Помощь студентам в учебе
Реконструкция электрической части понизительной подстанции 110/6 кВ «Курумоч»
|
Введение 5
1 Описание объекта выпускной квалификационной работы 8
2 Выбор трансформаторов 14
3 Расчет токов короткого замыкания 27
4 Выбор оборудования 33
4.1 Выбор выключателей 33
4.2 Выбор разъединителей 38
4.3 Выбор измерительных трансформатора 40
4.4 Выбор ошиновки 42
5 Релейная защита трансформатора 47
6 Молниезащита и заземление 50
6.1 Молниезащита 50
6.2 Заземление 53
Заключение 57
Список используемых источников 60
1 Описание объекта выпускной квалификационной работы 8
2 Выбор трансформаторов 14
3 Расчет токов короткого замыкания 27
4 Выбор оборудования 33
4.1 Выбор выключателей 33
4.2 Выбор разъединителей 38
4.3 Выбор измерительных трансформатора 40
4.4 Выбор ошиновки 42
5 Релейная защита трансформатора 47
6 Молниезащита и заземление 50
6.1 Молниезащита 50
6.2 Заземление 53
Заключение 57
Список используемых источников 60
Единая Энергетическая Система России - ЕЭС России, включает в себя объекты генерации электрической энергии, ее передачи и распределения. К объектам генерации относятся электрические станции, различных типов - атомные, тепловые, гидроэлектростанции и другие. К объектам, участвующим в процессе передачи электрической энергии относятся линии электропередачи, их основная задача состоит в обеспечении связи между объектами генерации, распределения и потребления электрической энергии. К объектам распределения электрической энергии относятся электрические подстанции.
Линии электропередачи классифицируются по нескольким признакам: во-первых, по классу напряжения, а во-вторых по способу прокладки. По классам напряжения линии могут быть: низкого напряжения (6, 10, 20 кВ)-, среднего напряжения (35, 110 кВ), высокого напряжения (220-330 кВ), сверхвысокого напряжения (500-750 кВ) и ультравысокого напряжения (1150 кВ). По способу прокладки линии могут быть воздушными или кабельными.
В ЕЭС России, линии среднего, высокого, сверхвысокого и ультравысокого классов напряжения выполнены преимущественно воздушными. Отдельные подстанции, расположенные в густонаселенных районах, могут быть подключены по кабельным линиям, однако подобная практика достаточно редка. Максимальный класс напряжения воздушных линий электропередачи функционирующих в ЕЭС России являются линии 750 кВ. Строительство воздушных линий напряжением 1150 кВ было приостановлено в конце 80-х, начале 90-х годов 20 века в связи с распадом СССР. Кроме строительства воздушных линий ультравысоких классов напряжения во времена существования СССР, на территории России было построено основное большинство подстанций и электрических станций. В настоящее время, большинство этих подстанций находятся в эксплуатации на пределе установленных сроков. Поэтому вопрос обновления подстанций, т.е. их реконструкция и модернизация остается актуальным до сих пор.
Большая часть подстанций, нуждающихся в реконструкции, это подстанции среднего класса напряжений. Учитывая их огромное количество, модернизация всех подстанций требует огромных вложений и времени. Поэтому при реконструкции подстанций необходимо руководствоваться:
1. Текущей загрузкой подстанции;
2. Сроком эксплуатации подстанции;
3. Возможным ростом числа и мощности потребителей в питаемом районе;
4. Количеством аварийных ситуаций на подстанции за последнее время.
При выполнении проекта реконструкции подстанции, необходимо максимально точно оценить перспективы роста нагрузок в питаемом районе и выбрать наиболее оптимальный вариант установки оборудования, так как срок службы подстанции должен составлять не менее 30 лет [Power System Analysis and Design].
Выпускная квалификационная работа направлена на выполнение варианта проекта реконструкции понизительной подстанции среднего класса напряжения с целью повышения ее установленной мощности.
Несмотря на то, что в последние десятилетия очень широко обсуждается тема энергосбережения и энергетической эффективности, в энергосистеме наблюдается рост потребления и как следствие рост выработки электрической энергии. Поэтому при разработке проекта реконструкции электрической части понизительных подстанций необходимо не просто выполнить замену оборудования на аналогичное, а выполнить замену оборудования с установкой более мощного [24].
Исходя из представленной актуальности тематики выпускной квалификационной работы целю является: повышение установленной мощности понизительной подстанции «Курумоч» для повышения надежности электроснабжения новых и существующих потребителей [12].
