ВВЕДЕНИЕ 4
1 Характеристика объекта 7
2 Выбор типа, числа и мощности силовых трансформаторов 11
2.1 Анализ годовых графиков нагрузки подстанции 11
2.2 Выбор силового трансформатора оптимальной мощности 13
3 Выбор электрической схемы подстанции 22
4 Расчет токов короткого замыкания 23
5 Выбор электрических аппаратов и проводников 28
5.1 Выбор выключателя 28
5.1 Выбор разъединителей 30
5.2 Выбор трансформаторов тока 31
5.3 Выбор трансформаторов напряжения 34
5.4 Выбор жестких шин 34
5.5 Выбор изоляторов 36
5.6 Выбор гибких шин и токопроводов 37
6 Система оперативного тока подстанции «Барсуковская» 39
7 Расчет собственных нужд подстанции 41
8 Релейная защита и автоматика 44
8.1 Расчёт токов срабатывания ДЗТ 45
8.2 Расчёт уставки токовой отсечки от междуфазных КЗ в обмотке
трансформатора 47
8.3 Расчёт максимальной токовой защиты трансформатора 48
8.4 Расчёт защиты от перегрузки трансформатора 49
Время срабатывания защиты от перегрузки, во избежание ложных сигналов, выполняем с выдержкой времени 9 секунд 49
9 Молниезащита подстанции «Барсуковская» 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 54
Единая электроэнергетическая система (ЕЭС) представляет собой сложную систему, включающую в себя различные элементы. Элементами единой электроэнергетической системы являются трансформаторные подстанции, электрические станции, линии связи. Каждый элемент единой электроэнергетической выполняет определенные функции.
Электрические станции - служат для выработки электрической энергии. В настоящее время в ЕЭС функционируют различные типы электрических станций: атомные, тепловые, гидроэлектростанции и т.д. Широкое распространение, в последнее время, получили электрические станции на возобновляемых ресурсах - ветроэлектростанции и солнечные электростанции.
Трансформаторные подстанции - это электроустановки служащие для преобразования и распределения электрической энергии. В состав трансформаторных подстанций входят распределительные устройства и преобразовательные трансформаторы. Распределительное устройство - это электроустановка предназначенная для приема и распределения электрической энергии. Силовые преобразовательные трансформаторы необходимы для преобразования электрической энергии одного класса напряжения в другой, поэтому трансформаторные подстанции могут выполняться повышающими - когда на подстанции установлены повышающие трансформаторы или понижающими - когда на подстанции установлены понижающие трансформаторы.
Кроме того, подстанции (ПС) могут играть определенную роль в ЕЭС, а место их установки и подключения в ЕЭС определяет тип подстанции. Поэтому подстанции могут быть концевыми (тупиковыми), на ответвлении, узловыми, проходными и т.д. Каждый тип ПС требует определенных схемных решений, в частности схем распределительных устройств.
Развитие ЕЭС России происходило поэтапно, поэтому основная часть подстанций строилась в одно и то же время. Основная часть ПС была построена в 50-60 годах 20 века. Согласно данным из ежегодных отчетов АО «Системный оператор Единой энергетической системы» (АО «СО ЕЭС») в девяностые годы 20 века, наблюдался спад по потреблению электрической энергии и мощности в целом по всей энергосистеме России. Это было обусловлено спадом различных отраслей промышленности и сельского хозяйства. Такой спад в электропотреблении позволил электроэнергетической отрасли не вести широкомасштабных реконструкций объектов электросетевого комплекса в том числе и подстанций. Согласно, тем же данным АО «СО ЕЭС», потребление в ЕЭС России достигло своих значений, начала 90-ых годов только к 2010-2012 годам.
Продолжающийся рост промышленности, сельского хозяйства и как следствие рост благосостояния населения влечет за собой увеличение электропотребления по всей ЕЭС России. Того запаса мощности, уже недостаточно, поэтому необходимо проводить комплексную реконструкцию и строительство новых объектов электросетевого комплекса и объектов генерации.
Тема выпускной квалификационной работы (ВКР) актуальна, так как направлена на разработку проекта реконструкции электрической части подстанции. При этом рассматривается вопрос не просто замены физически и морально устаревшего оборудования, но и увеличение мощности подстанции и получение возможности подключения новых потребителей.
Целью ВКР является - разработка проекта реконструкции электрической части подстанции «Барсуковская» 110/35/10 кВ.
