Введение 5
1 Анализ объекта 7
2 Определение электрических нагрузок и основных конструктивных решений
подстанции 110/6 «Г ородская-1» 10
3 Расчет токов коротких замыканий 14
3.1 Расчет токов трехфазного КЗ 16
3.2 Расчет токов несимметричных КЗ 18
4 Выбор основного оборудования подстанции «Городская-1» 23
4.1 Исполнение подстанции закрытого типа 23
4.2 Выбор силовых выключателей на стороне ВН 24
4.3 Выбор разъединителей на стороне ВН 26
4.4 Выбор трансформаторов тока на стороне ВН 27
4.5 Выбор токоограничивающих реакторов 29
4.6 Выбор ячейки КРУ 32
4.7 Выбор выключателей на стороне НН 33
4.8 Выбор разъединителей на стороне НН 34
4.9 Выбор трансформаторов тока на стороне НН 35
4.10 Выбор трансформаторов напряжения на стороне НН 36
4.11 Выбор ошиновки 38
4.12 Выбор изоляторов 42
5 Релейная защита подстанции 45
6 Оперативный ток подстанции 47
7 Собственные нужды подстанции 48
8 Молниезащита и заземление подстанции 49
Заключение 51
Список используемых источников 53
Электроэнергетика является одной из ведущих отраслей современного мира. Без электричества немыслима жизнь современного человека. Масштабная электрификация России началась в 1920 году с принятием плана государственный план электрификации Советской России (план ГОЭЛРО) и продолжается по сей день.
Потребление электроэнергии в России по итогам 2020 г. составило 1,05 трлн кВтч и по прогнозам будет расти в дальнейшем, то есть стране потребуются новые генерирующие и распределительные объекты электроэнергетики.
В связи с растущей потребностью в электроэнергии необходимо также рассматривать и повышение надежности электроснабжения городов и промышленных центров, принимая во внимание особенности климатических условий, перспектив развития отдельно взятых районов, особенности в режимах работы существующих потребителей и тому подобное.
Повышение надежности электроснабжения потребителей сегодня - одна из наиболее актуальных проблем в электроэнергетике, так как с развитием электрических сетей к ним выдвигаются все более жесткие требования. Кроме того, надежность электроснабжения и качество электроэнергии в целом напрямую влияют на развитие рассматриваемых районов и благополучие их жителей.
Одними из ключевых объектов на пути электроэнергии от генерирующих станций до потребителей являются электрические подстанции. Согласно ГОСТ 24291-90, подстанция - это «электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств» [3].
Большинство подстанций проектировалось и вводилось в эксплуатацию во второй половине 20-го века, и с тех пор не реконструировались по критерию необходимой мощности. И сегодня некоторые подстанции работают с недогрузом, а некоторые - с перегрузом. Оба эти состояния негативно влияют на электрооборудование и качество передаваемой электроэнергии. Кроме того, перегрузки могут приводить к авариям и, как следствие, к перебою электроснабжения.
В работе рассматривается подстанция 110/6 «Городская-1», являющаяся одним из энергоузлов, входящих в системообразующую городскую сеть г.о. Самары.
Цель выпускной квалификационной работы - обеспечить надежное электроснабжение потребителей подстанции 110/6 «Городская-1».
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
- провести анализ текущего состояния объекта;
- выполнить расчет электрических нагрузок и оценить необходимость замены силовых трансформаторов;
- рассчитать величину токов коротких замыканий и выбрать электрооборудование подстанции;
- произвести выбор решений для релейной защиты, собственных нужд, заземления и молниезащиты подстанции.
В рамках выпускной квалификационной работы проведена комплексная реконструкция электрооборудования подстанции «Городская-1» - одного из энергоузлов, входящего в системообразующую городскую сеть г.о. Самары.
Одной из особенностей подстанции является тот факт, что она находится в центре городской застройки, а значит должна быть надежно защищена от несанкционированного проникновения, которое может привести к серьезным экономическим убыткам, а в некоторых случаях и к человеческим жертвам.
