Введение 5
1 Описание подстанции 7
1.1 Расположение подстанции 7
1.2 Загрузка объекта 8
1.3 Главная схема объекта 13
1.4 Описание направлений реконструкции объекта 15
2 Выбор оборудования 20
2.1 Выбор трансформаторов 20
2.2 Трехфазные токи короткого замыкания 33
2.3 Оборудование распределительных устройств 38
2.4 Компоновка схемы РУ 110 кВ 44
3 Защита оборудования подстанции 47
3.1 Несимметричные токи короткого замыкания 47
3.2 Дифференциальная защита трансформатора 50
3.3 Система заземления 56
3.4 Молниезащита 60
Заключение 63
Список используемых источников
Электроэнергетическая отрасль всегда являлось отраслью определяющей развитие страны. Такую роль, электроэнергетическая отрасль играет из-за того, что электрическая энергия используется повсеместно. Несмотря на тренд энергосбережения рост потребления электрической энергии постоянно растет. Это в первую очередь связано с увеличением устройств использующих электрическую энергию в бытовых целях, промышленных и общественных сферах. В крупных, развивающихся городах происходит рост населения, что требует строительства новых жилых районов и кварталов, которые в свою очередь не могут быть возведены без обеспечения их электрической энергии.
Кроме того, в крупных развивающихся городах наблюдается тенденция к повышению эстетики окружающих пространств. Строятся современные жилые комплексы в которых обеспечиваются все перечисленные факторы. Однако городская среда, также требует повышения эстетики зданий, сооружений и т.д. В этот момент, можно отметить, что строительство подстанций с сооружением открытых распределительных устройств, в границах жилых районов, является не перспективной. В густонаселенных районах необходимо отдавать преимущество строительству закрытых подстанций, так как кроме этетического вида, данные подстанции являются более безопасными.
При обеспечении электроснабжения потребителей электрической энергии всегда необходимо опираться на категории надёжности электроснабжения, которые определены в Правилах Устройства Электроустановок (ПУЭ) [15]. Соблюдение этих показателей позволят обеспечивать бесперебойное электроснабжение ответственных потребителей. Однако, учитывая факт востребованности электрической энергии в бытовых целях, жители городов не готовы на долго оставаться без электроснабжения, а в ряде случаем отключения электрической энергии могут быть губительны для электрооборудования. Поэтому важной становится задача не только обеспечить сам факт электроснабжения, но и обеспечить максимальную надежность и наиболее продолжительную работоспособность объектов электроэнергетики с соблюдением всех установленных правил.
Исходя из вышесказанного, тема выпускной квалификационной работы является актуальной, так как она направлена на решение как проблемы повышения эстетичности объекта электроэнергетической отрасли - подстанции, но и рассматривает вопросы повышения эффективности и безопасности использования объекта в жилом микрорайоне.
Согласно определенной теме ВКР, а также ее актуальности цель может быть сформулирована следующим образом: повышение установленной мощности подстанции с соблюдением требований надежности электроснабжения всех потребителей.
Достижение поставленной цели возможно за счет решения следующих задач:
- Анализ объекта и определение направлений реконструкции;
- Выбор оборудования для реконструкции объекта;
- Компоновка схемы объекта по результатам выбранного оборудования.
При выполнении ВКР планируется максимально использовать оборудование ведущих отечественных производителей, а выбор оборудования производить только с учетом действующих стандартов ПАО «Россети».
В выпускной квалификационной работе представлены результаты выполнения проекта по реконструкции электрической части понизительной подстанции «Паклинская» 110/10 кВ.
Определено расположение подстанции на плане Калининского района г. Челябинска. Подстанция расположена на ул. Университетская Набережная. Установлено, что на подстанции в эксплуатации находятся два силовых трансформатора ТРДН 25000/110/10/10. Определена 5уст = 50000 кВА, а также значения Ррасч = 47500 кВт и реактивной Срасч = 15612,49 квар. По данным значениям построены годовые упорядоченные графики полной, активной и реактивной мощностей. Определено значения потребляемой энергии в год И^од = 211696467,5 кВт-ч. Для годового графика активной мощности также определено значение показателей среднегодовой мощности Рср = 24166,26341 кВт, коэффициент заполнения графика кзп = 0,5, а также число часов использования максимума нагрузок Ттах = 4456,76 ч. По этим значениям можно утверждать, что подстанция 50% годового времени работает с максимумом мощности, таким образом СТ установленные на ПС работают с систематической допустимой минимальной перегрузкой. Значение найденного среднегодового коэффициента загрузки кзср = 0,5 позволяет утверждать, что значение является достаточно высоким с точки зрения снижения потерь электрической энергии на подстанции, однако с точки зрения эксплуатации СТ данное значение является удовлетворительным, но не позволяет производить подключение новых потребителей к подстанции.
