Для эффективного функционирования подстанции, необходимо провести расчет нагрузок, что позволит выбрать трансформаторы с нужными параметрами. Для этого требуется вычислить некоторые величины на основании которых производятся расчеты. В данном случае мы используем статистический метод расчета, основанный на среднем квадратичном отклонении и средней нагрузке. В расчетах удобно использовать МВт как единицу измерения.

Дополнительно можно определить максимально возможную нагрузку, обозначаемую как Pmax. Для этого используется специальное выражение, включающее в себя несколько параметров. Определение максимальной нагрузки позволяет предотвратить возможные проблемы с оборудованием и быть уверенным в его надежности.

Как правило, расчеты проводятся с учетом потребности в энергии в разное время суток, что позволяет оценить не только максимальную, но и минимальную нагрузку на подстанцию. Производя такие расчеты, можно определить общую нагрузку на подстанцию и рассчитать ее широкий диапазон работы. Такой подход позволяет добиться высокой устойчивости работы системы электроснабжения в целом.

= , (1)

где – статическая составляющая, принимается равной 2,5;

– математическое значение среднеквадратичного уклонения.

Среднее значение активной нагрузки определяется как отношение значения активного потребления электроэнергии к рассматриваемому периоду времени. Определим P_cp, воспользовавшись формулой:

(2)

Исходя, из выражения 2 получим:



Далее необходимо рассчитать дисперсию для активных нагрузок:

(3)

где P_i – нагрузка каждого часа, МВт;

Р_ср – среднесуточная нагрузка, МВт, n – количество часов. [5]

Согласно формуле 3, выражение примет вид:



, МВт,

Подставляя полученные значения в формулу 1., можем определить максимальную нагрузку:



Для расчета реактивной нагрузки объекта электроснабжения была проведена аналогичная процедура. Результаты расчетов для обеих нагрузок представлены в таблице 8 для удобства.

---

Таблица 8 – Результаты расчётов нагрузок

Активная нагрузка	Реактивная нагрузка
4,168 МВт	2,896 МВАр

Рассчитаем полную нагрузку потребителей:

S_max= МВА.

2.2 Оценка оптимальности места расположения подстанции

Для подбора оптимального места размещения главной понижающей подстанции используется картограмма электрических нагрузок. Картограмма нагрузок – это план проектируемого объекта, на котором изображены распределения нагрузок потребителей электроэнергии в его различные подразделения. Картограмма представляет собой окружности, где площадь каждой окружности соответствует расчетной мощности в выбранном масштабе. Радиусы окружностей определяются по формуле (4). Центры окружностей совпадают с центрами нагрузок цехов. Для удобства, расчеты радиусов окружностей потребителей сведены в таблицу 9 и проводятся аналогично расчетам по формуле 4:

(4)

где r_i – радиус круга, площадь которого соответствует расчетной активной мощности i–го цеха, м;

Р_i – расчетная активная нагрузка i–го цеха, кВт;

m – масштаб для определения площади круга, m = 0, 0005 кВт/м².



Рисунок 2 – Фактическое место расположения тяговой подстанции

В планировании размещения подстанции для нагрузок ТСН-1, учитывается, что при нанесении точки на карте, электроэнергия не потребляется. Поэтому для этой нагрузки используется только ТСН-2

Центр нагрузок лучше располагать в центре нагрузок (ЦЭН), что обусловлено технико-экономическими соображениями. Для определения ЦЭН используются приближенные методы, такие как метод определения центра тяжести масс однородных плоских фигур. Для определения координат центра нагрузок используется формула 5.

Таблица 9 – Расчетные данные для построения картограммы

Название потребителя	xi, м	yi, м	Pi, кВт	ri, м
ТСН­­­–1	0	0	0	0
ТСН–2	650	650	805,5	716,28

---

(5)

где P_i– мощность i–го фидера;

x–i, y–i – расстояние от питаемых точек до осей x и y.

Подставив найденные значения, получим:



В случае необходимости более удобного размещения, местоположение подстанции может быть скорректировано [5]. Для выполнения проектов системы электроснабжения необходимо определить числовые характеристики каждого нетягового потребителя по формуле 6.

(6)

Подставим мощности нетяговых потребителей (таблица 10).

Таблица 10 – Мощности не тяговых потребителей

Не тяговые потребители	Pi, кВт	Вероятность
ТСН–1	0	0
ТСН­–2	805,5	1

Определим числовые характеристики распределения из следующих выражений:







Пٜодٜстٜаٜвٜим имеющиеся значения в формулы:













Определим зону рассеяния ЦЭН [5]. Она имеет форму эллипса, полуоси которого определяются по следующему выражению (7):

(7)

Мы можем определить зону рассеяния ЦЭН, прибегнув к формуле, которая показывает, что эллипс имеет полуоси. Однако, поскольку мы хотим вычислить местоположение понизительной подстанции, мы можем просто использовать данные из источника [5], чтобы построить местоположение тяговой подстанции на рисунке 3 в масштабе 1см:100м.