В ходе первичного анализа объекта выявлено, что уже сегодня коэффициент загрузки превышает нормируемый, а в планах развития города строительство новой ветки метрополитена, нагрузка которой так же будет подключаться к подстанции «Городская-1». Кроме того, сейчас в работе находятся двухобмоточные трансформаторы ТДН, применение которых при таких мощностях (40 МВА) увеличивает значения токов КЗ. А так же, следует учесть, что одним из основных потребителей подстанции является промышленное предприятие, а это значит, что все искажения качества электроэнергии отразятся и на других потребителей.
По совокупности этих факторов принято следующее: для подстанции «Городская-1» применить новейшую разработку - блочно-модульное закрытое исполнение от «Электрощит Самара». Такое решение не испортит внешний вид города и повысит безопасность объекта.
Далее выбраны силовые трансформаторы подстанции - к установке принимаются трансформаторы с расщепленной обмоткой низкого напряжения ТРДН-63000/110/6/6.
После чего выбраны основные схемы РУ подстанции. Для стороны 110 кВ это схема №110-4Н «Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий» [7]. Для стороны НН применяется схема №6¬2 «Две, секционированные выключателями, системы шин» [7].
Для выбора основного оборудования подстанции выполнен расчет симметричных и несимметричных токов КЗ, по результатам которого получена сводная ведомость токов КЗ.
Далее произведен выбор основного оборудования подстанции. Для РУ- 110 кВ выбраны: элегазовые выключатели ВГТ-110, разъединители РГП- СЭЩ-110 с приводом ПДС-СЭЩ, трансформаторы тока ТОГФ-110.
Для РУ-6 кВ выбраны: токоограничивающие реакторы РТОС 6-4000¬0,18 ячейки КРУ-СЭЩ-80, вакуумные выключатели ВВУ-СЭЩ-6(10), разъединители РВРЗ-111-10/4000, трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ-6(10), трехфазная антирезонансная группа измерительных трансформаторов напряжения НАЛИ-СЭЩ-6(10).
Кроме того, выбран тип гибкой и жесткой ошиновок подстанции, опорных изоляторов.
Для защиты подстанции от аварийных ситуаций выбраны типы систем релейной защиты и автоматики. РЗиА выполняется на блоках БМРЗ, укомплектованных в шкафы РЗ производства НТЦ «Механотроника».
Выполнен расчет систем собственных нужд подстанции. В качестве ТСН к установке принимаются 2 трансформатора ТМГ-СЭЩ-100/6/0,4 производства «Электрощит Самара» [23] в составе специальных ячеек КРУ- СЭЩ-80.
Таким образом, получено новое техническое решение для подстанции «Городская-1», отвечающее всем современным требованиям надежности и безопасности, для бесперебойного электроснабжения жителей города.
1. ВВУ-СЭЩ-10. Электрощит Самара. [Электронный ресурс] URL: https://www.electroshield.ru/catalog/vakuumnie-vykluchateli/vvu-seshch- 10-kv/ (дата обращения 03.02.2021)
2. ГОСТ 18685-73 Трансформаторы тока и напряжения. Термины и определения. Введ. 1974-07-01. М: ИПК Издательство стандартов, 2005. 9 с.
3. ГОСТ 24291-90 Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения. Введ. 1992-01-01. М.: Стандартинформ, 2005. 19 с.
4. ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. Введ. 2008-07-01. М.: Стандартинформ, 2019. 36 c.
5. ГОСТ Р 52736-2007 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания. Введ. 2008-07-01. М.: Стандартинформ, 2019. 44 с.
6. КРУ-СЭЩ-80 6, 10 кВ. Электрощит Самара. [Электронный ресурс]
URL: https://www.electroshield.ru/catalog/komplektnye-raspredelitelnye-
ustroystva/kru-seshch-80-6-10-kv/ (дата обращения 03.02.2021)
7. Комплектные трансформаторные блочные модернизированные
подстанции СЭЩ. Вторичная коммутация. Информационное сообщение. Электрощит Самара. [Электронный ресурс] URL:
https://www.electroshield.ru/upload/iblock/6e8/0GK_143_112_2015_versiya_1_2. pdf (дата обращения 15.02.2021)
8. НАЛИ-СЭЩ 6, 10, 35 кВ. Электрощит Самара. [Электронный
ресурс] URL: https://www.electroshield.ru/catalog/transformatory-
izmeritelnie/nali-seshch-6-10-35-iv/ (дата обращения 03.02.2021)
9. Номенклатурный каталог. Тольяттинский трансформатор.