При проведении реконструкции подстанции предлагается использовать современные технические решения. Базовым и определяющим решением при разработке проекта реконструкции - применение комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией, которые позволят достичь уменьшение площади занимаемым оборудованием подстанции; высокая взрыво- и пожаробезопасность; отсутствие электромагнитных полей; высокая скорость проведение работ по монтажу оборудования.
Для установки на подстанции принято два силовых трансформатора марки ТРДН 40000/110/10/10 кВ. Выбранный трансформатор имеет расщепленную обмотки низкого напряжения. Выбор типа и мощности трансформаторов производился по методу минимума приведенных затрат. Приведенные затраты на установку двух трансформаторов марки ТРДН 40000 составили Зпр = 17,84 млн. руб., а приведенные затраты на установку двух трансформаторов марки ТРДН 63000 составили Зпр = 18,663 млн. руб. Для определения приведенных затрат был выполнен расчет годового значения потерь электрической энергии на подстанции. Для варианта с трансформатором ТРДН 40000 годовые потери электрической энергии на подстанции составили ^Wnc = 1049860 кВтч, а для варианта с двумя трансформаторами ТРДН 63000 потери электрической энергии в год составили ^Ж||С = 662640 кВтч, что ниже чем для выбранного варианта. Более высокое значение приведенных затрат для варианта с двумя трансформаторами ТРДН 630000 обусловлено, главным образом, более высокой стоимостью самих трансформаторов.
Представлена методика определения оптимального коэффициента загрузки силовых трансформаторов и представлена зависимость, определяющая влияние изменения коэффициента загрузки на нормативный срок службы силового трансформатора. Для силового трансформатора марки ТРДН 40000 оптимальный коэффициент загрузки был определён на уровне /<з опт = 0,36, что является очень низким значением с точки зрения экономической эффективной загрузки. Для трансформатора ТРДН 63000 оптимальный коэффициент загрузки равен кз опт = 0,37. Реальный расчетный максимальный коэффициент загрузки для трансформаторов ТРДН 63000 ближе к оптимальному - это подтверждает и более низкое значение потерь электрической энергии, однако не смотря на все условия, к установке принято два трансформатора ТРДН 40000 как более экономически эффективные.
Выполнен расчет трехфазных токов короткого замыкания значения, которых необходимы для выбора и проверки оборудования распределительных устройств. Таким образом, по результатам расчета трехфазных ТКЗ на объекте после замены силовых трансформаторов на трансформаторы марки ТРДН 40000/110/1010 расчетные значения симметричных ТКЗ на стороне 110 кВ составили: периодическая Д3) составляющая трехфазного ТКЗ в начальный момент времени /^^ = 5,75 (кА), а ударный ток трехфазного ТКЗ 1уд = 14,64 (кА). Расчетные значения симметричных ТКЗ на стороне 10 кВ составили: периодическая составляющая Д3) Д3) трехфазного ТКЗ в начальный момент времени = 1„0КЗ = 9,57 (кА), а ударный ток трехфазного ТКЗ 1уд = 26,12 (кА). Далее, используя полученные значения необходимо выбрать оборудование распределительных устройств подстанции «Паклинская».
Определены расчетные значения минимально необходимых параметров оборудования. Так как для установки на РУ 110 кВ принято комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией (КРУЭ), а это устройство поставляется от одного производителя и выбор производится по одному каталогу [4] и для РУ 10 кВ также выбрано применение комплектных распределительные устройства серии КРУ-80 производства Самарский электрощит, то все каталожные и расчетные параметры были сведены в общие ведомости оборудования отдельно для стороны 110 кВ (таблица 7) и отдельно для РУ 10 кВ (таблицу 8).
Выполнен расчет уставок терминала основной защиты - дифференциальной защиты силового трансформатора выполненной на микропроцессорном терминале марки РС83-ДТ2, производства РЗА-Системз.
Выполнен расчет системы заземления здания закрытой подстанции «Паклинская». Получено расчетное число вертикальных заземлителей пв = 31 (шт.) длиной 1в = 5 м. которые располагаются по периметру здания подстанции на расстояния 1,5 м от ограждающих конструкций здания. Вертикальные заземлители выполнены стальным уголком 40x40x5. Горизонтальные заземлители выполняются стальной полосой 40x5.
Система молниезащиты здания подстанции выполнена мониеприемной сеткой с размером ячейки 10x10 (м). Определено количество и места размещения точек спуска токопроводов. Составлен план системы заземления.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы спроектирована электрическая часть понизительной подстанции «Паклинская». Выбрано оборудование, удовлетворяющее текущей загрузке подстанции и обеспечивающее нормальный режим ее функционирования. Выбраны проектные решения, соответствующие современным тенденциям в проектировании подстанций расположенных в черте жилых микрорайонов развивающихся городов. Уели и задачи ВКР выполнены в полном объеме.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
