Забайкальский край это субъект Российской Федерации (далее по тексту РФ), являющий территориально-административной единицей Дальневосточного федерального округа и занимающий по площади 12-е место в РФ [20]. Сам Забайкальский край, административно разделяется на 30 территорий (районов). В одном из таких районов, а именно в Петровско- Забайкальском районе и расположена подстанция «Петровск-Забайкальская» 220/110/35 кВ.
Доля городского населения Забайкальского края, в соответствии с официальными статистическими данными, составляет около 70 % или 1,0597 млн. человек [1].
Основу экономики Забайкальского края составляет добыча полезных ископаемых, металлургия, машиностроение, пищевая промышленность, а также производство, передача и распределение электроэнергии. Из представленных отраслей, лидирующие позиции занимает добыча полезных ископаемых - 58 %, следом идет электроэнергетическая отрасль - 23 %, далее все остальное.
На территории Забайкальского края реализуются такие энергоемкие и финансово-затратные инвестиционные проекты как «освоение Быстринского полиметаллического месторождения» [1], а также «освоение Удоканского золоторудоного и медорудного месторождения «Наседкино» [1].
За последние пять лет, в период с 2015 по 2019 гг., в Забайкальском крае наблюдается положительная динамика электропотребления и рост значения максимума потребляемой мощности [1].
Среди потребителей электроэнергии Забайкальского края, можно выделить особо крупных, таких как уранодобывающее предприятие ПАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение», горно-разведывательный комбинат ООО «ГРК Быстринское», горно-металлургический комбинат ООО «Байкальская горная компания», ПАО «Российские железные дороги», оборонно-промышленный комплекс РФ, а также население Забайкальского края [1].
Несмотря на значительную роль добычи полезных ископаемых в экономике Забайкальского края, доля добычи полезных ископаемых в электропотреблении составляет 14,3 % (ПАО «ННГХО», ООО «ГРК Быстринское»). В то время как доля, в электропотреблении, отрасли транспорта и связи, составляет 39,3 % (ПАО «РЖД»). Последним в электропотреблении выступает население Забайкальского края, доля которого составляет 11,1 % [1].
В соответствии с расчетом прогнозного перспективного спроса на электроэнергию, в период 2019 - 2025 гг., выполненного АО «Системный оператор единой энергетической системы» (далее по тексту АО «СО ЕЭС»), потребление электроэнергии в Забайкальском крае увеличится на 8% с 8233 млн. кВт-ч до 8909 млн. кВт-ч, а максимум нагрузки увеличится на 10 % с 1331 МВт до 1468 МВт [1]. Рост электропотребления и максимума нагрузки связан с реализацией ряда инвестиционных проектов по добыче полезных ископаемых.
По причине, связанной с необходимостью транспортировки готовой продукции, производимой предприятиями по добыче полезных ископаемых, каждый год все более возрастает электропотребление транспортного и энергетического сектора.
В целях удовлетворения необходимого спроса на электроэнергию, с высокой степенью безопасности и надежности электроснабжения, возрастает значимость в обеспечении достаточной пропускной способности магистральных электрических сетей напряжением 220 кВ.
Согласно результатам расчета балансов активной мощности, выполненным АО «СО ЕЭС», на прогнозный период 2019 - 2025 гг., была выявлена дефицитность Забайкальской энергосистемы. Дефицит мощности покрывается благодаря перетокам из других энергосистем. В данном случае дефицит покрывается перетоком из Бурятской энергосистемы в энергосистему Забайкальского края. Связующим звеном является подстанция «Петровск-Забайкальская» 220/110/35 кВ, находящаяся на стыке энергосистем, по шинам 220 кВ которой и осуществляется переток мощности.
На 2019 год, значение максимально допустимого перетока мощности составляло 275 МВт. Прогнозируемое значение перетока мощности, рассчитанное АО «СО ЕЭС», значительно превышает существующее и равно 320 МВт, и далее только увеличивается.
В обозначенных условиях остро встает вопрос об обеспечении необходимой пропускной способности подстанции «Петровск- Забайкальская» 220/110/35 кВ, путем проведения мероприятий по реконструкции.
Цель настоящей бакалаврской работы - увеличение пропускной способности, повышение надежности электроснабжения потребителей подстанции «Петровск-Забайкальская» 220/110/35 кВ, а также обеспечение устойчивой работы Забайкальской энергосистемы.
Реализовать обозначенные цели возможно путем решения следующих основных задач:
- анализ существующей главной электрической схемы, компоновки ОРУ 220 кВ и 110 кВ, а также анализ существующего электрооборудования подстанции «Петровск-Забайкальская» 220/110/35 кВ, с учетом расчетов перетоков мощности, выполненных АО «СО ЕЭС»;
- определение, на основании анализа, основных технических мероприятий по реконструкции подстанции «Петровск-Забайкальская» 220/110/35 кВ;
- реализация технических мероприятий по реконструкции подстанции «Петровск-Забайкальская» 220/110/35 кВ, при помощи проведения технических расчетов и теоретических обоснований.