Исходя их подставленной цели, объект выпускной квалификационной работы - подстанция 110/6 кВ «Курумоч».
Предметом выпускной квалификационной работы является электрическая часть подстанции 110/6 кВ «Курумоч» со всем установленным электротехническим оборудованием.
Для выполнения поставленной в рамках выпускной квалификационной работы цели предлагается решить следующие задачи:
1. Проанализировать состояние подстанции и оборудования подстанции «Курумоч» с составлением плана питаемого района и определением связей объекта ВКР с соседними подстанциями;
2. Провести выбор основного и вспомогательного высоковольтного оборудования подстанции «Курумоч»;
3. Выполнить расчет и проектирование системы защиты подстанции «Курумоч» от грозовых перенапряжений и аварийных ситуаций.
Исходные данные для разработки проекта реконструкции подстанции взяты из открытых источников [Power System Analysis and Design], [24], [9]. При разработке ВКР используются только действующие нормативные документы и правила, а также методические рекомендации и справочники для выполнения дипломного и курсового проектирования.
Линии электропередачи классифицируются по нескольким признакам: во-первых, по классу напряжения, а во-вторых по способу прокладки. По классам напряжения линии могут быть: низкого напряжения (6, 10, 20 кВ)-, среднего напряжения (35, 110 кВ), высокого напряжения (220-330 кВ), сверхвысокого напряжения (500-750 кВ) и ультравысокого напряжения (1150 кВ). По способу прокладки линии могут быть воздушными или кабельными.
В ЕЭС России, линии среднего, высокого, сверхвысокого и ультравысокого классов напряжения выполнены преимущественно воздушными. Отдельные подстанции, расположенные в густонаселенных районах, могут быть подключены по кабельным линиям, однако подобная практика достаточно редка. Максимальный класс напряжения воздушных линий электропередачи функционирующих в ЕЭС России являются линии 750 кВ. Строительство воздушных линий напряжением 1150 кВ было приостановлено в конце 80-х, начале 90-х годов 20 века в связи с распадом СССР. Кроме строительства воздушных линий ультравысоких классов напряжения во времена существования СССР, на территории России было построено основное большинство подстанций и электрических станций. В настоящее время, большинство этих подстанций находятся в эксплуатации на пределе установленных сроков. Поэтому вопрос обновления подстанций, т.е. их реконструкция и модернизация остается актуальным до сих пор.
Большая часть подстанций, нуждающихся в реконструкции, это подстанции среднего класса напряжений. Учитывая их огромное количество, модернизация всех подстанций требует огромных вложений и времени. Поэтому при реконструкции подстанций необходимо руководствоваться:
1. Текущей загрузкой подстанции;
2. Сроком эксплуатации подстанции;
3. Возможным ростом числа и мощности потребителей в питаемом районе;
4. Количеством аварийных ситуаций на подстанции за последнее время.
При выполнении проекта реконструкции подстанции, необходимо максимально точно оценить перспективы роста нагрузок в питаемом районе и выбрать наиболее оптимальный вариант установки оборудования, так как срок службы подстанции должен составлять не менее 30 лет [Power System Analysis and Design].
Выпускная квалификационная работа направлена на выполнение варианта проекта реконструкции понизительной подстанции среднего класса напряжения с целью повышения ее установленной мощности.
Несмотря на то, что в последние десятилетия очень широко обсуждается тема энергосбережения и энергетической эффективности, в энергосистеме наблюдается рост потребления и как следствие рост выработки электрической энергии. Поэтому при разработке проекта реконструкции электрической части понизительных подстанций необходимо не просто выполнить замену оборудования на аналогичное, а выполнить замену оборудования с установкой более мощного [24].
Исходя из представленной актуальности тематики выпускной квалификационной работы целю является: повышение установленной мощности понизительной подстанции «Курумоч» для повышения надежности электроснабжения новых и существующих потребителей [12].
Исходя их подставленной цели, объект выпускной квалификационной работы - подстанция 110/6 кВ «Курумоч».
Предметом выпускной квалификационной работы является электрическая часть подстанции 110/6 кВ «Курумоч» со всем установленным электротехническим оборудованием.
Для выполнения поставленной в рамках выпускной квалификационной работы цели предлагается решить следующие задачи:
1. Проанализировать состояние подстанции и оборудования подстанции «Курумоч» с составлением плана питаемого района и определением связей объекта ВКР с соседними подстанциями;
2. Провести выбор основного и вспомогательного высоковольтного оборудования подстанции «Курумоч»;
3. Выполнить расчет и проектирование системы защиты подстанции «Курумоч» от грозовых перенапряжений и аварийных ситуаций.
