Аннотация 2
Введение 5
1 Характеристика энергосистемы Республики Таджикистан и подстанции «Бустон» 7
2 Анализ графиков нагрузки подстанции 11
3 Выбор трансформаторов 23
4 Расчет токов короткого замыкания 30
4.1 Расчет симметричных токов короткого замыкания 30
4.2 Расчет несимметричных токов короткого замыкания 34
5 Выбор оборудования электрической подстанции 40
5.1 Выбор оборудования электрической части понизительной подстанции после реконструкции на стороне 110 кВ 40
5.2 Выбор оборудования электрической части понизительной подстанции после реконструкции на стороне 10 кВ 48
6 Дифференциальная защита силового трансформатора 52
7 Молниезащита подстанции 59
Заключение 60
Список используемых источников 63
Электроэнергетическая отрасль является отраслью, определяющей развитие экономики страны. Отсутствие роста и развития в электроэнергетике говорит об отсутствии строящихся промышленных предприятий, сельскохозяйственных предприятий, жилых домов, объектов инфраструктуры и т.д. Развитие электроэнергетической отрасли страны должно всегда идти с опережающим темпом. При этом необходимо понимать, что строительство только новых объектов электроэнергетического сектора не должно заменять реконструкций существующих, так как имеет место тенденция морального и физического старения оборудования электроэнергетического сектора.
В электроэнергетическую отрасль входят объекты производства электрической энергии, объекта распределения и объекты передачи электрической энергии.
Большая часть оборудования относится к объектам распределения и потребления электрической энергии, поэтому необходимо проводить постоянный мониторинг состояния оборудования и заблаговременно планировать их ремонты и реконструкции. Поэтому тема выпускной квалификационной работы, сформулированная как повышение установленной мощности понизительной подстанции «Бустон» 110/10 кВ городских электрических сетей г. Душанбе является актуальной.
Актуальность выбранной темы подкрепляется исследованиями и заключением государственной компании занимающейся управлением электроэнергетической отраслью Республики Таджикистан «Барки Тоджик» о плачевном состоянии всего энергетического сектора, сопровождающегося коммерческими и техническими убытками достигающих значений 17% от всей установленной мощности генерации в Республике Таджикистан.
Для достижения поставленной в рамках выполнения выпускной квалификационной работы цели планируется решение следующих задач:
1. Выполнить анализ и дать краткую характеристику электроэнергетической системе Республики Таджикистан и объекту выпускной квалификационной работы - подстанции «Бустон»;
2. Определить необходимость проведения реконструкции электрической части подстанции «Бустон» городских электрических сетей г. Душанбе и предложить варианты повышения надежности электроснабжения потребителей г. Душанбе;
3. Провести выбор необходимого оборудования, подлежащего замене на подстанции для повышения надёжности электроснабжения потребителей г. Душанбе;
4. Выполнить расчет систем, обеспечивающих защиту оборудования подстанции от прямых ударов молнии, а также выполнить расчет уставок для микропроцессорного терминала дифференциальной защиты силового трансформатора.
Для выполнения поставленных задач и для достижения цели выпускной квалификационной работы будут использоваться данные из открытых источников, опубликованных в сети Интернет, а также методики расчета и выбора соответствующего оборудования, принятые на территории Российской Федерации. Для выпускной квалификационной работы будет использоваться только оборудования произведенное на территории Российской Федерации, так как оно хорошо согласуется с методиками выбора и имеет высокие показатели надежности и качества.
В выпускной квалификационной работе выполнен проект реконструкции электрической части подстанции «Бустон», которая расположена в г. Душанбе, Республика Таджикистан. Для определения направлений проведения реконструкции электрической части подстанции в работе представлена краткая характеристика энергосистемы Республики Таджикистан в которой определено, что в Республике есть технические возможности повышения уровня генерации, как за счет строительства гидроэлектростанций с водохранилищами, так и за счёт использования альтернативных источников электрической энергии, так же определена схема подстанции «Бустон» в соответствии с [14], [15] и определена мощность трансформаторов установленных на подстанции в настоящее время: 6,3 МВА.