Положительная динамика экономического развития Забайкальского края обеспечила рост электропотребления региона. Ввиду ежегодного значительного возрастания электропотребления, уже в ближайшем будущем, Забайкальский край может оказаться в ситуации, в которой возможен дефицит выработки электроэнергии. Для недопущения дефицита электроэнергии и обеспечения достаточной пропускной способности магистральных электрических сетей, производится реконструкция объектов электросетевого хозяйства, в частности, подстанции «Петровск- Забайкальская» 220/110/35 кВ.
В рамках реконструкции подстанции «Петровск-Забайкальская» 220/110/35 к потребовалось увеличение пропускной способности шин 220 кВ. Поставленная цель достигнута путем изменения электрической схемы ОРУ 220 кВ с № 220-13Н на № 220-14, в которой предусмотрено секционирование шин. Данное решение позволило увеличить максимальный допустимый переток мощности через подстанцию с 275 МВт до 464 МВт.
Реализация решения потребовала значительных конструктивных изменений компоновки ОРУ 220 кВ и ОРУ 110 кВ. По итогу, ОРУ 110 кВ перемещено в юго-западном направлении, а на освободившемся месте установлены новые ячейки ОРУ 220 кВ, для организации новой главной электрической схемы на напряжении 220 кВ.
В целях увеличения надежности электроснабжения, заменена часть электрооборудования ОРУ 220 кВ и полностью ОРУ 110 кВ. Выбранное электрооборудование проверено по необходимым условиям.
Проверены трансформаторы собственных нужд, необходимость в замене которых не обнаружена.
В завершение приведены основные положения по организации кабельного хозяйства, системы освещения, по выполнению заземления, молниезащиты, и обеспечению электромагнитной совместимости.
1. Схема и программа развития электроэнергетики Забайкальского края на 2020 - 2024 годы [Электронный ресурс] : офиц. портал Министерства территориального развития Забайкальского края. Чита, 2019. URL: http://минтер.забайкальскийкрай.рф/u/xn--e1aflfqk/files/%D0%A1%D0%B8%D0%9F%D0%A0%202020-2024.pdf (дата обращения: 16.02.2020).
2. ГОСТ 839-80. Провода неизолированные для воздушных линий
электропередачи. Технические условия [Электронный ресурс]. Взамен ГОСТ 839-74; утв. и введ. 23.06.80. М.: Издательство стандартов, 1989. 23 с. URL: http://gostrf.eom/normadata/1/4294821/4294821623.pdf0 (дата обращения:
12.03.2020).
3. ГОСТ 721-77. Системы электроснабжения, сети, источники,
преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В [Электронный ресурс]. Взамен ГОСТ 721-74; утв. и введ. 27.05.77. М.: Издательство стандартов, 2002. 8 с. URL:
http://www.matie.ru/does/norminfo/gost72177.pdf(дата обращения: 15.03.2020).
4. ГОСТ 9920-89. Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Длина пути утечки внешней изоляции [Электронный ресурс]. Взамен ГОСТ 9920-75; утв. и введ. 19.10.89. М: Стандартинформ, 2008. 7 с. URL: http://gostrf.eom/normadata/1/4294820/4294820555.pdf(дата обращения: 15.03.2020).
5. СП 52.13330.2011. Естественное и искусственное освещение
[Электронный ресурс]. Взамен СНиП 23-05-95; утв. и введ. 20.05.11. М.: Издательство сдандартов, 2011. 75 с. URL: http://www.know-
house.ru/gost/sp_2013/sp_52.13330.2011.pdf (дата обращения: 20.03.2020).
6. Степкина Ю. В. Проектирование электрической части понизительной подстанции: учеб.-метод. пособие по выполнению курсового проектирования и дипломного проектирования. Тольятти: Изд-во Тольяттинского государственного университета, 2007. 124 с.
7. Francesco S., Alexandros S., Simone P. Lightning Protection Systems Suitable for Stables: A Case Study // Agriculture. 2019. № 9. P. 1-7.
8. Kannadasan R., Valsalai P. Modelling and validation of metal oxide surge arrester for very fast transients // High Voltage. 2018. № 3. P. 147-153.
9. Инструкция по эксплуатации трансформаторов [Электронный ресурс] : СТО 56947007-29.180.01.116-2012 : утв. ОАО «ФСК ЕЭС» 02.03.12. М. : [б.и.], 2012. 52 с. URL: https://www.fsk-ees.ru/upload/docs/sto_56947007- 29.180.01.116-2012.pdf(дата обращения: 15.03.2020).
10. Методические указания по обеспечению электромагнитной
совместимости на объектах электросетевого хозяйства [Электронный ресурс] : СТО 56947007-29.240.044-2010: утв. ОАО «ФСК ЕЭС» 21.01.10. М. : [б.и.], 2010. 147 с. URL: https://www.fsk-ees.ru/upload/docs/56947007-29.240.044-
2010.pdf (дата обращения: 20.03.2020).