Исходные данные для разработки проекта реконструкции подстанции взяты из открытых источников [Power System Analysis and Design], [24], [9]. При разработке ВКР используются только действующие нормативные документы и правила, а также методические рекомендации и справочники для выполнения дипломного и курсового проектирования.
Для выполнения выпускной квалификационной работы были использованы данные представленные в открытых источниках, поэтому на первом этапе было необходимо определить месторасположения объекта выпускной квалификационной работы - подстанции 110/6 кВ «Курумоч». Подстанция «Курумоч» 110/6 кВ относится к филиалу ПАО «МРСК Волги» - «Самарские распределительные сети». Подстанция расположена в Волжском районе Самарской области не далеко от поселка «Курумоч».
После определения места расположения подстанции, была составлена схема, на которой отражены линии связи с другими подстанциями и определена текущая загрузка подстанции «Курумоч» по данным эксплуатирующей организации представленным в открытых источника. По составленной карте была определена компоновка подстанции до реконструкции и ее габаритные размеры. Для выбора силовых трансформаторов и для обоснования проведения реконструкции подстанции была определена расчетная максимальная мощность. По значению максимальной мощности подстанции определенному в разделе 1 ВКР и равному SffC max= S = 22,317 МВА к установке на подстанции были приняты два силовых трансформатора марки ТДН 25000/110/6 кВ производства ООО «Тольяттинский Трансформатор». Выбор силовых трансформаторов выполнялся по величине приведенных затрат, а также по величине оптимального коэффициента загрузки. Расчетное значение оптимального коэффициента загрузки составило 0,45 для трансформатора ТДН 25000/110/6, а согласно построенному годовому графику нагрузки подстанции максимальное значение коэффициента загрузки составило 0,45. Этот факт близости по значению коэффициента загрузки к оптимальному послужил основанием для окончательного выбора силового трансформатора марки ТДН 25000/110/6 кВ.
Для выбора и проверки оборудования подстанции необходимо было определить уровни токов короткого замыкания после замены силового трансформатора, для этого в разделе 3 ВКР составлена схема замещения для расчета симметричных и несимметричных токов короткого замыкания для которой определены значения симметричных и несимметричных токов короткого замыкания для подстанции «Курумоч», максимальное значение получено для трехфазного КЗ, поэтому его использовали для проверки оборудования. После выполнения проверки оборудования на подстанции приняты к установке высоковольтные колонковые элегазовые выключатели марки ВГТ-110Ш-40/2000 для установки на ОРУ 110 кВ, высоковольтные вакуумные выключатели марки ВВЭ-СМ-10-40/4000 для установки в распределительном устройстве 6 кВ. Для ОРУ 110 кВ выбраны высоковольтные разъединители типа РГ-110/1000УХЛ1 с одним
заземляющим ножом и разъединитель РГ-110.11/1000УХЛ1 с двумя заземляющими ножами.
Определен состав средств измерения на подстанции. Принято, что все измерения производятся только на стороне 6 кВ. Составлен перечень устанавливаемых приборов. Выбраны цифровые измерительные трансформаторы тока и напряжения для установки на стороне 6 кВ и 110 кВ. На стороне 110 кВ устанавливаются только трансформаторы тока для подключения к ним цепей релейной защиты и автоматики, а на стороне 6 кВ комбинированные трансформаторы тока и напряжения и трансформаторы тока для нужд релейной защиты и автоматики, а также для учета электрической энергии и проведения измерений. Выбраны измерительные трансформаторы марок ЦТТ-6(10) кВ, ЦТН-6(10) кВ, ЦТТ-110 кВ.
1. Защита силового трансформатора выполнена на микропроцессорном блоке Сириус-Т, для его применения на подстанции после реконструкции выполнен расчет уставок терминала дифференциальной защиты трансформатора марки Сириус-Т. Проверка рассчитанных уставок ДЗТ выполнялась по коэффициенту чувствительности к току КЗ на стороне НН, полученное значение превышает нормируемое равное двум, следовательно, защита чувствительна.
Для защиты от прямых ударов молнии в оборудование и на территорию подстанции выполнен расчет системы молниезащиты подстанции «Курумоч», для которой выбрана установка четырех стержневых молниеотводов типа СМ-25 с высотой 25 м.
