Электрическая энергия является одним из самых универсальных видов энергии. Электрическая энергия производится на электрических станциях и передаётся по линиям электропередачи к потребителям. На этапе передачи электрической энергии от источника к потребителю происходит ее трансформация и распределение.
Выработка электрической энергии происходит на электрических станциях, которые различаются по способу выработки электрической энергии. Существуют электрические станции вырабатывающие электрическую энергию за счет преобразования энергии пара и газа. Так же существуют гидравлические и атомные электрические станции.
Однако передача электрической энергии на большие расстояния невозможна без повышения напряжения. Поэтому в Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) присутствует большое количество электрических подстанций. Подстанции играют важную роль в ЕНЭС, так как выполняют распределение и преобразование напряжения. По месту подстанции в ЕНЭС различают узловые подстанции, тупиковые подстанции, ответвительные подстанции.
Основным оборудованием электрической подстанции является силовой трансформатор, к котором происходит трансформация напряжения.
Силовые трансформаторы различаются по мощности, конструкции, способу охлаждения и классам напряжения обмоток.
При выборе силового трансформатора подстанции необходимо учитывать мощность потребителей и отходящих линий. При этом существуют нормативы по загрузке трансформатора. Для двухтрансформаторных подстанций номинальный коэффициент загрузки составляет 0,7, а для однотрансформаторных 0,9.
Мощности трансформаторов являются стандартными и их выбор производится исходя из ближайшей большей типовой мощности.
Кроме силовых трансформаторов на подстанциях устанавливаются коммутационные аппараты - высоковольтные выключатели, которые предназначены для отключения и включения оборудования в номинальных режимах, при выполнении переключений, а также отключения оборудования в аварийных режимах.
На подстанциях также устанавливаются разъединители, которые не относятся к коммутационным аппаратам, так как с их помощью не производят отключений, а только создают видимый разрыв цепи для безопасности проведения работ.
Для проведения измерений, учета и подключения устройств релейной защиты на подстанции устанавливаются измерительные трансформаторы тока и напряжения. Они выполняют преобразование тока и напряжения в цепи до значений удобных для измерения.
Все оборудование подстанции так же потребляет электрическую энергию, так как приводы выключателей и разъединителей являются электродвигатели, кроме того на подстанции необходимо выполнять, подогрев различного оборудования, освещение территорий распределительных устройств и т.д. Поэтому на подстанции должны устанавливаться трансформаторы собственных нужд, обычно они подключаются со стороны низкого напряжения подстанции.
Рост нагрузок и увеличение электроприемников ставит перед электроэнергетической отраслью задачу постоянной модернизации оборудования. Необходимо производить увеличение мощности с заменой устаревшего оборудования на более современное и надежное.
Поэтому выпускная квалификационная работа, направленная на реконструкцию электрической части подстанции, является актуальной.
Целью выпускной квалификационной работы является: создание надежной системы электроснабжения южного района г. Балаково за счет реконструкции существующей понизительной подстанции филиала ПАО «МРСК Волги» «Северо-Восточного ПО» «Саратовские распределительные сети». ПС 110/10 кВ «Сазанлей», от которой запитан данный район.
Цель работы может быть достигнута за счет решения следующих задач:
1. Анализа существующего состояния подстанции.
2. Определения электрических нагрузок
3. Выбор оборудования электрической части понизительной подстанции [4].
При выполнении выпускной квалификационной работы необходимо использовать только современное оборудование, которое рекомендуется нормативными документами. Оборудование так же рекомендуется принимать к установке только российского производства. При выполнении работы все проектные решения должны удовлетворять требованиям надежности и качества электроснабжения потребителей.
В выпускной квалификационной работе был выполнен проект реконструкции электрической части подстанции 110/10 кВ «Сазанлей», расположенной в г. Балаково, Саратовской области. При выполнении проекта реконструкции электрической части подстанции 110/10 кВ «Сазанлей» в работе рассмотрены решения обеспечивающие надёжное электроснабжение потребителей подстанции расположенных в южном районе г. Балаково, Саратовской области.
На первом этапе выполнения выпускной квалификационной работы был проведен комплексный анализ подстанции 110/10 кВ «Сазанлей». Применяемая схема не соответствует современным требованиям и нормам и должна быть заменена. Для замены на подстанции «Сазанлей» 110/10 кВ выбрана схема, рекомендуемая к применению на тупиковых и ответвительных подстанциях. Согласно стандартам организации ПАО «ФСК ЕЭС» для ОРУ 110 кВ применена схема 110-4Н «Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий» [5]. Выполнен анализ оборудования подстанции «Сазанлей» 110/10 кВ показавший, что все оборудование морально и физически устарело и требует комплексной замены.
В настоящее время на подстанции «Сазанлей» 110/10 кВ установлены силовые трансформаторы марки ТРДН с номинальной мощностью 25 МВА. Согласно программе развития сетей и планируемого роста нагрузок подстанции до 2021 года, был построен годовой упорядоченный график полной мощности подстанции. Исходя из графика и была определена максимальная мощность подстанции в 2021 году которая составила 49,4 МВА. Выполнен расчет коэффициента загрузки существующих силовых трансформаторов мощностью 25 МВА и получено, что трансформаторы мощностью 25 МВА не смогут справится с возросшей нагрузкой.
На основании этого в работе выполнен расчет требуемой мощности силовых трансформаторов. Согласно этим расчетам на подстанции необходимо установить силовой трансформатор с мощностью большей чем 29,99 МВА. По стандартной шкале мощностей силовых трансформаторов к рассмотрению приняты три варианта установки. Первый с двумя СТ ТРДН 32000/110/10, второй вариант с двумя СТ ТРДН 40000/110/10 и третий вариант с двумя СТ ТРДН 63000/110/10.
По результатам проведенного сравнения и оценки вариантов установки силовых трансформаторов, на подстанции «Сазанлей» 110/10 предлагается установить СТ ТРДН 40000/110/10.
Выполнен расчет значений токов короткого замыкания на шинах подстанции «Сазанлей». Результаты расчета токов КЗ использованы при выборе и проверке оборудования подстанции принимаемое к установке на стороне 110 и 10 кВ
При реконструкции подстанции «Сазанлей» проектом предусматривается замена системы переменного оперативного тока, на систему постоянного оперативного тока, которая обеспечит более высокую надежность подстанции «Сазанлей».
Выполнен расчет релейной защиты силового трансформатора ТРДН 40000/110/10. В ВКР рассмотрен вопрос обеспечения защиты оборудования подстанции «Сазанлей» от прямых ударов молнии.
Разработанный проект реконструкции электрической части подстанции 110/10 кВ «Сазанлей» соответствует всем действующим нормам и правилам проектирования электрической части понизительных подстанций.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