На основании собранных данных построены суточные графики активной, реактивной и полной мощности для силовых трансформаторов Т1 и Т2, которые установлены на подстанции «Бустон» на основании которых построены суточные графики для зимнего и летнего периодов. Для построения годового графика продолжительность зимнего периода составила 141 день, продолжительность летнего составила 255 дней. Определена установленная мощность подстанции «Бустон». Согласно полученному значению загрузка подстанции в настоящее время составляет 102 %. Определено годовое потребление электрической энергии на подстанции «Бустон», которое составило 60063473,26 кВт∙ч. Также были рассчитаны значения коэффициента мощности по суточным графикам нагрузок, которые составили cosфТ1 = 0,98 для трансформатора Т1 и cosфТ2 = 0,95 для трансформатора Т2. Коэффициент активной мощности для подстанции «Бустон» определялся как среднее значение от коэффициенте мощности трансформатора Т1 и Т2, полученное значение составило cosфпс = 0,965, что является приемлемым для сетей 110 кВ [12]. Все выше перечисленное дало основание для предложения вариантов по реконструкции электрической части понизительной подстанции «Бустон».
Для проведения реконструкции определена мощность трансформаторов, подходящих для замены на подстанции «Бустон» 110/10 кВ. Выбраны два силовых трансформатора: ТМН 10000/110/10 и ТМН 16000/110/10. Определены паспортные данные трансформаторов по каталогам ООО «Тольяттинский Трансформатор». Определены оптимальные значения коэффициентов загрузки. Для трансформатора ТМН 10000 равный 0,42, а для ТМН 16000 равный 0,38. Получено значение экономической мощности для каждого из трансформаторов: для ТМН 10000, Sэпс=5976,14 (кВА), для ТМН 16000 Sэпс=8603,7 (кВА). Рассчитаны значения коэффициентов загрузки при установке на подстанции трансформаторов ТМН 10000 и ТМН 16000 с учетом отключения одного из трансформаторов при снижении нагрузки ниже экономической мощности. Определены средние значения коэффициентов загрузки для трансформаторов ТМН 10000 и ТМН 16000. Получено, что среднее значения коэффициента загрузки для трансформаторов ТМН 10000 составило 0,43 при оптимальном 0,42, а для ТМН 16000 составило 0,33 при оптимальном 0,38. Исходя из того, что средний коэффициент загрузки для ТМН 10000 получился ближе к оптимальному и на основании более низкой стоимости установки, на подстанции приняты трансформаторы ТМН 10000.
Далее для выбора оборудования подстанции необходимо было выполнить расчет токов короткого замыкания. Для этого составлена схема для расчета симметричных и несимметричных токов короткого замыкания и определены параметры схемы замещения. Получены значения трехфазного тока короткого замыкания на стороне ВН и на стороне НН подстанции и получены значения несимметричных токов короткого замыкания на стороне ВН и НН подстанции. Определены значения токов короткого замыкания, которые необходимо использовать для выбора и проверки оборудования подстанции. По полученным результатам выбор оборудования производился по трехфазным токам короткого замыкания, так как они имеют максимальные значения по сравнению с другими видами токов короткого замыкания на подстанции.
Для установки на подстанции «Бустон» выбраны высоковольтные выключатели на стороне 110 и 10 кВ. На стороне 110 кВ принят высоковольтный колонковый выключатель ВГТ-110, на стороне 10 кВ вакуумный выключатель ВБМУ-10-12,5. Выбраны разъединители марки РГ-110-2 и РГ-110-1 для установки на ОРУ 110 кВ. Выбрана гибкая ошиновка ОРУ 110 кВ и выполнена проверка на коронированные проводов. Гибкую ошиновку ОРУ 110 кВ предполагается выполнить приводом парки АС-95/16. Выбраны оптические трансформаторы тока и напряжения, которые позволяют осуществлять подключение измерительных цепей и цепей релейной защиты. При этом все сигналы передаются по оптическим каналам связи и не требуется дополнительная проверка измерительных трансформаторов и выбор их по мощности обмоток.
Для защиты силового трансформатора выполнен расчет уставок срабатывания для микропроцессорного терминала дифференциальной защиты силового трансформатора и построена характеристика срабатывания. Выполнена проверка чувствительности дифференциальной защиты силового трансформатора. Согласно расчетному значению уставки защиты обеспечивают требуемый уровень чувствительности и обеспечивает защиту силового трансформатора от повреждений.
Для защиты от прямых ударов молнии выполнен расчет зон действия молниезащиты для составления плана расстановки молниеотводов типа СМ-20.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы разработан проект реконструкции электрической части понизительной подстанции «Бустон» 110/10 кВ городских электрических сетей г. Душанбе.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
