,94	4,94	5,4			35						годен
Изолятор ПС-70	35	0,39	1,94	4,94	5,4									годен
РУ-10кВ
Шины 80х5	10	1,38	4,81	12,2	56,6	83,6			15					годен
Разъединитель РВРЗ-10/2000-1	10	1,38	4,81	12,2	56,6			10	2		47	3969		годен
	1	2	3	4	5	6		7	8	9	10	11	12
Выключатель ВВТЭ-10-20/1600	10	1,38	4,81	12,2	56,6			10	1,6	20	20	675		годен
Тр-р напряжения НТМН-10	10	1,38	4,81	12,2	56,6			10						годен
Тр-р тока ТПОЛА-10/1500/5	10	1,38	4,81	12,2	56,6			10	1,5		33,9	28518		годен
Разрядник ОПН-10	10	4,81	12,2	56,6	4,81			10						годен
Изолятор ОФ-10/375	10	4,81	12,2	56,6	4,81			10						годен
РУ-3,3кВ
Шины: +3 – 120х8 -4 – 120х10 Зап. – 120х8	3,3 3,3 3,3	4,8 6	30,9	21,2					4,25 6 2,04					годен
Разъединитель РВ-10/4000														годен
Выключатель ВАБ-43-4000/30-Л-У4			30,9	21,2						4				годен
Разрядник ОПН-3,3-0,1 ОПНК-П1-3,3УХЛ1	3,3 3,3		30,9	21,2					3,3 3,3					годен
Изолятор ОФ-6-375	3,3		30,9	21,2						6				годен
РУ-0,4кВ
Шины А60х6	0,4	34,6	11,5	21,2	93,3	107				870				годен
Выключатель ВАМУ	0,4	34,6	11,5	21,2	93,3									годен
Разрядник ОПН-0,4	0,4	34,6	11,5	21,2	93,3				0,4					годен
Изолятор ОФ-6-375	0,4	34,6	11,5	21,2	93,3				0,4					годен
Тр-р тока ТОП-0,66	0,4	34,6	11,5	21,2	93,3				0,4	800				годен