Рисунок 3 – Определение места положения тяговой подстанции: P

---

₀–фактическое место расположения тяговой подстанции; P₁–нетяговый потребитель ТСН; ЦЭН–расчетное местоположение тяговой подстанции

Расположение подстанции на рисунке 3 соответствует расчетному местоположению. По технико-экономическим соображениям это местоположение является наиболее выгодным, поскольку основная нагрузка идет на тягу поездов, и поэтому подстанцию лучше расположить в центре отрезка плеч питания тяговой нагрузки [5].


2.3. Выбор силовых трансформаторов подстанции

Для обеспечения электроснабжения тяговых подстанций, обычно устанавливают два главных понижающих трансформатора. Число и мощность трансформаторов зависят от технико-экономических расчетов и нормативных требований. В случае аварии, один трансформатор должен обеспечивать электроснабжение. Для определения мощности трансформатора используется формула 8, учитывающая условия аварийного режима.

(8)

где S_max– суммарная максимальная нагрузка первичной обмотки трансформатора, кВА;

k_ав – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора по отношению к его номинальной мощности в аварийном режиме, равный 1,4;

n – количество трансформаторов [5].

Суммарная нагрузка тяговых и нетяговых потребителей была определена в пункте 2.1. Для нахождения максимальной нагрузки трансформатора необходимо учитывать мощность трансформатора собственных нужд (ТСН) ТМЖ-400/27,5. Суммарную максимальную нагрузку можно определить по соответствующей формуле:

МВА,

где S_max – cуммарная нагрузка тяговых и не тяговых потребителей,

S_ТСН – мощность трансформатора собственных нужд.

Вычислим мощность трансформатора, подставив найденные значения в формулу (9):

(9)

Исходя из полученного значения выбираем трансформатор ТДТНЖ–16000/110/35/27,5–У1.

2.4 Составление схемы распределительных сетей тяговой подстанции «Хитрово»

Внесение изменений в структуру схемы подстанции Хитрово запрещено, так как она полностью соответствует всем необходимым требованиям. Однако, возможна замена масляных выключателей на данной схеме, что является основным действием.

Выключатели выполняют важную функцию по включению и отключению различных участков электрической сети под нагрузкой, и вследствие этого они являются одним из самых необходимых элементов в распределительных устройствах тяговых подстанций.

---

Качество работы выключателей имеет прямое влияние на обеспечение надежности электроснабжения и сохранение целостности оборудования при возникновении аварийных ситуаций.

• 
  Вакуумный выключатель обладает более простой конструкцией, так что его механическая прочность выше, чем у масляного выключателя.
  
• 
  Вакуумные выключатели имеют высокую электрическую прочность среды, которая гасит дугу, а также имеют длинный срок гарантийного обслуживания.
  
• 
  Вакуумные выключатели безопасны для окружающей среды, в то время как масляные выключатели могут причинять вред.
  
• 
  Масляные выключатели, содержащие трансформаторное масло, могут наносить вред грунту, что имеет отрицательное воздействие на окружающую среду.
  

Из сравнения выключателей можно заключить, что тяговая подстанция Хитрово нуждается в замене своих масляных выключателей на вакуумные, так как последние имеют значительные преимущества.

Предлагается заменить масляные выключатели на вакуумные выключатели ВВ/TEL-10 (можно ознакомиться с таблицей 10). Данный вид выключателей наиболее подходит для частых коммутаций электрических цепей.

Важно учесть условия эксплуатации:

1. Выключатели производятся в климатическом исполнении У, категория размещения 2.

2. Верхнее значение температуры окружающего воздуха во время эксплуатации не должно превышать 50 градусов по Цельсию.

3. Нижнее значение температуры окружающего воздуха во время эксплуатации не должно быть ниже минус 60 градусов по Цельсию.

4. Относительная влажность воздуха при температуре плюс 25 градусов Цельсия и конденсации влаги должна быть равна 100% [5].

Таблица 10 – Структура условного обозначения выключателя ВВ/TEL–10

ВВ/TEL–10
ВВ	Выключатель вакуумный
10	Номинальное напряжение, кВ
12,5	Номинальный ток отключения, кА
1000	Номинальный ток, А
12,5	Ток термической стойкости, кА

---

Смотрите также файлы

• за мерзімді жоспар блімі Рационал сандара амалдар олдану Мектеп.docx

• Практическая работа 5. Сочинение по творчеству И. С. Тургенева. Цель закрепить умение писать связное сочинение Литература.docx

• за мерзімді жоспар блімі Рационал сандара амалдар олдану Мектеп.docx

• Начальное разучивание техники ходьбы по гимнастическому бревну.docx

• Практическое задание 31 Христюк Анна Алекандровна.docx