[Электронный ресурс] URL: http://toltrans.nt-
rt.ru/images/showcase/catalogue_toltrans.pdf (дата обращения 13.01.2021)
10. Подстанции трансформаторные комплектные марки СЭЩ блочные
модернизированные. Техническая информация. Электрощит Самара. [Электронный ресурс] URL:
https://www.electroshield.ru/upload/iblock/685/TI_064.pdf(дата обращения 13.01.2021)
11. Правила устройства электроустановок. М: Энергоатомиздат, 2015. 330 с.
12. Разъединители наружной установки 110 кВ. Электрощит Самара. [Электронный ресурс] URL: https://www.electroshield.ru/catalog/razyediniteli-i- vla/razediniteli-naruzhnoy-ustanovki-110-kv/(дата обращения 23.01.2021)
13. Разъединители рубящего типа РВРЗ-10/4000 (У3). ЗЭТО.
[Электронный ресурс]
https://zeto.ru/products_and_services/high_voltage_equipment/razyediniteli- vnutrenney-ustanovki/rvrz- 10-4000-muz-rvr- 10-4000-muz (дата обращения
03.02.2021)
14. Реакторное оборудование. РТОС-6-4000. НИПО РусЭнерго.
[Электронный ресурс] URL: https://nipo-rusenergo.ru/reaktornoe-
oborudovanie/rtos-6-4000 (дата обращения 03.02.2021)
15. СО 153-34.21.122-2003 Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. ЦПТИ ОРГРЭС, 2017. 69 с.
16. СТО 56947007-29.240.10.028-2009 Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35 - 750 кВ. ОАО ФСК ЕЭС, 2010. 128 с.
17. СТО 56947007-29.240.30.010-2008 Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-1150 кВ. Типовые решения. ОАО ФСК ЕЭС, 2007. 131 С.
18. СТО 56947007-29.240.30.047-2010 Рекомендации по применению типовых принципиальных электрических схем распределительных устройств подстанций 35 - 750 кВ. ОАО ФСК ЕЭС, 2010. 128 с.
19. ТМ(Г)(Ф)-СЭЩ. Электрощит Самара. [Электронный ресурс] URL: https://www.electroshield.ru/catalog/transformatory-silovie-raspredelitelnie/tm-g- f-seshch-25-2-500-kva-6-10-15-20-35-kv/(дата обращения 15.02.2021)
20. Трансформаторы тока ТОГФ-110, 220. ЗЭТО. [Электронный ресурс]
URL: https: //zeto .ru/products_and_services/high_voltage_equipment/elegazovye - transformatory-toka-serii-togf-110-220-330-500/togf-110-togf-220 (дата
обращения 23.01.2021)
21. Трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ. Электрощит Самара. [Электронный ресурс] URL: https://electroshield.ru/catalog/transformatory- izmeritelnie/tol-seshch-10-20-35/(дата обращения 03.02.2021)
22. Шкафы СОПТ-МТ на базе ЗВУ марки PBI-MC. НТЦ
«Механотроника». [Электронный ресурс] URL:
https://www.mtrele.ru/shop/shkafyi-sopt/sopt-pbi-mc.html(дата обращения 15.02.2021)
23. Элегазовые колонковые выключатели ВГТ-110. ЗЭТО.
[Электронный ресурс] URL:
https://zeto.ru/products_and_services/high_voltage_equipment/elegazovye- kolonkovye-vyklyuchateli-tipa-vgt-110(дата обращения 23.01.2021)
24. Electricity Handbook. Electrical Engineering Portal Protection [electronic resource] / URL: http://elektricity/8599-solar-electricity-handbook (date of the application 15.04.21)
25. Gers J. M. Protection of Electricity Distribution Networks, 3rd Edition (Energy Engineering). The Institution of Engineering and Technology, 2018. 368 p.
26. Lakervi, E. Electricity Distribution Network Design, 2nd Edition (Energy Engineering). The Institution of Engineering and Technology, 2005. 338 p.
27. Power Supply Devices and Systems of Relay Protection [electronic resource] / URL: http://www.ebook777.com/power-supply-devices-systems- relay-protection/ (date of the application 15.04.21)
28. Upadhyaya S., Mohanty S. Fast Methods for Power Quality. Intenational
Journal of Emerging Electric Power Systems. Vol 18. No. 5 2017