Согласно поставленной цели в работе предлагается выполнить решение следующих задач:
1) Проанализировать текущее состояние объекта;
2) Выбрать и рассчитать оборудование подстанции;
3) Рассмотреть вопросы защиты оборудования подстанции от аварийных ситуаций.
При выполнении выпускной квалификационной работы необходимо использовать современные методики проектирования. Использовать только современные виды оборудования. При выборе оборудования основываться на нормативных документах ПАО «Россети». Учитывать климатическое исполнение оборудования и вопросы перспективного развития питаемого района. Так же принимать во внимание категории надежности электроснабжения отдельных потребителей.
В выпускной квалификационной работе выполнен проект реконструкции электрической части электрической подстанции «Барсуковская» 110/35/6 кВ. В первом пункте ВКР рассмотрена текущая загрузка подстанции «Барсуковская» 110/35/6 кВ. Загрузка трансформаторов была определена по данным замеров в характерные дни годового минимума и максимума нагрузки. По наибольшему значению, характерному для зимнего замерного дня получено что силовые трансформаторы на подстанции загружены выше номинального значения. Такая перегрузка силового трансформатора негативно сказывается на длительности его работы, а так же закрывает возможность развития питаемого района за счет подключения новых потребителей. Исходя из этого предложено выполнить замену силовых трансформаторов мощностью 40 МВА на более мощные силовые трансформаторы. Для сравнения, согласно методики выбора силовых трансформаторов, были приняты трансформаторы марки ТДТН 63000/110 и трансформатор марки ТДТН 80000/110. Проведенный в разделе 2 ВКР расчет показал, что экономически эффективнее выполнить устанвоку трансформаторов мощностью 63000 кВА, поэтому к установке приняты трансформаторы ТДТН 63000/110. Так как роль подстанции в энергосистеме после реконструкции не меняется, то схема распределительных устройств остается прежней. Для ОРУ 110 кВ это схема 110-4Н, для ОРУ 35 кВ -одна секционированная выключателем система шин, для РУ 6 кВ - схема аналогичная ОРУ 35 кВ. Типовая схема подстанции «Барсуковская» представлена в разделе 3 ВКР.
В четвертом разделе ВКР выполнен расчет токов симметричных и не симметричных токов короткого замыкания, данный расчет необходим для выбора коммутационной аппаратуры на распределительных устройствах, а так же для расчета уставок релейной защиты и автоматики силового трансформатора.
По результатам расчета токов короткого замыкания выбрано соответствующее оборудование подстанции, выключатели на стороне 110, 35 и 6 кВ, Разъединители на стороне 110 и 35 кВ, Измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Для питания собственных нагрузок подстанции, в ВКР выполнен расчет мощности потребителей собственных нужд и выбраны соответствующие трансформаторы собственных нужд. Рассмотрен раздел выбора оперативного тока на подстанции «Барсуковская». Согласно требованиям ПАО «Россети» на вновь строящихся и реконструируемых подстанциях рекомендуется использовать только постоянный оперативный ток.
Для защиты силового трансформатора от повреждений выполнен расчет уставок микропроцессорной релейной защиты: ДЗТ, МТЗ, ТО и защита от перегрузки.
Для защиты подстанции от прямых ударов молнии территория ОРУ 110 и 35 кВ защищена молниеотводами, расчет высоты которых выполнен в разделе 9 ВКР.
В результате выполнения ВКР выполнен проект реконструкции электрической части понизительной подстанции «Барсуковская» 110/35/6 кВ, который удовлетворяет современным требованиям по проектированию подстанций. Использованы современные виды оборудования и методики проектирования и расчета параметров оборудования.
1. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. Проектирование схем электроустановок: учебное пособие для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2016. 288 с.
2. Вахнина В.В., Черненко А.Н. Проектирование систем электроснабжения: учебное пособие. Тольятти: ТГУ, 2016. 75 с.
3. Измерительные трансформаторы тока // Производственно-
коммерческая компания «КЭРС» URL:
http://kers.su/upload/files/37e93ca8f723eb6e0350e5c5af8515ce.pdf (Дата
обращения 05.05.2019)
4. Каталог. Вакуумные выключатели 6 (10) кВ // Электрощит
Самара URL:
https://electroshield.ru/upload/iblock/599/catalog_vvu_electroshield.ru.pdf(Дата обращения 05.05.2019).