Выполнен расчет системы заземления подстанции «Курумоч». Для системы заземления выбрано 40 вертикальных заземлителей, которые необходимо закапывать на подстанции на глубину 1 м. Система заземления представляет собой квадрат размером 50,2x50,2 м, с ячейками размером 3,9 м. Вертикальные заземлители устанавливаются по периметру квадрата системы заземления. Напряжение прикосновения при однофазном КЗ составило 17,3 В, что не превышает допустимого.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы разработан проект реконструкции подстанции «Курумоч» соответствующий все нормативно-техническим актам и требованиям.
После определения места расположения подстанции, была составлена схема, на которой отражены линии связи с другими подстанциями и определена текущая загрузка подстанции «Курумоч» по данным эксплуатирующей организации представленным в открытых источника. По составленной карте была определена компоновка подстанции до реконструкции и ее габаритные размеры. Для выбора силовых трансформаторов и для обоснования проведения реконструкции подстанции была определена расчетная максимальная мощность. По значению максимальной мощности подстанции определенному в разделе 1 ВКР и равному SffC max= S = 22,317 МВА к установке на подстанции были приняты два силовых трансформатора марки ТДН 25000/110/6 кВ производства ООО «Тольяттинский Трансформатор». Выбор силовых трансформаторов выполнялся по величине приведенных затрат, а также по величине оптимального коэффициента загрузки. Расчетное значение оптимального коэффициента загрузки составило 0,45 для трансформатора ТДН 25000/110/6, а согласно построенному годовому графику нагрузки подстанции максимальное значение коэффициента загрузки составило 0,45. Этот факт близости по значению коэффициента загрузки к оптимальному послужил основанием для окончательного выбора силового трансформатора марки ТДН 25000/110/6 кВ.
Для выбора и проверки оборудования подстанции необходимо было определить уровни токов короткого замыкания после замены силового трансформатора, для этого в разделе 3 ВКР составлена схема замещения для расчета симметричных и несимметричных токов короткого замыкания для которой определены значения симметричных и несимметричных токов короткого замыкания для подстанции «Курумоч», максимальное значение получено для трехфазного КЗ, поэтому его использовали для проверки оборудования. После выполнения проверки оборудования на подстанции приняты к установке высоковольтные колонковые элегазовые выключатели марки ВГТ-110Ш-40/2000 для установки на ОРУ 110 кВ, высоковольтные вакуумные выключатели марки ВВЭ-СМ-10-40/4000 для установки в распределительном устройстве 6 кВ. Для ОРУ 110 кВ выбраны высоковольтные разъединители типа РГ-110/1000УХЛ1 с одним
заземляющим ножом и разъединитель РГ-110.11/1000УХЛ1 с двумя заземляющими ножами.
Определен состав средств измерения на подстанции. Принято, что все измерения производятся только на стороне 6 кВ. Составлен перечень устанавливаемых приборов. Выбраны цифровые измерительные трансформаторы тока и напряжения для установки на стороне 6 кВ и 110 кВ. На стороне 110 кВ устанавливаются только трансформаторы тока для подключения к ним цепей релейной защиты и автоматики, а на стороне 6 кВ комбинированные трансформаторы тока и напряжения и трансформаторы тока для нужд релейной защиты и автоматики, а также для учета электрической энергии и проведения измерений. Выбраны измерительные трансформаторы марок ЦТТ-6(10) кВ, ЦТН-6(10) кВ, ЦТТ-110 кВ.
1. Защита силового трансформатора выполнена на микропроцессорном блоке Сириус-Т, для его применения на подстанции после реконструкции выполнен расчет уставок терминала дифференциальной защиты трансформатора марки Сириус-Т. Проверка рассчитанных уставок ДЗТ выполнялась по коэффициенту чувствительности к току КЗ на стороне НН, полученное значение превышает нормируемое равное двум, следовательно, защита чувствительна.
Для защиты от прямых ударов молнии в оборудование и на территорию подстанции выполнен расчет системы молниезащиты подстанции «Курумоч», для которой выбрана установка четырех стержневых молниеотводов типа СМ-25 с высотой 25 м.
Выполнен расчет системы заземления подстанции «Курумоч». Для системы заземления выбрано 40 вертикальных заземлителей, которые необходимо закапывать на подстанции на глубину 1 м. Система заземления представляет собой квадрат размером 50,2x50,2 м, с ячейками размером 3,9 м. Вертикальные заземлители устанавливаются по периметру квадрата системы заземления. Напряжение прикосновения при однофазном КЗ составило 17,3 В, что не превышает допустимого.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы разработан проект реконструкции подстанции «Курумоч» соответствующий все нормативно-техническим актам и требованиям.