Электроэнергетика является основополагающей отраслью народного хозяйства. Особенностью электроэнергетического производства является общность процессов производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Функционирование всех отраслей народного хозяйства страны зависит от состояния электроэнергетической отрасли. Кроме того, от состояния и развития электроэнергетики зависит и безопасность страны.
К основным объектам электроэнергетики относятся электрические станций на которых производят электрическую энергию, электрические подстанции на которых происходит преобразование и распределение электрической энергии, а также линии электропередачи (воздушные и кабельные) по которым происходит передача электрической энергии [7, 11, 23].
Становление и развитие электроэнергетической системы России берет начало с 20-х годов 20 века. В этот период были заложены основы современной Единой Национальной Электрической Сети (ЕНЭС).
В процессе создания и развития ЕНЭС выполнялось не только строительство новых объектов, но и модернизация существующих. Так как электроэнергетика связана со всеми отраслями народного хозяйства страны, то темпы ее развития должны опережать темпы развития остальных отраслей. Отставание в развитии может привести к нарушению нормального функционирования ЕНЭС [11, 16].
В структуру ЕНЭС входят электрические подстанции. Электрические подстанции - являются промежуточным звеном между электрическими станциями (объектами генерации) и потребителями. Электрические подстанции характеризуются по уровню напряжения, местоположению в ЕНЭС и типам потребителей, подключенных к ним [11, 16].
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) [6] потребители классифицируются по уровню надежности электроснабжения. Выделены три основных категории потребителей. К потребителям первой категории относятся потребители, для которых должно быть обеспечено бесперебойное 5
электроснабжение, т.е. они должны получать питание от двух независимых источников. Перерыв в электроснабжении таких потребителей может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Среди потребителей первой категории надежности электроснабжения выделяются особо ответственные потребители «особой категории» - для которых перерыв в электроснабжении недопустим. Ко второй категории надежности электроснабжения относятся потребители, перерыв электроснабжения которых может повлечь массовый недоотпуск продукции, массовый простой рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушение нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. К третьей категории надежности электроснабжения относятся потребители на попадающие под категории 1 и 2. Для потребителей третьей категории допускается обеспечивать питание от одного источника электрической энергии, при условии соблюдения периода перерыва электроснабжения, не превышающего 24 часов [6].
По местоположению роли в ЕНЭС подстанции подразделяются на тупиковые, ответвительные, узловые и проходные [4, 5, 7,11, 17].
Исходя из того какие потребители подключены к подстанции и какую роль, она играет в ЕЭНС выбирается количество силовых трансформаторов и тип электрической схемы подстанции [4, 5, 7,11, 17].
При выборе электрической схемы необходимо учитывать перспективу развития питаемого района, возможность подключения новых потребителей и т.д [7, 11].
В работе рассматривается электрическая подстанция «Кушва». Реконструкция подстанции вызвана необходимостью перевода подстанции с напряжения 35 кВ на напряжение 110 кВ. Так как головная подстанция, на которой установлены трехобмоточные трансформаторы напряжением 110/35/10 кВ проходит реконструкцию с заменых силовых трансформаторов с двумя классами напряжения 110 и 10 кВ.
При этом оборудование подстанции находится в неудовлетворительном состоянии. Подробный анализ состояния оборудования подстанции будет проведен в первом разделе выпускной квалификационной работы (ВКР).
Целью ВКР является разработка проекта реконструкции электрической части подстанции «Кушва» с переходом на напряжение 110 кВ.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
1.Выполнить расчет электрической мощности подстанции
2.Выбрать электрическое оборудование
3.Рассчитать молниезащиту и заземление объекта.
При выполнении ВКР необходимо использовать современные и актуальные методики проектирования и нормативные акты. При выборе электрооборудование предпочтение необходимо отдавать оборудованию произведенному на территории РФ.
В выпускной квалификационной работе бакалавра выполнен проект реконструкции электрической части подстанции «Кушва». При реконструкции подстанции выполнен перевод ее с напряжения 35 кВ на напряжение 110 кВ. По результатам анализа оборудования подстанции, загрузки силовых трансформаторов, а также анализа схемы питаемого района принято решение о возможности перевода подстанции на напряжение 110 кВ. При этом сохраняется напряжение на стороне НН равное 6 кВ для электроснабжения потребителей.
На первом этапе проектирования был выполнен расчет электрических нагрузок подстанции исходя из замеров в характерные дни зимнего и летнего периодов. По полученным данным выполнен расчет максимальной мощности подстанции и определен период максимальной ее загрузки. Для подстанции «Кушва» максимальным периодом загрузки является летний период. По результатам для максимальной мощности подстанции построен упорядоченный годовой график нагрузки. Полученный график использован для проведения технико-экономического сравнения двух вариантов установки силового трансформатора. В технико-экономическом сравнении проведено сравнение двух трансформаторов ТДН 10000/110 и ТДН 16000/110. В итоге к установке принят силовой трансформатор марки ТДН 16000/110. Данный трансформатор имеет наименьшие значение приведенных затрат.
На втором этапе проектирования выполнен расчет токов короткого замыкания на подстанции «Кушва». Выполнен расчет не симметричных и симметричных токов короткого замыкания. По результатам расчетов составлена таблица и проведен анализ полученных значений токов. Анализ полученных значений показал, что выбор оборудования на стороне 110 и 6 кВ подстанции необходимо выполнить по величине трехфазного симметричного тока короткого замыкания, так как это значение оказалось наибольшим среди расчетных.
Далее был проведен выбор оборудования на стороне 110 кВ и на стороне 6 кВ. Выбраны высоковольтные элегазовые выключатели марки ВГТ-110, разъединители марки РНДЗ-110 с двумя и одним заземляющим ножами, измерительные трансформаторы тока и напряжения. Для соединения оборудования на ОРУ 110 кВ выбраны гибкие шины, выполненные сталеалюминевым проводом марки АС 95/16. Соединение выводов трансформатора, со стороны 6 кВ, с ЗРУ 6 кВ выполнено жесткими шинопрводами. Для прокладки шинопроводов на стороне 6 кВ выполнен выбор опорных и проходных изоляторов.
Для защиты оборудования подстанции выполнен расчет релейной защиты. Релейная защита выполнена на базе микропроцессорного блока БМРЗ. Данный блок реализует функции защиты силового трансформатора. В работе выполнен расчет уставок блока БМРЗ для защиты силового трансформатора.
Так же выполнен расчет системы молниезащиты подстанции, заземления подстанции. Молниезащита подстанции выполнена четырьмя
молнеприемниками установленными на портальных опорах. Зона молниезащиты подстанции рассчитана по высоте наиболее высокого объекта - силового трансформатора. Определены мощности электроприемников собственных нужд подстанции «Кушва» 110/6 кВ и выбраны трансформаторы собственных нужд. В качестве трансформаторов собственных нужд выбраны два трансформатора марки ТМГ -100 6/0,4 кВ. Установка трансформаторов предусматривается снаружи, между силовым трансформатором и закрытым распределительным устройством.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы выполнен проект реконструкции электрической части подстанции «Кушва» который отвечает всем современным требованиям и нормативным документам.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