5. Каталог. Камеры сборные одностороннего обслуживания на
напряжение 6 (10) кВ // Электрощит Самара URL:
https://electroshield.ru/upload/iblock/63b/Katalog-KSO SESHCH-6 10.pdf(Дата обращения 05.05.2019)
6. Конюхова Е.А. Проектирование систем электроснабжения промышленных предприятий: учебник для вузов. М.: Русайнс, 2016. 102 с.
7. Кудрин Б.И., Жилин Б.В. Электроснабжение потребителей и режимы: учебное пособие. М.: Издательский дом МЭИ, 2012. 412 с.
8. Кузнецов С.М. Проектирование тяговых и трансформаторных подстанций: учебное пособие. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013. 92 с.
9. Маньков В.Д. Основы проектирования систем электроснабжения. СПб.: Прокниг, 2014.
10. Общая техническая информация. Выключатели вакуумные высоковольтные 6-10 кВ // НИИ "Контакт"URL: http://www.kontakt- saratov.ru/vikl_vbe_10_31-5/teh_harakter_vbe_10-315/(Дата обращения 05.05.2019)
11. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: учеб. пособие. М.: Форум-Инфра, 2013. 480 с.
12. Правила устройства электроустановок. М.: ЭНАС, 2015. - 552 с.
13. Проходные трансформаторы тока ТПОЛ-10. // ОАО
"Свердловский завод трансформаторов тока" URL:
http: //www.cztt.ru/tpol_10. html.
14. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования / Крючков И.П., Неклепаев Б.Н., Старшинов В.А., Старшинов В.А. и др.; под ред. И.П. Крючкова и В.А. Старшинова. - 3-е изд. М.: Издательский дом МЭИ, 2012. 568 с.
15. РД "Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования" от 23.03.1998 № 153-34.0-20.527¬98 // Изд-во НЦ ЭНАС. 2006 г.
16. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение: учеб. пособие. М.: Директ- медиа, 2014.
17. Старшинов В.А., Пираторов М.В., Козинова М.А. Электрическая часть электростанций и подстанций. М.: Издательский дом МЭИ, 2015. 296 с.
18. Степкина Ю.В., Салтыков В.М. Проектирование электрической
части понизительной подстанции: учебно-методическое пособие по
выполнению курсового и дипломного проектирования. Тольятти: ТГУ, 2015. 124 с.
19. СТО "СТО 34.01-3.1-002-2016.Типовые технические решения подстанций 6-110 кВ" от 19.09.2016 № 34.01-3.1-002-2016 // Официальный сайт ПАО "РОССЕТИ". - 2016 г.
20. Техническая информация. Вакуумный выключетель BB/TEL //
Таврида Электрик URL:
https://tavrida.Com/upload/iblock/117/1175b4c83c099ae3e31183cd8622e164.pdf.(Дата обращения 05.05.2019)
21. Техническая информация. Камеры сборные одностороннего обслуживания (КСО) "Новация" // Таврида Электрик URL: https://www.tavrida.com/upload/iblock/eb0/eb073b0088934fe4352e672c69ea342c.pdf.(Дата обращения 05.05.2019)
22. Техническая информация. Камеры сборные одностороннего обслуживания КСО-207В // Чебоксарский электроаппаратный завод. URL: http://www.cheaz.ru/assets/images/production/3-kru/4-kso-207/kso-207.pdf.(Дата обращения 05.05.2019)
23. Техническая информация. Трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ - 10
// Электрощит Самара URL:
https://electroshield.ru/upload/iblock/b57/ti tol 10 electroshield.ru.pdf. (Дата
обращения 05.02.2019).
24. Bhalja В., Maheshwari R. P., Chothani N. Protection and Switchgear (Oxford Higher Education). 1 изд. Oxford: Oxford University Press, 2016. 576 с.
25. Croft T., Hartwell F.P., Summers W.I. American Electricians' Handbook. 6 изд. New York City: McGraw-Hill Education, 2013. 1712 с.
26. Gonen Т. Electric Power Distribution Engineering. 3 изд. Boca Raton: CRC Press, 2014. 1061 с.
27. McPartland J.F., McPartland B.J., McPartland S.P. McGraw-Hill's Handbook of Electric Construction Calculations. New York City: McGraw-Hill Professional Publishing, 2013. 320 с.
28. Ram B. Power System Protection and Switchgear. New York City: McGraw-Hill Professional Publishing, 2011. 684 с.