11. Нормы технологического проектирования подстанций переменного
тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НПТ ПС) [Электронный ресурс] : СТО 56947007-29.240.10.028-2009 : утв. ОАО «ФСК ЕЭС» 13.04.09. М. : [б.и.], 2009. 96 с. URL: http://www.fsk-
ees.ru/media/File/customers_tech/NTP_PS.pdf (дата обращения: 21.02.2020).
12. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [Электронный
ресурс]: 7-ое издание. 178 с. URL:
https://bolid.ru/files/554/732/h_4b5caa66bb3e627f4d5a006ac89af7d4.pdf(дата обращения: 18.02.2020).
13. Рекомендации по применению типовых принципиальных
электрических схем распределительных устройств подстанций 35 - 750 кВ [Электронный ресурс] : СТО 56947007-29.240.30.047-2010. введ. 2010.06.16. М.: [б.и.], 2010. 128 с. URL: http://www.fsk-ees.ru/upload/docs/56947007-
29.240.30.047-2010.pdf (дата обращения: 18.02.2020).
14. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования [Электронный ресурс]: РД 153-34.0-20.527-98 : утв. Департаментом стратегии развития и научно-технической политики
23.03.1998. М.: НЦ ЭНАС, 2002. 131 с. URL:
https://www.elec.ru/files/013/000001404/attfile/rd-153-340-20527-98.pdf (дата
обращения: 15.03.2020).
15. Схемы принципиальные электрические распределительных
устройств подстанций 35-750 кВ. Типовые решения [Электронный ресурс] : СТО 56947007-29.240.30.010-2008 : введ. 2007-12-20. М.: [б.и.], 2007. 132 с. URL: http://www.fsk-ees.ru/media/File/customers_tech/Schems.pdf (дата
обращения: 18.02.2020).
16. Каталог электротехнического оборудования [Электронный ресурс]:
технический каталог; разработчик и изготовитель «Завод электротехнического оборудования». Великие Луки, 2020. 44 л. URL:
https: //zeto .ru/download/11034/Номенклатурный_каталог_2020.pdf (дата
обращения: 10.03.2020).
17. Технический каталог. Газонаполненное оборудование [Электронный ресурс]: технический каталог; разработчик и изготовитель «Завод электротехнического оборудования». Великие Луки, 2019. 54 л. URL: https://zeto.ru/download/5571/ЗЭТО_газонаполненное_оборудование_2016.pdf (дата обращения: 10.03.2020).
18. Трансформатор тока ТГФМ-220 [Электронный ресурс]: каталог;
разработчик и изготовитель АО ВО «Электроаппарат». Санкт-Петербург, 2020. 25 л. URL: https://elektroapparat.ru/upload/iblock/ccb/ccbed56dc0
1446ca70a61aa80bce54b0.pdf (дата обращения: 10.03.2020).
19. Элегазовые выключатели 110 - 750 кВ [Электронный ресурс]:
каталог; разработчик и изготовитель «General Electric Grid Solution». США, 2019. 10 л. URL: http://tss-invest.kz/images/elegas-kolonkovie-vikluchateli.pdf
(дата обращения: 25.02.2020).
20. Забайкальский край [Электронный ресурс]: сайт свободной энциклопедии Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Забайкальский_ край (дата обращения: 16.02.2020).
21. Изоляторы линейные подвесные стеклянные типа ПС, ПСВ, ПСД
[Электронный ресурс]: офиц. сайт ООО «БЭСТЕР». URL:
http://www.bester54.ru/goods/index.php?section=7&subSection=50&type=goods(дата обращения: 15.03.2020).
22. Программные комплексы RastrWin, RastrWin3, Bars, Lincor, Rustab, RastrKZ, RastrMDP [Электронный ресурс]: сайт ПО «RastrWin». URL: http://www.rastrwin.ru/index.php(дата обращения: 25.02.2020).
23. Электрическая подстанция [Электронный ресурс] : сайт свободной
энциклопедии «Википедия». URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/
Электрическая_подстанция (дата обращения: 18.02.2020).
24. Miodrad K. Lightning protection system - How much of design and material is really needed? [Электронный ресурс]: Electrical Engineering Portal. 2019. URL: https://electrical-engineering-portal.com/lightning-protection-system- design(дата обращения: 25.03.2020).
25. Miodrad K. When can we say that earthing arrangement is safe for
people (confusions in practice) [Электронный ресурс]: Electrical Engineering Portal. 2020. URL: https://electrical-engineering-portal.com/safe-earthing-
arrangement (дата обращения: 25.03.2020).
26. Csanyi E. The problem of induced voltages in control cables in high
voltage substations [Электронный ресурс]: Electrical Engineering Portal. 2020. URL: https://electrical-engineering-portal.com/induced-voltages-control-cables
(дата обращения: 10.02.2020).